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Development and Realization of the IGRT Inline Concept

Tücking, Thomas

German Title: Entwicklung und Realisierung des IGRT Inline Konzepts

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Abstract

A new concept for the integration of an imaging system into a medical linear accelerator for radiotherapy is presented, and its technical realization is described. An x-ray tube and a flat panel detector were installed along the treatment beam axis, such that the detector could not only be used for x-ray imaging of patients lying on the treatment couch, but also to measure the primary fluence of the therapy beam. The imaging system was synchronized with the linear accelerator by means of several hardware and software components that were developed as a part of this work in order to allow, for instance, the acquisition of fluoroscopic image sequences during beam delivery and the acquisition of volumetric cone beam CT information. Furthermore, external patient monitoring systems were integrated for respiration triggered imaging. Several applications and investigations about image quality, about the application of the images for the concepts of Adaptive Radiotherapy, and about the improvement of image quality were carried out using the new system. Furthermore, first feasibility studies with patients were performed, that combine imaging and therapy at the linac, in order to provide a higher precision for the beam delivery. Finally, the first commercial prototype, following the described concept, is presented.

Translation of abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Konzept zur Anbindung eines bildgebenden Systems an einen medizinischen Linearbeschleuniger für die Strahlentherapie vorgestellt und dessen Realisierung beschrieben. Dafür wurden eine Röntgenröhre und ein Flächendetektor an gegenüberliegenden Seiten eines Linearbeschleuniger installiert, so dass der Detektor nicht nur zu Röntgenaufnahmen eines auf dem Behandlungstisch liegenden Patienten dient, sondern auch die Primärfluenz des Therapiestrahls gemessen werden kann. Mittels verschiedener im Verlauf dieser Arbeit entwickelter Hardwarekomponenten konnte das bildgebende System mit dem Therapiegerät synchronisiert werden. Dies ermöglichte neben fluoroskopischen Röntgensequenzen während der Behandlung und der Aufnahme von Kegelstrahl-CTs, u. a. die Einbeziehung atmungskorrelierter Signale externer Systeme zur atemgesteuerten Bildgebung und Therapie. Zudem werden diverse Anwendungen, Messungen und Untersuchungen, die mit Hilfe des neuen Systems durchgeführt wurden, diskutiert. Hierbei handelt es sich u. a. um Fragestellungen bezüglich des Einflusses ver- schiedener Aufnahmeparameter auf die Bildqualität und um die Verwertbarkeit gewonnener Bilder für Konzepte der Adaptiven Strahlentherapie. Des Weiteren werden Patientenstudien beschrieben und analysiert, die mit dem vorgestellten System durchgeführt wurden, um bildgebende Verfahren in den klinischen Therapieablauf zu integrieren und so eine präzisere Bestrahlung zu ermöglichen. Abschließend wird ein erster an das erläuterte Konzept angelehnter Prototyp eines kommerziellen Linearbeschleunigers vorgestellt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Oelfke, Prof. Dr. Uwe
Date of thesis defense: 24. January 2007
Date Deposited: 14. Feb 2007 08:59
Date: 2006
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Medizinische Physik
Uncontrolled Keywords: IGRT , Bildgebung , Kegelstrahl CT , Adaptive StrahlentherapieIGRT , Imaging , Cone Beam CT , Adaptive Radiotherapy
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