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ST 7 Strahlenwirkungen - Strahlentherapie III
Zeit: Donnerstag 16:30–18:30 Raum: HS 129
Fachvortrag ST 7.1 Do 16:30 HS 129
Bestrahlungsplanung für bewegte Zielvolumen in der intensitätsmodulierten
Teilchentherapie — •Christoph Bert, Sven
Oliver Grözinger, Eike Rietzel, Thomas Haberer und Gerhard
Kraft — GSI Darmstadt, Biophysik, Planckstr. 1, 64291 Darmstadt
Um die Schwerionentumortherapie bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung
auf sich bewegende Tumore zu erweitern, ist geplant, den
gescannten Teilchenstrahl dem bewegten Zielvolumen nachzuführen. In
einer Pilotstudie wurde gezeigt, dass dies in der notwendigen Präzision
technisch möglich ist. Da sich durch die Bewegung des Gewebes die
Strahlabsorption verändert, kann zur Korrektur nicht die geometrische
Verschiebung des Tumors verwendet werden. Vielmehr sind Änderungen
in der Bestrahlungsplanung notwendig, auf die im Vortrag eingegangen
wird.
Die Bestrahlungsplanung basiert auf zeitlich aufgelösten Computertomographien,
die als Stützstellen verwendet werden, um für jedes Voxel
einen Korrekturvektor zu berechnen. Aus zeitlichen Gründen erfolgt
die Berechnung im Voraus, während der Bestrahlung wird dann
in Abhängigkeit der detektierten Tumorlage der entsprechende Korrekturvektor
angewendet.
Es werden Ergebnisse aus Simulationen und Experimenten gezeigt, in
denen die Dosisverteilung eines bewegten Zielvolumens bestimmt wurde.
Damit kann unter anderem der Einfluss der Anzahl der Stützstellen auf
die Dosisverteilung untersucht werden.
Fachvortrag ST 7.2 Do 16:45 HS 129
Bestrahlung bewegter Zielgebiete mit gescannten Ionenstrahlen
— •Sven Oliver Grözinger, Christoph Bert, Eike Rietzel,
Thomas Haberer und Gerhard Kraft — Gesellschaft für Schwerionenforschung,
Planckstr. 1, 64291 Darmstadt
In der Schwerionentherapie wird das Zielvolumen mit einem feinen
Bleistiftstrahl rasterförmig bestrahlt. Die sequentielle Bestrahlung des
Tumors bewirkt eine hohe Empfindlichkeit der applizierten Dosisverteilung
auf die Lage des Zielgebietes. Bewegungen während der Bestrahlung
führen zu starken Dosisinhomogenitäten, die den Therapieerfolg in Frage
stellen. Daher ist derzeit nur eine Bestrahlung von Tumoren möglich,
deren Position während der Behandlung fixiert werden kann.
Dieser Vortrag beschreibt Möglichkeiten, Zielgebietsbewegungen bei
der Bestrahlung mit gescannten Ionenstrahlen zu berücksichtigen. Insbesondere
konzentriert er sich dabei auf die aktive Strahlnachführung in
3D, die in einem Prototyp Aufbau an der GSI verwirklicht wurde. Durch
Anpassung der Strahlposition in 3D an eine online gemessene Zielbewegung
konnten bewegte Dosisdetektoren sehr präzise mit für statische Ziele
optimierten Dosisverteilungen bestrahlt werden. Aufbauend auf dieser
Methode ist eine Erweiterung der Tumortherapie mit gescannten Ionenstrahlen
auf Tumore in Thorax und Abdomen geplant.
Fachvortrag ST 7.3 Do 17:00 HS 129
Intensitäts-modulierte Teilchentherapie: Optimierung komplexer
Spot-Scanning-Techniken — •Simeon Nill und Uwe Oelfke
— Deutsches Krebsforschungszentrum, Abt. Medizinische Physik E040,
Im Neuenheimer Feld 280, 69120 Heidelberg
Ziele: Ein bedeutsamer Vergleich verschiedener Bestrahlungsmodalitäten
ist nur möglich, wenn dafür jeweils die optimale Technik angewandt
wird. Dazu wurde ein inverses Bestrahlungsplanungssystem
(BPS) entwickelt mit dem intensitäts-modulierte Photonen- (IMXT) und
Protonen- (IMPT) Pläne unter Verwendung von Spot-Scanning Techniken
optimiert werden. Methoden: Hierzu wurde eine Forschungsversion
des inversen BPS KonRad erweitert. Dieses neue multi-modale BPS
ermöglicht die simultane Optimierung verschiedener Bestrahlungsmodalitäten
(γ, e − , Hadronen) für verschiedene Scanning Techniken. Für den
Vergleich der Distal-Edge-Tracking und der 3D Technik, wurde eine Planungsstudie
durchgeführt. Für alle Patienten wurden DET-, 3D IMPTsowie
IMXT-Pläne erzeugt und anhand der optimierten Dosisverteilung
evaluiert. Ergebnis: Bei dem Vergleich der IMPT- mit den IMXT-Plänen
zeigten sich für alle Patienten die zu erwartenden Vorteile der IMPT
(Reduzierte Integraldosis, geringere Dosen in Risikoorganen). Mit beiden
IMPT Techniken werden qualitativ vergleichbare Dosisverteilungen
erreicht. Dabei ist die Anzahl der Spots bei der DET-Technik um ca.
