Ableitung von signaltheoretischen Korrekturverfahren für Photonen-Detektoren in Magnetfeldern

• Antragsteller: Dr. Hui Khee Looe
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286652001

Die Entwicklung von MR-integrierten Bestrahlungsanlagen bietet neue Möglichkeiten für die bildgeführte Strahlentherapie wie etwa der Echtzeitverfolgung des Zielvolumens oder die adaptive Bestrahlungsplanung. Das Magnetfeld stellt jedoch eine große Herausforderung bei der dosimetrischen Charakterisierung der Strahlungsfelder dar, da das Ansprechvermögen der Detektoren beeinflusst wird. Im vorangehenden Projekt sollten zum einen die Einflüsse von Magnetfeldern auf die lateralen Dosis-Ansprechfunktionen von klinischen Detektoren untersucht und zum anderen die Korrekturverfahren, die auf den Erkenntnissen über die lateralen Dosis-Ansprechfunktionen basieren, evaluiert werden.Die Ergebnisse aus dem vorangehenden Projekt wurden bereits in drei Publikationen veröffentlicht und eine Vierte ist in Begutachtung. Die bisherigen Ergebnisse haben gezeigt, dass die Einflüsse von Magnetfeldern auf das Ansprechvermögen der Detektoren durch modifizierte, laterale Dosis-Ansprechfunktionen charakterisiert werden können. Die dosimetrischen Auswirkungen des modifizierten Ansprechvermögens wurden erläutert. Signaltheoretische Korrekturverfahren auf Basis von Faltungsberechnungen mit den lateralen Dosis-Ansprechfunktionen wurden für zwei Ionisationskammern validiert. Darüber hinaus, wurde eine umfangreiche Untersuchung über die Einflüsse der Magnetfelder auf das Ansprechvermögen von radiochromischen EBT3 Filmen durchgeführt, so dass sie als Referenzdetektor in Magnetfeldern eingesetzt werden können. Weiterhin wurde eine vielversprechende Methode, zur Entfaltung der gestörten Dosisprofile vorgestellt.Die bisherigen Ergebnisse dienen als solide Basis, auf der Mess- und Korrekturverfahren in Magnetfeldern weiter etabliert werden sollen. Die initiierten Untersuchungen während des vorangehenden Projektes werden in diesem Folgeprojekt erweitert auf andere Detektoren: luftgefüllten Ionisationskammern unterschiedlicher Bauart, Halbleiter-Detektoren, EBT3 Filme und Plastikzintillatoren. Unbeantwortete Fragestellungen, die während des vorangehenden Projektes entstanden sind, wie die experimentell beobachtete starke Abhängigkeit des Ansprechvermögens von Halbleiterdetektoren, werden in diesem Folgeprojekt studiert, um die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen aufzuklären. Die klinische Anwendung von EBT3 Filme als Referenzdetektor wird weitergehend evaluiert. Das Verhalten eines kommerziellen Plastikszintillators wird untersucht, insbesondere in Hinsicht auf die Störung durch Cerenkov-Strahlung in Magnetfeldern. Eine umfassende Studie die verschiedenen Detektortypen abdeckt, wird zu einem besseren allgemeinen Verständnis des Einflusses von Magnetfeldern auf das Ansprechverhalten eines Detektors führen. Diese Erkenntnisse unterstützen die geeignete Wahl von Detektoren. Hauptziel des Projekts ist die Ableitung signaltheoretischer Korrekturverfahren für die Absolut- und Relativ-Dosimetrie im Magnetfeld mit besonderer Berücksichtigung von Nicht-Referenzbedingungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen