Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird untersucht, ob sich das IQM System für die patientenbezogene Qualitätssicherung und die Dosisverifikation eignet. Ziel dabei ist, Einsatzmöglichkeiten und Verwendbarkeit des IQM zu untersuchen und diese mit bereits im Klinikalltag verwendeten Dosimetern zu vergleichen.
Krebs ist nach wie vor eine Bedrohung für unsere Gesellschaft. Die Krebserkrankungen in der Bundesrepublik Deutschland nehmen mit ca. 226 Tausend Todesfällen nach den Herz-Kreislauf-Krankheiten im Jahr 2015 den zweiten Platz in der Rangfolge der Todesursache ein. Dabei ist das Lungen-/Bronchialkarzinom mit 45.000 Todesfällen die mit Abstand häufigste Krebserkrankung mit Todesfolge. Zur Heilung von Krebserkrankungen bieten sich drei verschiedene Therapiemöglichkeiten an, die häufig in Kombination eingesetzt werden und die Säulen der Tumorheilkunde bilden. Die Strahlentherapie stellt dabei, neben der Chirurgie und Chemotherapie, einer dieser Eckpfeiler in der Tumorheilkunde dar. Ziel der Strahlentherapie ist es, Tumorzellen zu zerstören und dabei gesundes Gewebe so weit wie möglich zu schonen. Um die optimale Bestrahlung jedes individuellen Tumors und Schonung strahlensensibler Organe gewährleisten zu können, werden in der Strahlentherapie unterschiedliche Techniken und Verfahren angewandt. Die davon am meisten verbreitete Bestrahlungstechnik sind fluenzmodulierte Rotationstechniken.
Im August 2015 hat das Institut für Strahlentherapie und Radioonkologie des St. Vincenz Krankenhauses Limburg die VMAT-Bestrahlungstechnik eingeführt. Diese wird seither bei der Erstellung von Bestrahlungsplänen für zahlreiche Lokalisationen im Magen-Darm-Trakt sowie im HNO-Bereich, bei Prostata- und Mammakarzinomen, sowie bei Wirbelmetastasen, Hirnmetastasen etc. eingesetzt. Aufgrund der Komplexität der Bestrahlungspläne empfiehlt die DIN 6875-3, für den Therapieerfolg und die Vermeidung von unerwünschten Schäden, im Rahmen der patientenbezogenen Qualitätssicherung die Dosisverteilung mit geeigneten Messmitteln zu verifizieren.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Ionisierende Strahlung
