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
A Segment-by-Segment Signale mittels Running Average
A.1 Lendenwirbelkörper
A.2 linker Oberschenkel
A.3 Prostata
Zielsetzung & Forschungsthemen
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Eignung des IQM-Systems für die patientenbezogene Qualitätssicherung und Dosisverifikation in der Strahlentherapie. Dabei wird analysiert, ob das IQM-System als Messmittel im Klinikalltag eingesetzt werden kann und wie es sich im Vergleich zu bereits etablierten Dosimetern wie dem MapCHECK2 verhält.
- Untersuchung der IQM-Signalstabilität bei verschiedenen Photonenenergien
- Optimierung der Segment-by-Segment Signalqualität mittels digitaler Filter (Running Average, FIR-Filter)
- Verifizierung der Energieabhängigkeit des IQM-Detektors unter verschiedenen Messbedingungen
- Evaluation der Fehlerdetektionsfähigkeiten des IQM-Systems im Vergleich zu anderen Systemen
Auszug aus dem Buch
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 Ionisationskammer, 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 Aufbau 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 Ionisationskammer mit einer Gleichspannung versorgt; diese beträgt bei dem IQM Detektor 500 Volt [2, 21].
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung der patientenbezogenen Qualitätssicherung in der Strahlentherapie ein und definiert die Forschungsfrage bezüglich der Eignung des IQM-Systems.
2 Grundlagen: Hier werden die physikalischen Prinzipien der ionisierenden Strahlung sowie die Konzepte der Dosimetrie, insbesondere Energiedosis und KERMA, dargelegt.
3 Dosimeter und Messphantome: Dieses Kapitel beschreibt die technischen Details und Funktionsweisen der verwendeten Messmittel, darunter der IQM-Detektor, MapCHECK2 und verschiedene Messphantome.
4 Material und Geräte: Es erfolgt eine Übersicht über die im klinischen Umfeld eingesetzten Linearbeschleuniger und die für die Studie verwendeten VMAT-Bestrahlungspläne.
5 Durchführung: Hier werden die experimentellen Aufbauten für die Signalstabilitätsmessungen, Energieverifizierungen und Fehlerdetektionstests detailliert beschrieben.
6 Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die erhobenen Messdaten zu Stabilität, Filterwirkung, Energieverifizierung und Fehlererkennung und vergleicht diese mit den Referenzsystemen.
7 Zusammenfassung und Diskussion: Die Ergebnisse werden kritisch bewertet, interpretiert und die Stärken sowie Schwächen des IQM-Systems gegenübergestellt.
8 Fazit: Eine abschließende Beurteilung der Anwenderfreundlichkeit und Praxistauglichkeit des IQM-Systems für die klinische Dosisverifikation.
Schlüsselwörter
Strahlentherapie, Dosisverifikation, Qualitätssicherung, VMAT, IQM-System, MapCHECK2, Ionisationskammer, Energiedosis, Messphantome, Signalstabilität, Fehlerdetektion, Running Average, FIR-Filter, Linearbeschleuniger, Dosimetrie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Evaluierung des Integral Quality Monitor (IQM) Systems der Firma iRT Systems GmbH hinsichtlich seiner Zuverlässigkeit und Eignung zur Qualitätssicherung und Dosisverifikation in der modernen Strahlentherapie.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Arbeit fokussiert sich auf die Signalstabilität, die Optimierung der Segmentdaten durch Filterung, die Überprüfung der Energieabhängigkeit sowie die Fähigkeit des Systems, geometrische und dosimetrische Fehler zuverlässig zu erkennen.
Was ist das primäre Ziel der Bachelorarbeit?
Das primäre Ziel besteht darin, Einsatzmöglichkeiten und Verwendbarkeit des IQM-Systems zu untersuchen und die Leistungsfähigkeit mit bereits etablierten klinischen Dosimetern wie dem MapCHECK2 zu vergleichen.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Es werden experimentelle Messreihen an einem Linearbeschleuniger durchgeführt, wobei unter kontrollierten Bedingungen (z.B. Feldgrößenvariation, Anwendung von Filtern) Messdaten mit dem IQM-Detektor und anderen Messmitteln wie dem RW3-Plattenphantom erhoben und statistisch verglichen werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung der Dosimeter, die Beschreibung der Versuchsaufbauten für verschiedene Testszenarien und die detaillierte Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich Signalgenauigkeit und Fehlererkennungsrate bei modifizierten VMAT-Plänen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Strahlentherapie, Dosisverifikation, IQM-System, VMAT, Qualitätssicherung, Messphantome und Fehlerdetektion.
Warum ist der "Running Average Filter" für die Messsignale wichtig?
Der Running Average Filter hilft dabei, Signalabweichungen im Segment-by-Segment-Verlauf zu reduzieren, indem er fließende Mittelwerte bildet, was zu einer deutlich stabileren und interpretierbareren Datenbasis führt.
Wie effektiv erkennt das IQM-System geometrische Leaffehler?
Die Ergebnisse zeigen, dass das IQM-System bereits Leaffehler ab einem Millimeter detektieren kann. Dies führt bei Überschreitung bestimmter Grenzwerte zu einer Warnmeldung, die das weitere Abstrahlen des Plans unterbindet.
Wie unterscheidet sich das IQM-System vom MapCHECK2 in der Fehlerdetektion?
Ein wesentlicher Vorteil des IQM-Systems ist die Fähigkeit, jedem abgestrahlten Segment den zugehörigen Gantrywinkel zuzuordnen, was eine präzise Lokalisierung von Fehlern ermöglicht, während beim MapCHECK2 das Abstrahlen modifizierter Pläne teils von der Software zugelassen wird.
- Arbeit zitieren
- Ömer Gülen (Autor:in), 2018, Einsatz eines Integral Quality Monitors zur Dosisverifikation und Qualitätssicherung in der Strahlentherapie, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/442313
