eprintid: 1802
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datestamp: 2001-11-07 00:00:00
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status_changed: 2012-08-14 15:02:45
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Nill, Simeon
title: Development and application of a multi-modality inverse treatment planning system
title_de: Entwicklung und Anwendung eines multimodalen inversen Bestrahlungsplanungsystems
ispublished: pub
subjects: 530
divisions: 850300
adv_faculty: af-13
keywords: Bestrahlungsplanung , IMRT , Photonen , ProtonenTreatment planning , IMRT , Photons , Protons
cterms_swd: Medizinische Physik
abstract: The introduction of intensity-modulated radiation therapy (IMRT) opened new possibilities for the treatment planning process. Most of the existing treatment planning (TP) tools for the IMRT are focusing on the use of photons for the treatment. To achieve a very high computional speed only simplified dose calculation algorithms are used.   Furthermore, approximations are made  during the calculation of the fluence matrix. This thesis develops an IMRT planning tool which can be used with any available radiation modality and makes use of  improved dose calculation algorithms.  For the dose calculation engine a method was developed where the dose deposited in every voxel by all beams is precalculated and for later use stored in a dose matrix. This enables the use  of advanced dose calculation algorithms and the simultaneous optimization of different radiation modalities.  The new TP system   was applied to clinical patient data for proton and photon IMRT plans. For the delivery of the proton IMRT plans two promising delivery techniques,  'distal edge tracking' (DET) and the 3D technique, were compared  with each other. By using the DET technique dose distributions as good as for the 3D technique were achieved but the optimization time and the expected delivery time are reduced by a factor 10. In addition, no significant differences in the effect of organ motion  and particle range uncertainties are observed for either technique.
abstract_translated_text: Mit der Einführung der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT)  eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Bestrahlungsplanung.  Die meisten bisher existierenden Bestrahlungsplanungsysteme (BP) für die  IMRT sind konzeptionell ausschließlich für Photonen entwickelt worden.  Dabei wurde der Schwerpunkt vor allem auf die Optimierung der Rechengeschwindigkeit gelegt, was zum Einsatz vereinfachter  Dosisberechnungsmodelle und Näherungen in der Berechnung der Fluenzmatrizen führte. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein IMRT Bestrahlungsplanungsystem für den Einsatz beliebiger  Strahlenarten mit verbesserten Dosisberechnungsalgorithmen zu entwickeln. Für das Dosisberechnungsmodul wird ein Verfahren entwickelt, bei dem der  Dosisbeitrag in einem Voxel für jeden beliebigen Strahl  vorausberechnet und in einer Matrix abgespeichert wird. Dadurch wird der Einsatz verbesserter Dosisberechnungsalgorithmen sowie die gleichzeitige Optimierung verschiedener Strahlenarten ermöglicht. Das neue BP wurde angewendet auf klinische Patientendaten zur Berechnung  von Protonen- und Photonen-IMRT Plänen. Bei der Bestrahlung mit Protonen wurden zwei neuartige Techniken zur Spotpositionierung, die 3D Technik  sowie das 'distal edge tracking' (DET) miteinander verglichen.  Dabei ergibt sich, dass die mit Hilfe der DET Technik erzielten Dosisverteilungen denen der 3D Technik entsprechen, aber um einen Faktor 10 schneller zu optimieren und  voraussichtlich zu applizieren sind.  Desweiteren wurde kein signifikanter Unterschied bei der  Berücksichtigung von Organbewegungen und Reichweitenunsicherheiten zwischen den beiden Techniken festgestellt.
abstract_translated_lang: eng
class_scheme: pacs
class_labels: 87.53.-j 8
date: 2001
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00001802
ppn_swb: 1643239600
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-18020
date_accepted: 2001-10-31
advisor: HASH(0x5561209c6120)
language: eng
bibsort: NILLSIMEONDEVELOPMEN2001
full_text_status: public
citation:   Nill, Simeon  (2001) Development and application of a multi-modality inverse treatment planning system.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/1802/1/diss.pdf