Titelaufnahme

Titel
Clinical implementation of intensity modulated radiotherapy based on segmental multileaf collimation / Bernhard Kroupa
VerfasserKroupa, Bernhard
Begutachter / BegutachterinAiginger, Hannes ; Georg, Dietmar
Erschienen2005
Umfang156 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2005
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Strahlentherapie / Intensitätsverteilung / Modulation / Lamellenkollimator
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-16953 Persistent Identifier (URN)
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Clinical implementation of intensity modulated radiotherapy based on segmental multileaf collimation [7.76 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In der Intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) verwendet man hochenergetische Photonenfelder mit zeitlich veränderlichen Intensitätsverteilungen, um die Dosiskonformität zu erhöhen. Dies ist insbesondere bei konkav geformten Tumoren in der Nähe strahlensensibler Gewebe von Vorteil. Bei der segmentierten Multileaf-Kollimation (SMLC) resultiert die Intensitätsmodulation aus der Überlagerung von Segmenten, die mit einem konventionellen Multileaf-Kollimator (MLC) erzeugt werden.

Um die optimale Intensitätsverteilung zu ermitteln, kommen üblicherweise computerunterstützte Algorithmen zum Einsatz. In einem Phantom wurden Testfälle mit einem einzelnen Bestrahlungsfeld simuliert, um die Plausibilität des Helax-TMS IMRT-Optimierungsmoduls zu untersuchen, welches sich als sehr zuverlässig und konsistent herausstellte.

Zusätzlich wurden verschiedene Mehrfeldertechniken evaluiert, wie sie auch in klinisch relevanten Situationen Anwendung finden. Dabei konnte die Behandlungseffizienz gesteigert werden, ohne die Qualität der Bestrahlungspläne wesentlich zu beeinträchtigen. Das dosimetrische Verhalten eines ELEKTA Precise Linacs wurde vor und nach einer technischen Aufrüstung analysiert und zeigte die für SMLC-IMRT notwendige Stabilität. Ebenso als ausreichend erwies sich die Genauigkeit des integrierten MLC und anderer mechanischer Komponenten.

In weiterer Folge wurden ein patientenspezifisches Qualitätssicherungsprogramm entwickelt und entsprechende klinische Akzeptanzkriterien spezifiziert. Eigens dafür konstruierte Phantome ermöglichten es, Ionisationskammermessungen an einzelnen Punkten sowie filmdosimetrische Verifikationen durchzuführen. Um die optische Dichte in relative Dosiswerte umzuwandeln, wurde eine normierte sensitometrische Kurve erstellt, die weitestgehend unabhängig von Strahlqualität, Feldgröße, Messtiefe und Filmorientierung verwendet werden konnte. Zur quantitativen Auswertung von 2D-Dosisverteilungen wurde das Konzept des Gamma-Index eingeführt, das auf einer Kombination von Dosisdifferenzen und geometrischen Abweichungen beruhte.

Abschließend wurden typische Fallstudien präsentiert, um die Vorzüge der IMRT zu unterstreichen, die erfolgreich in der klinischen Routine implementiert wurde.

Zusammenfassung (Englisch)

Intensity modulated radiotherapy (IMRT) uses megavoltage photon beams of time-variable intensity patterns to increase dose conformity, which is especially helpful in case of concavely shaped tumours with sensitive structures in their vicinity. The segmental multileaf collimation IMRT (SMLC-IMRT) is based on the superposition of segments shaped by a conventional multileaf collimator (MLC). Generally, computerized algorithms are needed to find the optimal intensity distribution. Single beam phantom tests were performed to investigate the plausibility of the Helax-TMS IMRT optimization module, which was found to be working consistently. Multiple beam arrangements were set up resembling clinically relevant configurations. It turned out that delivery efficiency improvements did not largely compromise treatment plans. The dosimetric performance of an ELEKTA Precise Linac was analyzed before and after a technical upgrade. It provided the stability that was required for SMLC-IMRT delivery. The accuracy of the integrated MLC and other mechanical components proved to be sufficient as well. A patient-specific quality assurance procedure with dedicated phantoms was developed, including the specification of clinical acceptance criteria.

It was based on single point ionization chamber measurements and film dosimetry. To convert optical density to relative dose values, a normalized sensitometric curve was generated that was widely independent of beam quality, field size, depth, and film orientation. For quantitative evaluations of 2D dose distributions the gamma-index concept was introduced, combining criteria for dose difference and distance-to-agreement. Finally, typical patient case studies were presented to clearly illustrate the advantages of IMRT, which was safely and successfully implemented in the clinical routine.