2.2 Dosimetrie
2.2.1 Energiedosis
2.2.2 KERMA
3 Dosimeter und Messphantome
3.1 Integral Quality Monitor
3.2 MapCHECK2
3.3 QUICKCHECK
3.4 RW3-Plattenphantom
3.5 Semiflex Ionisationskammer
4 Material und Geräte
5 Durchführung
5.1 IQM-Signalstabilitätsmessung
5.2 Feldgrößenvariation
5.3 Segmentglättung mittels Running Average
5.4 Finite Impulse Response Filter
5.5 Energieverifizierung
5.5.1 Energieabhängigkeit vom Rückstreumaterial .
5.5.2 Energieabhängigkeit vom Aufbaumaterial .
5.6 Tagescheck
5.7 Fehlerdetektion
6 Ergebnisse
6.1 IQM-Signalstabilitätsmessung
6.1.1 IQM-Signalstabilität für 6 MV
6.1.2 IQM-Signalstabilität für 15 MV
6.2 Feldgrößenvariation
6.3 Segmentglättung mittels Running Average
6.4 Finite Impulse Response Filter
6.4.1 Patient 1: Prostata
6.4.2 Patient 2: linker Oberschenkel
6.4.3 Patient 3: linke Thoraxwand
6.5 Energieverifizierung
6.5.1 Energieabhängigkeit vom Rückstreumaterial .
6.5.2 Energieabhängigkeit vom Aufbaumaterial .
6.6 Tagescheck
6.7 Fehlerdetektion
6.7.1 IQM System
6.7.2 MapCHECK2
7 Zusammenfassung und Diskussion
8 Fazit
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
A Segment-by-Segment Signale mittels Running Average
A.1 Lendenwirbelkörper
A.2 linker Oberschenkel
A.3 Prostata
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
Krebs ist nach wie vor eine Bedrohung für unsere Gesellschaft. Die Krebserkrankungen in der Bundesrepublik Deutschland nehmen mit ca. 226.000 Todesfällen nach den HerzKreislauf-Krankheiten im Jahr 2015 den zweiten Platz in der Rangfolge der Todesursache ein. Dabei ist das Lungen-/Bronchialkarzinom mit 45.000 Todesfällen die mit Abstand häufigste Krebserkrankung mit Todesfolge [6].
Zur Heilung von Krebserkrankungen bieten sich drei verschiedene Therapiemöglichkeiten an, die häufig in Kombination eingesetzt werden und die Säulen der Tumorheilkunde bil- den. Die Strahlentherapie stellt dabei, neben der Chirurgie und Chemotherapie, einer die- ser Eckpfeiler in der Tumorheilkunde dar. Ziel der Strahlentherapie ist es, Tumorzellen zu zerstören und dabei gesundes Gewebe so weit wie möglich zu schonen. Um die optimale Bestrahlung jedes individuellen Tumors und Schonung strahlensensibler Organe gewährleis- ten zu können, werden in der Strahlentherapie unterschiedliche Techniken und Verfahren angewandt. Die davon am meisten verbreitete Bestrahlungstechnik sind fluenzmodulierte Rotationstechniken (VMAT, RapidArc etc.).
Im August 2015 hat das Institut für Strahlentherapie und Radioonkologie des St. Vincenz Krankenhauses Limburg die VMAT-Bestrahlungstechnik eingeführt. Diese wird seither bei der Erstellung von Bestrahlungsplänen für zahlreiche Lokalisationen im Magen-Darm-Trakt sowie im HNO-Bereich, bei Prostata- und Mammakarzinomen, sowie bei Wirbelmetastasen, Hirnmetastasen etc. eingesetzt.
Aufgrund der Komplexität der Bestrahlungspläne empfiehlt die DIN 6875-3 [17], für den Therapieerfolg und die Vermeidung von unerwünschten Schäden, im Rahmen der patien- tenbezogenen Qualitätssicherung die Dosisverteilung mit geeigneten Messmitteln zu veri- fizieren. Die Dosisverifizierung wird nach jetzigem Stand am Institut für Strahlentherapie und Radioonkologie Limburg mit Hilfe eines Diodenflächendosimeters MapCHECK2 der Firma Sun Nuclear Corporation durchgeführt. Ein weiteres potentielles Messmittel zur Do- sisverifikation ist das seit dem Jahr 2016 im ISRO-Limburg befindliche Integral Quality Monitor System der Firma iRT Systems GmbH. Mit diesem System wird es aufgrund der geometrischen Gegebenheiten ermöglicht, die Dosis während der Bestrahlung zu messen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird untersucht, ob sich das IQM für die patientenbe- zogene Qualitätssicherung und die Dosisverifikation eignet. Ziel dabei ist, Einsatzmöglich- keiten und Verwendbarkeit des IQM zu untersuchen und diese mit bereits im Klinikalltag verwendeten Dosimetern zu vergleichen.
2 Grundlagen
2.1 Ionisierende Strahlung
Strahlung allgemein bezeichnet physikalische Vorgänge, bei denen Energie von einem Ent- stehungsort zu einem anderen Ort transportiert wird [13]. Dabei wird Strahlung unter anderem in ionisierende und nicht-ionisierende Strahlung eingeteilt. Bei einer Ionisation wird ein Elektron oder mehrere Elektronen von einem Atom oder Mole- kül herausgeschlagen. Dabei muss die Bindungsenergie beim Stoß überwunden werden, da- mit das Elektron aus dem Atom abgelöst werden kann. Ionisierende Strahlung besteht aus Teilchen, die wiederum in direkt ionisierende Teilchen und indirekt ionisierende Teilchen unterteilt werden. Direkt ionisierende Teilchen sind geladene Teilchen, wie beispielsweise Elektronen, die beim Durchgang durch die Materie die Atome unmittelbar durch Stöße ionisieren, wohingegen indirekt ionisierende Teilchen aus ungeladenen Teilchen, wie zum Beispiel Photonen bestehen und ihre Energie auf das Elektron übertragen. Das dadurch entstandene Sekundärelektron überträgt anschließend seine Energie auf die Materie [18].
