Experimental and theoretical investigations on the dosimetry of small radiation fields

• Applicant: Professor Dr. Gunter Christ
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2002 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5382483

Konformierende Bestrahlungstechniken stellen besondere Anforderungen an die Genauigkeit der Dosisbestimmung. Bei den meisten Verfahren der Strahlentherapie mit fluenzmodulierten Strahlenfeldern (IMRT) sowie bei stereotaktischer Bestrahlung werden gegenüber konventionellen Techniken kleine Strahlenfelder mit Abmessungen kleiner ca. 5 cm x 5 cm bis zu Kantenlängen bzw. Durchmessern von 1 cm verwendet. Die Dosimetrie kleiner Strahlenfelder ist aus theoretischen wie messtechnischen Gründen besonders anspruchsvoll, die Unsicherheit der Dosisbestimmung deutlich größer als bei großen Feldern. Nach eigenen Untersuchungen im Rahmen der experimentellen Verifikation von IMRT-Dosisplänen wurden Dosisfehler von etwa 10% gegenüber der Planung festgestellt. Mit dem Vorhaben sollen deshalb grundlegende Fragen der Dosimetrie kleiner Strahlenfelder abgeklärt werden, soweit sie für die Bestrahlungsplanung, und zwar für die Dosisberechnungsalgorithmen, aber auch für die dosimetrische Verifikation und Qualitätssicherung bei IMRT oder stereotaktischen Kleinfeldbestrahlungen relevant sind. Dabei soll das von ESTRO und DIN empfohlene Konzept der Separierung von Primär-und Streustrahlung auf kleine Strahlenfelder erweitert und validiert werden. Von besonderem Interesse ist die Dosimetrie kleiner, irregulärer Felder, wie sie mit Lamellenkollimatoren bei IMRT generiert werden, in Verbindung mit statischen IMRT-Techniken, bei denen Fluenzmodulation durch Überlagerung kleiner Teilfelder (Segmente) erreicht wird. Hier sollen mögliche Fehlerquellen der Dosisbestimmung untersucht, ihre Auswirkung abgeschätzt und Methoden der Korrektion entwickelt werden. Insbesondere soll der Einfluss von Effekten, wie spektrale Veränderungen innerhalb des Strahlenfeldes oder Verluste des lateralen Sekundärelektronen-Gleichgewichts, die besonders kritisch für die Dosimetrie kleiner Strahlenfelder sind, auf die Genauigkeit der Dosisbestimmung abgeklärt werden. Als methodischer Ansatz der Untersuchung dienen Monte-Carlo Simulationen der Dosisbestimmung (EGSnrc, BEAM und eigene Strahlerkopfmodelle) im Vergleich zu Sondenmessungen mit verschiedenen Strahlungsdetektoren (Ionisationskammern, Diamantdetektoren, TLD) und für unterschiedliche Feldgrößen und Feldformen. Ziel sind über einen Beitrag zu den theoretischen Grundlagen der Dosimetrie hinaus die Bestimmung feldgrößenabhängiger Korrektionen für gebräuchliche Strahlungsdetektoren und die Anpassung von Algorithmen zur Dosisplanung bei Verwendung kleiner Strahlenfelder. Die praktische Umsetzung der Ergebnisse soll an vorhandenen Bestrahlungsplanungssystemen erprobt werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Fridtjof Nüsslin