82 KAPITEL 4. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSEGemessene Dosis in cGyMU Vorgabe Messung 1 Messung 2 Messung 3 Mittelwert200 199,03 199,13 199,03 199,06100 99,61 99,66 99,99 99,7650 49,81 49,86 49,86 49,8410 10,01 10,00 10,02 10,015 5,005 4,995 5,015 5,0052 2,012 2,002 2,007 2,0071 1,021 1,016 1,021 1,019Tabelle 4.1: Überprüfung der Linearität <strong>und</strong> Stabilität der applizierten Dosis bis hinab zukleinen Dosiswerten bei einem kommerziellen 18-MV-Linearbeschleuniger.4.2.1 Optimierung <strong>und</strong> Realisierung der FluenzverteilungAls Gr<strong>und</strong>lage wurden die Daten eines Patienten des M.D. Anderson Cancer Centerin Houston verwendet. Es lagen CT-Schnittbilder im Bereich des Beckens mit einemSchichtabstand von 5 mm vor. Die Konturen des Zielvolumens <strong>und</strong> der Risikoorganewurden von einem Strahlenonkologen in 16 Schnittbilder eingezeichnet. In Abbildung4.3 sind diese Konturen für die mittlere Schicht (y = 0) dargestellt. Nach Abspeicherungder Konturen in einem Computer wurde das in Abschnitt 3.1.4 beschriebene Optimierungsverfahrengestartet. Es wurden 9 koplanare Einstrahlrichtungen (ϕ = 0) miteinem konstanten Winkelabstand von 40 ◦ im gesamten Winkelbereich θ = 0 ◦ , . . .,360 ◦verteilt. Um eine Durchstrahlung eines Trägers im Bestrahlungstisch <strong>und</strong> damit eineBeeinflussung der Fluenzverteilung zu vermeiden, wurde der bei θ = 0 ◦ (direkt vonunten) einfallende Strahl invertiert.Die Optimierung wurde mit der Zielfunktion aus Gleichung 3.25 bzw. 3.28 durchgeführt.Die dabei verwendeten Parameter sind in Tabelle 4.2 zusammengestellt. Eswaren in diesem Fall 11 Iterationsschritte ausreichend. Die Rechenzeit betrug 2,3 Minutenauf einer SPARC 10 (Sun Micro Systems). In Abbildung 4.4(a) ist eine auf dieseWeise optimierte Fluenzverteilung für eines der 9 Strahlungsfelder (θ = 160 ◦ , Gantrywinkel20 ◦ ) dargestellt. Die Fluenzverteilungen wurden unter Verwendung der diskretenSweep-Technik (s. Abschnitt 3.2.2.1) mit dem Varian Multileaf-Kollimator realisiert.Für jedes Strahlungsfeld wurden dabei zwischen 20 <strong>und</strong> 30 Einzeleinstellungen desMultileaf-Kollimators benötigt.Für die Fluenzverteilung aus Abbildung 4.4(a) wurde die resultierende Dosisverteilungentsprechend Abschnitt 4.1.2 einzeln gemessen (Abbildung 4.4(b)). Man erkennt,daß die grobe Form der Fluenzverteilung reproduziert wird; einzelne Spitzen in der Fluenzverteilungwerden jedoch durch Streuung <strong>und</strong> Halbschatteneffekte ”verschmiert“.
4.2. OPTIMIERTE FLUENZMODULATION FÜR EINEN KLINISCHEN FALL 83Abbildung 4.3: Eingezeichnete Konturen in der mittleren Schicht des CT-Schichtdatensatzes.Es bedeuten: T–Zielvolumen ( ”Target“), R–Rektum, B–Blase, P–Beckenknochen ( ”Pelvis“),F–Oberschenkelknochen ( ”Femur“).Parameter der OptimierungOptimierungskriterien D S [Gy] W S D T [Gy] W TZielvolumen 65 1 65 1Rektum 0 0 40 3Blase 0 0 55 3Diskretisierung des VolumensVoxelgröße (∆x · ∆y · ∆z) 1 · 4, 87 · 1 mm 3Voxelanzahl (N V ) 97 · 19 · 97 = 178771Diskretisierung der FluenzverteilungNadelstrahlgröße (∆x ′ · ∆y ′ ) 2, 21 · 10 mm 2Anzahl der Strahlungsfelder (N B ) 9Anzahl der Nadelstrahlen (N N ) 67 · 11 · 9 = 6633Tabelle 4.2: Parameter für die Optimierung der Dosisverteilung bei einer Prostata-Bestrahlung.4.2.2 Die PhantommessungZur Bestimmung der dreidimensionalen Dosisverteilung, die sich bei der Überlagerungaller 9 Strahlungsfelder ergibt, wurde ein Phantom hergestellt, das aus 1 cm dickenPolystyrol-Scheiben bestand. Kommerziell erhältliche Schichtphantome wie das weitverbreitete Alderson-Rando-Phantom konnten wegen des zu großen Schichtabstandsvon 2,5 cm nicht verwendet werden. Die Scheiben des Phantoms wurden entsprechend