2.2 Dosimetrie
Die Radioonkologie verwendet ionisierende Strahlung zur Zerstörung oder Volumenver- kleinerung von Tumorgewebe. Wegen der mit jeder Behandlung eventuell auftretenden Schädigung von gesundem Gewebe oder Risikoorgane ist es unabdingbar die VMAT- Bestrahlungspläne vor jeder Erstbestrahlung zu verifizieren. Der Dosimetrie wird bei der Verifikation eine sehr wichtige Aufgabe zuteil. Ziel dieser ist, die durch ionisierende Strah- lung applizierte Dosis des Linearbeschleunigers zu messen, um eine Aussage über die tech- nische Funktionsweise des Gerätes machen zu können. Zwei wichtige Dosisgrößen sind dabei die Energiedosis und KERMA, die im Folgenden konkretisiert werden.
2.2.1 Energiedosis
Um die biologische Auswirkung der ionisierenden Strahlung im menschlichen Körper beschreiben zu können, wird die Energiedosis D herangezogen, weil sie ein Maß für die strahlenbedingte Zellschädigung ist. Die Energiedosis D gibt den Betrag lokal absorbierter Energie E abs bezogen auf die Masse m eines Körpers an und hat die Einheit Gray:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Zu beachten ist, dass bei der Energiedosis immer die Nennung des Bezugsmaterials mit einem Index anzugeben ist. Die in der der Strahlentherapie verwendete Dosisgröße ist in der Regel die Wasser-Energiedosis D w.
2.2.2 KERMA
Die KERMA K beschreibt im Gegensatz zur Energiedosis den Übertrag an kinetischer Energie E auf die Materie m im ersten Wechselwirkungsschritt und ist definiert nur für indirekt ionisierende Strahlung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Einheit ist ebenfalls das Gray. Aus der Formel geht hervor, dass die KERMA materialabhängig ist, weshalb stets das Bezugsmaterial anzugeben ist [15].
3 Dosimeter und Messphantome
3.1 Integral Quality Monitor
Das Integral Quality Monitor System der Firma iRT Systems GmbH setzt sich aus vier verschiedenen Komponenten zusammen, bestehend aus einem Detektor, Sender-Empfangsgerät, Server und einer Workstation. Der IQM Detektor stellt eine kabellose Verbindung über Bluetooth mit der Sender-Empfängereinheit her, die wiederum mit der Workstation durch ein serielles Kabel und einem USB-Anschluss verbunden ist.
Der IQM Detektor ist eine kommerziell erhältliche, 26cm × 26cm große luftgefüllte Ionisati- onskammer, welche die Dosis in Echtzeit während der Bestrahlung misst. Da die Feldgröße im Isozentrum gemessen wird, ergibt sich dadurch eine maximale Feldgröße von 40cm × 40cm. Dies ermöglicht damit die Dosisverifikation von kleinen stereotaktischen Feldgrößen bis hin zu Lokalisationen mit einer Feldgröße von 40cm × 40cm. Der schematische Auf- bau eines IQM Detektors ist in Abbildung 1 dargestellt. Dieser beinhaltet drei Elektroden aus Aluminium mit einer Dicke von jeweils 1,5mm. Die zwei außen gelegenen polarisierten Aluminiumplatten bilden im Detektor einen Keil mit einem Gradienten in Richtung der Leaves. Abhängig von der Position der Leaves und damit des Bestrahlungsfeldes generiert der Detektor ein spezifisches Messsignal. Zwischen den Platten befindet sich die horizontal angebrachte Kollektorelektrode. Für die Messung ionisierender Strahlung wird die Ionisa- tionskammer mit einer Gleichspannung versorgt; diese beträgt bei dem IQM Detektor 500 Volt [2, 21].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: schematischer Aufbau eines IQM Detektors [3].
Darüber hinaus ist der IQM Detektor mit einem Inklinometer, Accelerometer, Thermome- ter und Barometer ausgestattet. Durch das integrierte Inklinometer ist es möglich, während der Bestrahlung die Kollimator- und Gantrywinkel zu verifizieren. Die Auflösung liegt für die Messung der Kollimator- und Gantrywinkel laut dem Hersteller bei ± 1 ◦ [22]. Das Acce- lerometer misst die Geschwindigkeit der Gantry. Zur Luftdruck- und Temperaturkorrektur des Messsignals werden während der Bestrahlung beide Größen im Detektor gemessen. Mit einer Gesamtdicke von 3,5cm und einem Gewicht von 4,3kg lässt sich der IQM Detektor, wie in Abbildung 2 zu sehen, problemlos an dem Zubehörhalter der Gantry befestigen und ragt lediglich 4cm aus dem Touchguard heraus.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Ansichten auf den IQM Detektor. Oben: Frontansicht des Detektors mit Statusanzeige und Ein-/Ausknopf. Unten links: Draufsicht auf Innenfläche des Detektors. Unten rechts: Oberfläche des Detektors mit Griffhalterung.
Zur Auswertung der Messsignale sind auf der Workstation die IQM MonitorApp und die IQM ReviewApp installiert. Des Weiteren steht die Software IQM CALC zur Verfügung, die die erwarteten Signale für jedes Segment automatisch berechnet und diese in die Da- tenbank abspeichert. Die Software berechnet das zu erwartende Signal auf Grundlage des Bestrahlungsplanes. Dieser kann vom Bestrahlungsplanungsprogramm zum IQM Server exportiert werden. In der IQM MonitorApp werden die durch die IQM CALC-Software berechneten zu erwartenden Messsignale, die tatsächlich gemessenen Signale sowie die vom Benutzer definierten Toleranzwerte angezeigt. Dabei gibt es die Möglichkeit zwei Toleranz- level anzugeben: In dem Watchlevel werden segmentweise die Messsignale überwacht. Bei einer Überschreitung wird das entsprechende Segment farblich markiert, um auf die Ab- weichung hinzuweisen. Das Actionlevel hingegen greift bei einer Überschreitung ein und alarmiert den Benutzer mittels Warnmeldung auf der Benutzeroberfläche [19].
Die Signale werden, gemäß Abbildung 3, in verschiedenen Darstellungsformen angezeigt: Zum einen werden die Segment-by-Segment Signale und zum anderen die kumulierten Signale graphisch dargestellt. Zusätzlich sind auf der linken Seite die oben genannten Parameter, wie Luftdruck, Temperatur, Gantry- und Kollimatorwinkel aber auch Patientenname, Patienten-ID, Geburtsdatum, Leafposition etc. zu sehen.
Die IQM ReviewApp erlaubt patientenspezifische Messungen im späteren Verlauf nochmals einzusehen und zu vergleichen. Die Vergleiche können dabei mit den von der Software berechneten Werten oder mit den bereits gemessenen Werten erfolgen. Die Ergebnisse werden graphisch und als Zahlenwerte mit absoluten und relativen Abweichungen in einer Tabelle angezeigt [20].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Benutzeroberfläche der MonitorApp mit Darstellung des kumulativen und des Segmentby-Segment Signals.
