Die Strahlentherapie spielt bei der Behandlung von Tumoren eine wichtige Rolle. Eine neue Bestrahlungsvariante, die intensitätsmodulierte Bestrahlung, sorgt zunehmend für einen sicheren Behandlungserfolg bzw. gute Heilungschancen des Patienten. Um dieses erweiterte Potenzial voll nutzen zu können, muss die sogenannte inverse Bestrahlungsplanung eingesetzt werden: Ausgehend von den segmentierten CT-Daten des Patienten, die Form und Lage des Tumors bzw. der zu schützenden Risikostrukturen kennzeichnen, sowie einer, vom behandelnden Arzt definierten, gewünschten Dosisverteilung werden in einem Optimierungsverfahren die dazu notwendigen Teilstrahlintensitäten bzw. Fluenzmatrizen berechnet. Die bislang eingesetzten Verfahren gelten jedoch bezüglich der Kriterien Lösungsqualität, Benutzerführung und (wirtschaftlichem) Aufwand noch immer als problematisch, um auch im klinischen Routineeinsatz bestehen zu können. Das zentrale Anliegen der vorliegenden Arbeit richtete sich daher auf die Suche nach neuen innovativen Ansätzen für die inverse Bestrahlungsplanung, um speziell die oben aufgeführten Anforderungen besser erfüllen zu können. In einem ersten Schritt wurden dazu die Grundlagen der Strahlentherapie, sowie die Anforderungen an ein Bestrahlungsplanungssystem untersucht. Der daraus resultierende Ansatz, der im Unterschied zu anderen Arbeiten eine optimale Lösung garantiert, verwendet das Verfahren der Linearen bzw. Quadratischen Optimierung. Damit können alle in diesem Kontext relevanten Zielsetzungen in verständlicher Art und Weise und trotzdem umfassend und problem-adäquat modelliert werden. Der zweite Schritt dieser Arbeit bestand aus der Entwicklung eines inversen Bestrahlungsplanungssystems gemäß der Modellierung. Der Verzicht auf die Eingabe von absoluten Dosisschranken, ein fortschrittliches Prioritätenkonzept und die Skalierung auf absolute Dosiswerte nach dem eigentlichen Optimierungsprozess bewirken eine einfache Bedienung und eine schnelle Berechnung von Bestrahlungsplänen mit qualitativ überzeugenden Ergebnissen. Die erforderliche Evaluierung erfolgte dabei bereits parallel zur Konzeptentwicklung anhand von Modellszenarien. Abschließende Tests mittels realistischer Patientendaten, sowie ein objektiver Vergleich mit den Ergebnissen aus einem Vorläuferprojekt runden die Arbeit ab und demonstrieren die Leistungsfähigkeit des entstandenen Systems.     «

Die Strahlentherapie spielt bei der Behandlung von Tumoren eine wichtige Rolle. Eine neue Bestrahlungsvariante, die intensitätsmodulierte Bestrahlung, sorgt zunehmend für einen sicheren Behandlungserfolg bzw. gute Heilungschancen des Patienten. Um dieses erweiterte Potenzial voll nutzen zu können, muss die sogenannte inverse Bestrahlungsplanung eingesetzt werden: Ausgehend von den segmentierten CT-Daten des Patienten, die Form und Lage des Tumors bzw. der zu schützenden Risikostrukturen kennzeic...     »

Radiotherapy plays a decisive role in treatment of tumors. A new variant, called intensity modulated radiotherapy, increases treatment success and the healing process of the patient. To benefit of this new potential, inverse planning methods must be used: Starting from segmented computer tomography images (showing form and position of the tumor and surrounding organs at risk) and a dose distribution defined by the oncologist, a optimization algorithm calculates the necessary intensity maps. Until now all used methods are problematic in clinical routine concerning solution quality, usability or expense. The main goal of this work is to find innovative ideas and algorithms covering these aspects. In a first step the main basics of radiotherapy and requirements of a planning system were analysed. The resulting algorithm uses linear or quadratic optimization and garantees a optimal solution contrary to other systems. Additionally it offers a all-embracing and easy to understand model of radiotherapy. The next step was to implement the algorithm and to develop a inverse planning system. Absence of absolute dose constraints, a innovative priority concept and also scaling after the optimization process produce high usability and fast solutions of treatment plans with good qualitative results. Evaluation takes place during the whole development considering model scenarios. Final tests with realistic patient data and an objective comparison with results of a predecessor project demonstrate the efficiency of the developed system and close this work.     «

Radiotherapy plays a decisive role in treatment of tumors. A new variant, called intensity modulated radiotherapy, increases treatment success and the healing process of the patient. To benefit of this new potential, inverse planning methods must be used: Starting from segmented computer tomography images (showing form and position of the tumor and surrounding organs at risk) and a dose distribution defined by the oncologist, a optimization algorithm calculates the necessary intensity maps. Unti...     »