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Bestrahlungs-Planung

allgemeines Die Planung einer Bestrahlung geschieht heute mit aufwendigen Planungssystemen.
Planungssysteme Eclipse Pinnacle Masterplan
Level
  • 1D: Tabellenplanung, nur Stehfelder, Tiefendosistabelle erforderlich
  • 2D: Planung am Körperquerschnitt, Standardverfahren in der 80er- und 90er - Jahren
  • 3D: Planung nach kompletter Schnittserie: heutiges Standardverfahren
  • 4D: Zusätzliche Berücksichtigung der Zeitachse
Bestandteile Ein modernes Planungssystem besteht aus folgenden Modulen:
  • Bildimport
  • Bildfusion (Option)
  • Erzeugung des 3D-Models
  • Segmentierung
  • Planung
  • Dosimetrie
  • Evaluation
  • Dokumentation
  • Übertragung an Bestrahlungsgerät
Die Bestrahlung fügt sich in den Handlungsablauf einer Strahlentherapie folgendermaßen ein:
  • Indikationsstellung
  • klinische Feststellung der Bestrahlungfähigkeit
  • Festlegung des Bestrahlungsziels, der Dosierung und der Therapiefolge
  • Festlegung der Bestrahlungsmittel: Gerät, Strahlenart, Lagerung, Immobilisation
  • Erstellung von Schnittbildern mit Positionsmarken
  • Bestrahlungsplanung
  • Simulation und Verifikation
  • Bestrahlung
  • klinische Kontrollen während, am Ende und nach der Strahlentherapie
OAR Organs At Risk
Luftschwellwert Planungssysteme nun betrachten Luft außerhalb des Körpers als leeren Raum. Zum Teil wird eine bestimmte Dichte zum Beispiel 0,6 g/ccm zur Ermittlung der Körperoberfläche herangezogen.
TPS Treatment Planning System, Planungssystem. Programm, häufig fest an spezielle Hardware gebunden.
MU - Kalkulation Eine Reihe von Programmen erlauben Kontrollrechnungen einer Planung.
MLC Multileaf - Collimator Bei MLCs müssen folgende Effekte berücksichtigt werden:
  • Interleaf - Transmission: Strahlungsdurchlass zwischen den Leafs
  • Tonge- and Groove - Effekt
  • abgerundete Leaf - Enden
  • MLC - Streuung
  • Strahlaufhärtung
  • Strahldivergenz
PBC Pencel Beam Convolution sehr verbreitet, sehr schnell, ungenau bei starken Inhomogenitäten
AAA Analytic anisotropic Algorithm  
CCC Collapsed Cone Convolution  
MC Monte Carlo Hoher Rechenaufwand, hohe Übereinstimmung mit Messungen
IMRT Intensität - Modulierte RadioTherapie Bestrahlung mit modulierter Strahlenintensität
3D-Planung Bei der CT-gestützen Bestrahlungsplanung wird ein 3D-Model des Bestrahlungsvolumens und der Risikoorgane erstellt. Der Planungs-Physiker kann Zahl, die Intensität und die Form der Strahlenfelder manuell verändern. Eine kurative Strahlentherapie nach CT -gestützte 3D - Planung verbessert das Überleben gegenüber einer Bestrahlung ohne CT Planung (4).
inverse Planung Die konventionelle 3D-Planung ergibt bei einfach geformten Zielvolumina und Risikoorganen gute Ergebnisse. Bei komplexen Situationen werden immer mehr Felder notwendig. Mit jedem zusätzlichen Feld wird es immer schwieriger, die Wirkung auf die Dosisverteilung abzuschätzen.
Bei der inversen Strahlentherapie-Planung gibt der Strahlentherapeut zusätzlich die Solldosis im Zielvolumen und die Toleranzdosen der Risikoorgane an. Der Planungsrechner generiert selbsttändig immer neue Pläne und vergleicht die Sollwerte mit den Istwerten. Nach ca. 200 Plänen ist eine hochgradig optimierter Plan mit 50 bis 100 Feldern entstanden.
GFP Generalized Fokker-Planck theory (3) Verbesserte Fokker-Planck (FP) Gleichung für Situationen mit vorwiegender Vorwärtsstreuung und ausreichendem Anteil von großwinkeligen Streuungen.
Hochpräzisions - Bestrahlung Stereotaxie Gamma - Knife Dedicated - Adapted linear accelerator
Prüfung Es wird gefordert, einen Bestrahlungsplan mit einem unabhängigen 2. System zu überprüfen. Mobius3D
Rotation Bestrahlung mit kontinuierlich rotierenden Strahlerkopf.
Pendelung
 Pendeldosis
Inhomogenität Materialien mit hoher Absorption, wie Metall oder Knochen, können den Isodosenplan verfälschen. Auch bei Materialien sehr geringer Absorption, wie zum Beispiel Lungengewebe, kann die Berechnung gestört werden.
Quellen 1.) Khan FM, Gibbons JP, Sperduto PW:
Khan’s Treatment Planning in Radiation Oncology.
4th Edition Wolters & Kluver 2017

Khan FM: Treatment Planning in Radiation Oncology.
Lippincott, 3. Auflage 2011

2.) Olbrant E, Frank M:
Generalized Fokker-Planck theory for electron and photon transport in biological tissues: application to radiotherapy.
Comput Math Methods Med. 2010 Sep 30; [Epub ahead of print]
RWTH Aachen

3.) Leakeas, Larsen,
Nucl Sci Eng 137(2001):236-250

4.) Reft C, et al for the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group 63:
Dosimetric considerations for patients with HIP prostheses undergoing pelvic irradiation. Report of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group 63.
Med Phys 2003;30:1162-82
DOI: 10.1118/1.1565113

5.) Chen AB, Neville BA, Sher DJ, et al:
Survival outcomes after radiation therapy for stage III non–small-cell lung cancer after adoption of computed tomography–based simulation.
J Clin Oncol 29:2305-2311, 2011

6.) DIN EN 62083:
Medizinische elektrische Geräte - Festlegungen für die Sicherheit von Bestrahlungsplanungssystemen.
2009

7.) DIN 6873-1:
Prüfmerkmale und Prüfverfahren für die Inbetriebnahme von Bestrahlungsplanungssystemen.
(Aktuell im Normungsprozess)

Teil von

Strahlen - Physik Technik der Strahlentherapie Radioonkologie

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