3.2 MapCHECK2
Das MapCHECK2 ist ein zweidimensionales Diodenflächendosimeter der Sun Nuclear Cor- poration, das unter anderem zur Verifizierung der Dosis bei VMAT-Bestrahlungen verwen- det wird. Dieses gliedert sich in zwei Abschnitte, die sich aus einem Bereich, in dem die Elektronik verbaut ist, und dem Detektorbereich zusammensetzt. Der Detektorbereich be- steht aus 1527 Halbleiterdetektoren, die in einer achteckigen Struktur angeordnet sind und Photonenenergien im Bereich von 1,25 MV bis zu 25 MV messen können. Die parallel angeordneten Dioden sind sowohl in X - und als auch in Y -Richtung einen Zentimeter von- einander entfernt; der diagonale Abstand zur nächstgelegenen Diode beträgt 7,07mm. Die Detektorfeldgröße des MapCHECK2 weist eine Fläche von 32cm × 26cm auf. Des Weiteren sind Feldgrößen, wie unter anderem das 10cm × 10cm Feld auf der Oberfläche abgebildet [7].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4: schematischer Aufbau der Detektoroberfläche des MapCHECK2 [7].
Vor jeder Dosismessung müssen die klinischen Patientenfelder der VMAT-Bestrahlung im Bestrahlungsplanungsprogramm auf das MapCHECK2 kopiert werden. Dafür wird vom Messphantom einmalig ein CT-Bild-Datensatz erstellt. Anhand des Bestrahlungsplanes wird dann die Dosisverteilung im MapCHECK2 berechnet und diese an die Auswertesoftware SNC Patient exportiert.
Für Dosismessungen wird das MapCHECK2 an eine dafür vorgesehene IMF-Vorrichtung festgeschraubt, die an dem Zubehörhalter der Gantry befestigt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Dosis während der Rotation zu messen. Zusätzlich werden drei 30cm x 30cm große wasseräquivalente RW3-Platten mit einer Dicke von einem Zentimeter auf die Oberfläche für den Dosisaufbaueffekt gelegt. Zwischen Oberfläche und Detektorebene
befindet sich ein 1,2cm dickes Aufbaumaterial, das einer wasseräquivalenten Tiefe von 2,0
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
cm [3] entspricht. Damit beträgt die Gesamtdicke des Aufbaumaterials fünf Zentimeter.
Zur Messung und Auswertung steht die SNC Patient Software zur Verfügung, die über den Power Data Interface (PDI) 2.0 mit einem 8 Pin-Anschluss eine Verbindung zum Map- CHECK2 herstellt. Auf der Benutzeroberfläche ist die berechnete Dosisverteilung sowie die gemessene Dosisverteilung als Isodosenlinien farblich dargestellt, die nach Beendigung der Messung mithilfe des Gamma-Kriteriums 3%/3mm miteinander verglichen werden.
Ein Gamma-Kriterium von 3%/3mm bedeutet, dass eine Abweichung der Dosis von 3% und eine Abweichung vom Ort von 3mm zugelassen wird. Für eine erfolgreiche Messung müssen 97% aller Messwerte das Gamma-Kriterium erfüllen. Bereiche, die das Kriterium nicht erfüllt haben und somit über- bzw. unterdosiert sind, werden farblich markiert [1].
3.3 QUICKCHECK
Das QUICKCHECK ist ein von der Firma PTW Freiburg entwickeltes Messgerät, das zur Qualitätssicherung des Linearbeschleunigers, insbesondere für die täglich durchgeführte dosimetrische Prüfung, genutzt wird. Dieses besteht aus einem Detektorblock, dem Elek- troniksystem und einem Bedienfeld mit Display. Im Detektorblock sind dreizehn luftgefüllte Ionisationskammern verbaut, die Linearbeschleuniger-spezifische Parameter wie Flatness, Symmetry, Zentralstrahldosis, Dosisleistung, Bestrahlungszeit etc. messen können, wobei neun Kammern kreuzförmig im Detektor angeordnet sind. Die restlichen vier Kammern für die Strahlqualitätsmessung befinden sich in einer rechteckigen Anordnung innerhalb der 10cm × 10cm Feldgröße in unterschiedlichen Tiefen. Die Messgenauigkeit der Dosis liegt laut Hersteller bei einem mGy und es lassen sich Photonenenergien zwischen 4 MV und 25 MV messen. Zur automatischen Luftdichtekorrektur enthält das Messgerät einen eingebauten Thermometer und Barometer. Für die reproduzierbare Ausrichtung sind am Gehäuse weiße Fadenkreuze in allen drei Raumrichtungen eingraviert. Zusätzlich ist auf der Oberfläche des Detektors die 10cm × 10cm Feldgröße, sowie die 20cm × 20cm Feldgröße gekennzeichnet. Das QUICKCHECK wiegt 5,3kg und hat eine Dimension von 37,9cm × 25,4cm × 6,6cm.
