German Title: Scanning Optimierung für die intensitätsmodulierte Protonentherapie

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Abstract

As scanning systems for intensity modulated proton therapy (IMPT) gain prevalance in the market and make their way into cancer centers, there is a significant need for focused basic research. Understanding of the implications of active scanning and its many new parameters on radiation treatment must catch up to the rapidly developing technology, so that the flexibility and degrees of freedom offered by such scanners, and their benefits over passive scattering techniques, can be fully exploited to deliver the best treatment plans efficiently. Some key parameters such as the scan path, beam size, lateral scanning resolution, and depth scanning resolution, are assessed with the view to optimize them around the dosimetric plan quality and ease and speed of delivery. Optimization and selection algorithms are introduced to suggest how one may appropriately decide the parameters. The results of several patient plan comparison studies are offered to demonstrate the value of these tools and their likely feasibility in clinical practice.

Translation of abstract (German)

Da Scanning-Systeme für die intensitätsmodulierte Protonentherapie (IMPT) vermehrt Einzug in den Markt erhalten und den Weg in die Krebsbehandlung finden, wird weitere konzentrierte Grundlagenforschung dringend benötigt. Das Verständnis des Einflusses des aktiven Scannings sowie seiner vielen neuen Parameter auf die Bestrahlung muss die sich schnell weiterentwickelnde Technik einholen. Nur so können die Flexibilität, die Freiheitsgrade und die Vorteile gegenüber passiven Scanning-Methoden ausgenutzt werden, um die besten Bestrahlungspläne effizient umzusetzen. In der vorliegenden Arbeit werden wichtige Parameter (z.B. der Scanning-Weg, die Strahlbreite, die laterale Auflösung und Tiefenauflösung) anhand der Bestrahlungsplanqualität und der Bestrahlungsschnelligkeit beurteilt. Optimierungs- und Selektions-Algorithmen werden vorgestellt, um Strategien vorzuschlagen, wie man diese Parameter angemessen auswählen könnte. Die Ergebnisse von mehreren Bestrahlungsplanungsstudien stellen das Potential dieser Werkzeuge und ihre voraussichtliche Einsetzbarkeit in der klinischen Praxis unter Beweis.