146
einen Faktor 10 geringer als bei dem 3D Scanning, was zu einer deutlichen
Reduzierung der Rechen- und Bestrahlungszeit führt. Schlussfolgerung:
Mit dem entwickelten BPS ist es möglich, verschiedene Strahlenarten und
Techniken direkt miteinander zu vergleichen.
Fachvortrag ST 7.4 Do 17:15 HS 129
Protonen Dosisalgorithmus mit zweidimensionaler
Berücksichtigung von Inhomogenitäten — •Hanitra Szymanowski,
Simeon Nill und Uwe Oelfke — Deutsches Krerbsforschungszentrum,
Abt. Medizinische Physik E040, Im Neuenheimer Feld
280, 69120 Heidelberg
Komplexe, intensitätsmodulierte Bestrahlungstechniken mit Protonenstrahlen
erfordern schnelle und genaue Dosisalgorithmen, um die Optimierung
eines Bestrahlungsplans in einem klinisch akzeptablen Zeitrahmen
zu erreichen. Die präzise Vorhersage der applizierten Dosis mit einem
häufig in der klinischen Praxis verwendeten Dosisalgorithmus, der auf der
Dosisverteilung eines Protonen-Pencil-Beams in Wasser basiert, ist insbesondere
bei der Bestrahlung einer komplexen inhomogenen Patientengeometrie
problematisch. Gewebeinhomogenitäten werden nur durch eine
einfache Skalierung mit der radiologischen Tiefe längs der Zentralachse
des Pencil Beams berücksichtigt, wobei jedoch häufig nicht die klinisch erforderliche
Genauigkeit einer Dosisverteilung erreicht wird, weil die Streuung
in den verschiedenen Geweben nicht korrekt modelliert ist. Es wurde
daher ein neuer Pencil-Beam-Algorithmus für die Protonendosisberechnung
entwickelt und validiert, der die Streuung in den verschiedenen
Geweben durch eine zusätzliche Skalierung der lateralen Protonenfluenz
mit erhöhter Genauigkeit berücksichtigt. Dieser Dosisalgorithmus wurde
in dem inversen Therapieplanungssystem KonRad implementiert und der
Einfluss auf intensitätsmodulierte Protonenbehandlungspläne analysiert.
Fachvortrag ST 7.5 Do 17:30 HS 129
Die relative biologische Wirksamkeit von Kohlenstoffionen im
Gehirn und im Rückenmark der Ratte — •C.P. Karger 1 , P.
Peschke 1 , M. Scholz 2 , J. Debus 3 und G.H. Hartmann 1 — 1 DKFZ
Heidelberg — 2 GSI Darmstadt — 3 Radiol. Universitätsklinik Heidelberg
Seit 1997 werden an der GSI Tumorpatienten mit Kohlenstoffionen
bestrahlt. Gegenüber Photonen zeigen Kohlenstoffionen wegen ihres
höheren linearen Energietransfers auf das Gewebe eine erhöhte relative
biologische Wirksamkeit (RBW). In Tierexperimenten an der Ratte
wurde die RBW für das normales Hirngewebe und für das Rückenmark
quantifiziert.
Dazu wurden ein kleines Areal des rechten Frontalhirns (ø 5 mm) bzw.
ein Segment des Rückenmarks (L=15 mm) mit Photonen (P) bzw. mit
Kohlenstoffionen (C) bestrahlt. Aus den Dosiswirkungskurven für das
Auftreten von Spätschäden wurde für jedes Experiment die Dosis bestimmt
bei der sich eine Komplikationswahrscheinlichkeit von 50% ergibt
(D 50 ).
Daraus ergibt sich die RBW von Kohlenstoffionen für das jeweilige Gewebe
zu D 50,P /D 50,C . Für eine einmalige Bestrahlung betrug die RBW
von Kohlenstoffionen bei Hirngewebe 1.95 ± 0.20 und beim Gewebe des
Rückenmarks 1.76±0.12. Dies stützt die Hypothese, dass RBW-Daten die
am Rückenmark gewonnen wurden trotz seiner untersciedlichen Struktur
auf das Gehirn übertragbar sind.
Fachvortrag ST 7.6 Do 17:45 HS 129
Emission leichter Kernfragmente aus Wasserphantomen und
bei der Tumortherapie mit 12 C-Ionen — •Konstanze Gunzert–
Marx, Dieter Schardt, Hiroshi Iwase und Reinhard S. Simon
— Gesellschaft für Schwerionenforschung, Planckstr. 1, 64291 Darmstadt
Beim Eindringen von Ionen in Materie oder Gewebe kommt es zu nuklearen
Fragmentationen. Da sich die entstehenden leichten Fragmente
durch ihre Reichweite und ihren Energieverlust und damit durch ihre
biologische Wirksamkeit von den Primärionen unterscheiden, müssen sie
in der Bestrahlungsplanung entsprechend berücksichtigt werden. Im Anschluß
an frühere Experimente wurden deshalb im Rahmen des Tumortherapieprojekts
der GSI die Energie– und Winkelverteilungen der leichten,
geladenen Fragmente und der Neutronen gemessen, die aus einem
12,78cm dicken Wasserphantom emittiert werden, in dem ein 12 C–Strahl
mit 200AMeV abgestoppt wird. Anhand der gemessenen Ausbeuten wurden
die Dosisbeiträge der Fragmente abgeschätzt und es konnte gezeigt