Für Messungen wird das QUICKCHECK auf den Bestrahlungstisch gelegt und mittels Raumlasersystem ausgerichtet (siehe Abbildung 5). Nach der Messung sind die Messwerte als Zahlenwerte am Display des Messgerätes ablesbar. Zur Visualisierung und Speiche- rung der Messwerte kann darüber hinaus auf die QUICKCHECK-Software zurückgegriffen werden. Alle gemessenen Werte werden in einem nicht-flüchtigen Speicher abgespeichert und können jederzeit eingesehen werden. Zum Erstellen sowie zum Up- und Download der anwenderdefinierten Arbeitslisten dient die Software WorklistGenerator. Von Seiten des Herstellers werden dafür zwei Benutzerebenen bereitgestellt. Dem normalen Benutzer ist es erlaubt, nur Messungen durchzuführen, wohingegen der Administrator erweiterte Rechte und Zugriff auf alle QUICKCHECK Funktionen hat. Der Datenaustausch zwischen dem Gerät und der Software kann über eine USB-Verbindung, LAN-Verbindung oder über eine RS232-Schnittstelle erfolgen [9, 10].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 5: QUICKCHECK der Firma PTW Freiburg.
3.4 RW3-Plattenphantom
Das im ISRO-Limburg verwendete RW3 - Plattenphantom der Firma PTW Freiburg be- steht aus dreizehn 30cm × 30cm großen, ein Zentimeter dicken Polystyrol-Platten, die
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mit einer Dichte von 1,04 cm [3] wasseräquivalente Eigenschaften aufzeigen. Damit hat das komplette Phantom eine Größenordnung von 30cm × 30cm × 13cm. Der Hersteller gibt für die Dicke der RW3-Platten eine Toleranz von ± 0,1mm an. In der dritten Platte be- findet sich eine Bohrung zur Positionierung der 0,3cm[3] Semiflex Schlauchkammer, die mit einem Universal Dosimeter UNIDOS verbunden ist. Anhand der seitlichen Markierungen am Phantom kann die Schlauchkammer reproduzierbar und isozentrisch ausgerichtet wer- den. Das Phantom eignet sich für die Messung von Photonenenergien im Bereich 1,25 MV bis 25 MV [5, 8].
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6: RW3 - Plattenphantom mit der darin befindlichen Schlauchkammer der Firma PTW Freiburg.
3.5 Semiflex Ionisationskammer
Die Semiflex Ionisationskammer der Firma PTW Freiburg ist eine luftgefüllte Ionisati- onskammer, die zur Messung der Absolutdosis in Wasserphantomen dient. Die in dieser Arbeit verwendete Kammer hat einen Messvolumen von 0,3cm[3]. Sie hat einen vorderen festen Teil zur Fixierung und ein bewegliches, schlauch-ähnliches Kabel. Mit dieser Kam- mer können Photonenenergien zwischen 140 kV und 50 MV gemessen werden. Die Wand der Ionisationskammer besteht aus Graphit, welcher mit Kunststoff ummantelt ist. Die Ionisationkammer hat eine zylindrische Form und der Innendurchmesser beträgt 5,5mm [11]. Die für die Dosismessung und -korrektur in der Messgröße Wasserenergiedosis D w benötigte Spannung der Kammer erfolgt mit einem Universal Dosimeter.
