Physikalische MÃ¶glichkeiten und Grenzen

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52 KAPITEL 3. PRAKTISCHE ASPEKTENun gibt es Hinweise darauf, daß eine Optimierung der Einstrahlrichtungen nurim Fall von Bestrahlungen mit sehr wenigen Strahlungsfeldern eine wesentliche Rollespielt. Bei einer realistischen größeren Anzahl von Strahlungsfeldern hat die Verteilungder Einstrahlrichtungen nur noch einen geringen Einfluß auf die resultierende Dosisverteilung.Die Einstrahlrichtungen können in diesem Fall von vornherein gleichmäßig inder Ebene (koplanare Bestrahlung) oder – so weit wie möglich – gleichmäßig im Raum(non-koplanare Bestrahlung) verteilt werden. Um das zu zeigen, wurden koplanareEinstrahlrichtungen für ein Zielvolumen in der Form eines Bumerangs mit der quadratischenZielfunktion F für ungeladene Teilchen optimiert. Abbildung 3.2 zeigt anhandvon Dosis-Volumen-Histogrammen, daß optimierte Einstrahlrichtungen nur für N B = 2und N B = 3 signifikant bessere Dosisverteilungen liefern als gleichverteilte Richtungen,und nur bei N B = 2 folgen die Einstrahlrichtungen der Geometrie des Zielvolumens.Auch wird deutlich, daß mit 2 optimierten Einstrahlrichtungen vergleichbare oder sogarbessere Ergebnisse erzielt werden als mit 3 gleichverteilten Einstrahlrichtungen. BeiN B = 7 unterscheidet sich das DVH für optimierte Einstrahlrichtungen kaum noch vondem für 7 gleichmäßig verteilte Strahlungsfelder, und die optimalen Einstrahlrichtungensind näherungsweise in θ = 0, . . .,2π gleichverteilt. Entsprechendes gilt auch dannnoch, wenn zusätzlich Risikoorgane berücksichtigt werden [17].Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zur konventionellen Strahlentherapie, beider man immer bestrebt ist, die Einstrahlrichtungen so zu wählen, daß möglichst keineRisikoorgane im Strahlengang liegen. Die Erklärung dafür ist, daß im hier vorgestelltenAnsatz im Gegensatz zur konventionellen Strahlentherapie die Fluenz innerhalb derStrahlungsfelder variiert wird und daher in den Bereichen der Strahlungsfelder, in denenRisikoorgane liegen, herabgesetzt werden kann.Damit reduziert sich das Problem auf die Optimierung der Energie- und Fluenzverteilung.Hier ist eine kombinierte Optimierung möglich, indem die Fluenz spektral indiskrete Energieintervalle zerlegt wird. Es sei Φ E ∆E die Fluenz der Teilchen mit Energienzwischen E und E + ∆E. Nun können für jede Einstrahlrichtung mehrere Strahlungsfeldervorgesehen werden, von denen jedes für eine Bestrahlung mit der Energieaus einem dieser Intervalle steht 7 . Jedes Φ i ist dann also die Fluenz eines Nadelstrahlsan einer bestimmten räumlichen Position mit der Energie aus einem bestimmten Energieintervall.Dieser Ansatz ist insbesondere für Bestrahlungen mit geladenen Teilcheninteressant, wo die Variation der Energie von entscheidender Bedeutung ist.Bei ungeladenen Teilchen ist die Energie weniger relevant, und sie ist häufig technischbedingt fest vorgegeben. Im allgemeinen handelt es sich um ein Energiespektrum.Die gesamte Teilchenfluenz ergibt sich aus den spektralen Anteilen Φ E über die festeAbhängigkeit Φ E (E) zu:Φ =∫ ∞0Φ E (E)dE. (3.29)7 Auf die gleiche Weise können auch Bestrahlungen mit verschiedenen Teilchenarten optimiert werden[40].
3.1. OPTIMIERTE KONFORMATIONS-STRAHLENTHERAPIE 53Abbildung 3.2: Optimierung der Einstrahlrichtungen für 2, 3 und 7 Strahlungsfelder. Darstellungder optimierten Richtungen in (a) und der resultierenden Dosis-Volumen-Histogrammein (b) (durchgezogene Linien). In (b) ist jeweils zum Vergleich das entsprechende DVH fürgleichmäßig in θ = 0,... ,2π verteilte Einstrahlrichtungen gezeigt (· · ·). Im Fall N B = 2 liegendie ”gleichmäßig“ verteilten Einstrahlrichtungen bei θ = 0 und θ = π/2.
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