4 Material und Geräte
Für die im Institut für Strahlentherapie und Radioonkologie des St.Vincenz Krankenhau- ses Limburg durchgeführten Messungen kommt ein Synergy Linearbeschleuniger der Firma Elekta zum Einsatz. Dieser verfügt über einen Multileafkollimator, mit dem es möglich ist, eine schonende Bestrahlung durchzuführen. Der Beschleuniger arbeitet im Patientenbe- trieb mit Photonenenergien von 6 MV oder 15 MV. Alternativ können Elektronen mit einer Energie zwischen 6-18 MeV verwendet werden. Zur Bestrahlungsplanung wird das Bestrah- lungsplanungsprogramm Pinnacle[3] von Philips verwendet. Grundlagen dieser Arbeit sind elf klinische VMAT-Pläne mit unterschiedlichen Tumorentitäten vom Neurocranium bis hin zum Oberschenkel. Die Erstellung dieser Pläne erfolgt nach dem SOP des Instituts für Strahlentherapie und Radioonkologie Limburg. Für die abgestrahlten VMAT-Pläne wird eine Photonenenergie von 6 MV gewählt. Des Weiteren werden in dieser Arbeit zur Signal- und Dosismessung die in Kapitel 3 aufgeführten und beschrieben Dosimeter und Mess- phantome mit den entsprechenden Ausstattungen verwendet. Um die Messphantome und Dosimeter reproduzierbar ausrichten zu können wird auf das im Bestrahlungsraum inte- grierte Raumlasersystem DORADO3 von der Firma LAP zurückgegriffen. Zum Abstrahlen frei definierter Felder sowie zur Modifizierung der VMAT-Pläne wird das Progamm iCom- CAT der Firma Elekta verwendet. Das ebenfalls von der Firma Elekta entwickelte Pati- entendatenmanagementsystem MOSAIQ wird zum Importieren und Abstrahlen der Pläne verwendet. Zudem kommen Platten unterschiedlichen Materials wie RW3 und Wolfram mit verschiedenen Dicken und Größen zum Einsatz.
5 Durchführung
5.1 IQM-Signalstabilitätsmessung
Eine stabile Detektorleistung ist eine essentielle Voraussetzung für eine zuverlässige Dosis- verifikation der Bestrahlungspläne. Um eine Aussage über die Signalstabilität und Mess- genauigkeit des IQM-Detektors treffen zu können werden aus diesem Grund Langzeitmes- sungen über einen Zeitraum von 31 Tage durchgeführt. Dafür wird der Detektor an den Zubehörhalter der Gantry befestigt und mit einem 10cm × 10cm großen Feld bestrahlt. Es werden 100 Monitoreinheiten aus einem Winkel von 0 ◦ appliziert. Diese Messung wird dreimal, für jeweils zwei verschiedene Photonenenergien (6 MV und 15 MV), wiederholt und aus den gemessenen Signalen der Mittelwert gebildet. Zum Vergleich wird zusätzlich das RW3-Plattenphantom mitbestrahlt. Dieses wird auf den Bestrahlungstisch unterhalb des IQM-Detektors platziert und nach dem Raumlasersystem ausgerichtet, sodass sich die Bohrung mit der darin positionierten 0,3cm[3] Semiflex Schlauchkammer im Isozentrum befindet. Die Schlauchkammer wird mit dem UNIDOS verbunden und die Absolutdosis gemessen. Die Temperatur- und Luftdruckkorrektur der Dosis erfolgt durch das Messen beider Größen und der Eingabe dieser in das Dosimeter. Die Verläufe der Messsignale beider Messungen werden miteinander verglichen.
5.2 Feldgrößenvariation
Die Auswirkung einer Feldgrößenänderung auf die generierten Messsignale wird durch die Positioniergenauigkeit der Leaves untersucht. Dabei werden in einer Messreihe neun 10cm × 10cm große Felder mit jeweils 100 Monitoreinheiten appliziert. Die ersten fünf der neun Felder werden hintereinander abgestrahlt. Anschließend erfolgt eine Umstellung der Feld- größe auf 15cm × 15cm. Nach kurzem Anstrahlen formen die Leaves und die Blenden die Ausgangsgröße, die 10cm × 10cm Feldgröße und es werden erneut 100 Monitoreinheiten appliziert. Dieser Vorgang der Variation der Feldgröße wird viermal wiederholt. Es werden zwölf Durchläufe gemessen.
5.3 Segmentglättung mittels Running Average
Zur Reduzierung der Segment-by-Segment Signalabweichungen bei Rotationsbestrahlun- gen wird mit Hilfe eines Running-Averages untersucht, ob sich die Signalabweichungen in der Auswertung verringern. Dieser ermöglicht die Bildung eines fließenden Mittelwertes über die gemessenen und kalkulierten Werte und soll zur Glättung derselben führen. Es werden insgesamt neun klinische VMAT-Pläne abgestrahlt und ausgewertet. Die Signa- le der abgestrahlten Rotationsfelder werden mit und ohne aktiviertem Running-Average miteinander verglichen.
5.4 Finite Impulse Response Filter
Das IQM System nutzt ein Accelerometer zur unabhängigen Verifizierung der Gantryge- schwindigkeit. Bei der Geschwindigkeitsvariation eines Linearbeschleunigers werden me- chanische Schwingungen generiert, die häufiger bei Linearbeschleunigern der Firma Elekta beobachtet werden und besonders im Kollimatorkopf des Beschleunigers ausgeprägt sind. Das entspricht dem Ort, an dem der Detektor lokalisiert ist. Diese mechanisch verursachten Oszillationen wirken sich laut Hersteller auf die Messgenauigkeit des Accelerometers aus.
Die Qualität der Segment-by-Segment Signale bei Rotationsbestrahlungen wird durch den Gebrauch eines Finite Impulse Response Filters untersucht. Dabei kommen zwei FIR-Filter zum Einsatz: Der FIR8- und FIR10 Filter, wobei der Algorithmus des letzteren verbessert wurde. Es werden drei klinische VMAT-Pläne mit verschiedenen Lokalisationen abgestrahlt und die Segment-by-Segment Signale ausgewertet.
5.5 Energieverifizierung
Die Energieverifizierung am ISRO - Limburg erfolgt durch die Bestimmung des Strah- lungsqualitätsindex Q für beide Photonenenergien nach der DIN 6800-2. Dazu wird das Verhältnis der Messanzeigen in 10cm und 20cm Tiefe in einem Wasserphantom bestimmt, wobei sich die Ionisationskammer in einem Abstand von 100cm vom Fokus befindet und die Feldgröße 10cm × 10cm beträgt [16]. Eine alternative Methode soll durch Auflegen von Rückstreu - und Aufbaumaterial auf den Detektor des IQM Systems realisiert werden.
5.5.1 Energieabhängigkeit vom Rückstreumaterial
Zur Untersuchung einer eventuellen Energieabhängigkeit anhand der gemessenen Signale durch Auflegen von Rückstreumaterial, wird die Gantry zusammen mit dem IQM Detektor auf eine Winkelposition von 180 ◦ gefahren. Als Rückstreumaterial dienen 19 wasseräqui- valente Platten mit einer Dicke von einem, zwei, fünf und zehn Millimetern. Diese werden sequentiell, gemäß Abbildung 7, beginnend mit der geringsten Dicke auf die Oberfläche des IQM Detektors gelegt und 100 Monitoreinheiten bei einer Feldgröße von 10cm × 10cm für zwei Photonenenergie (6 MV und 15 MV) appliziert. Die maximale Dicke des Rückstreu- materials beträgt 10cm. Nach Beendigung der Messung wird die Reproduzierbarkeit der generierten Messsignale überprüft, indem rückwärts gemessen wird. Dabei werden die auf- gelegt Platten, beginnend bei 10cm Rückstreumaterial, einzeln nach abgestrahltem Feld von der Oberfläche des Detektors runtergenommen. Es erfolgt eine Gegenüberstellung der Messsignale.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 7: Versuchsaufbau zur Energieabhängigkeit mittels RW3-Platten als Rückstreumaterial.
[...]
- Citar trabajo
- Ömer Gülen (Autor), 2018, Einsatz eines Integral Quality Monitors zur Dosisverifikation und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/442313
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