Dosimetry of high energy photon beams in the presence of magnetic fields
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Philipps-Universität Marburg
Abstract
Die moderne Strahlentherapie zielt darauf ab, gesundes Gewebe und Risikoorgane (OARs) optimal zu erhalten, während gleichzeitig eine hohe Dosis im Zielvolumen (PTV) appliziert wird. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden mehrere Geräte entwickelt, darunter die Integration eines klinischen Elektronen-Linear-Beschleunigers mit einem Magnetresonanztomographie-Gerät (MRT). Diese Integration ermöglicht eine Echtzeitbildgebung der Anatomie des Patienten während der Strahlenbehandlung, was eine verbesserte Zielgenauigkeit und adaptive Behandlungsstrategien ermöglicht. Bilder können für die Lokalisierung des Tumors und die Positionierung des Patienten vor der Behandlung sowie für Techniken zur Bewegungsminderung, einschließlich Zielverfolgung und Gating, verwendet werden. Zusätzlich können Veränderungen in der Anatomie, wie Gewichtsverlust oder Organfüllung, durch Anpassung des Behandlungsplans an die aktuellsten MRT-Bilder berücksichtigt werden.
Für eine präzise Dosisapplikation im MR-Linac ist es allerdings notwendig, die Wirkung der Lorentzkraft auf die Strahlung zu berücksichtigen. Aufgrund der Lorentzkraft kommt es zu einer Ablenkung der geladenen Sekundärteilchen und damit zu einem veränderten Ansprechen der eingesetzten Detektoren. Vor diesem Hintergrund bestand das Hauptziel der vorliegenden Arbeit darin, das Verhalten von Ionisationskammern in Magnetfeldern
zu untersuchen. Daher wurden die Strahlqualitätskorrekturfaktoren für hochenergetische Photonenstrahlen in Ionisationskammern (SNC600c, SNC125c) und hochenergetische Elektronenstrahlen in (SNC600c, SNC125c, SNC350p) gemäß Dosimetrieprotokollen wie TG-51, TRS 398 und DIN 6800-2 berechnet. Zusätzlich wurde mittels des Fano-Hohlraumtests bestätigt, dass die Monte-Carlo-Codes eine hohe Genauigkeit (0,1%) in Anwesenheit eines Magnetfeldes aufweisen. Schließlich wurde die Änderung des Ansprechvermögens der beiden Ionisationskammerm SunNuclear SNC600c und SNC125c in äußeren magnetischen Feldern, d.h. der Korrektionsfaktor kB,Q, experimentell und mittels Monte-Carlo Simulationen
ermittelt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass der Korrektionsfaktor kB,Q sowohl von der Stärke des äußeren Magnetfeldes als auch von der Größe des Messvolumens und der Orientierung der Kammerachse, und die Änderung des Ansprechvermögens beider Kammern ist minimal, wenn die Magnetfeldrichtung und die Kammerachse ausgerichtet und senkrecht zur Strahlrichtung sind. Darüber hinaus war in Anwesenheit eines Magnetfeldes bei der größeren Kammer SNC600c größer war als bei der kleineren Kammer SNC125c.
Zusammenfassend deckte diese Studie einen wichtigen Teil der Dosimetrie bei Vorhandensein von Magnetfeldern ab und bestätigte die Möglichkeit, die beiden untersuchten Ionisationskammern zur genauen Dosisbestimmung in Anwesenheit von Magnetfeldern nach Anwendung der Magnetfeldkorrektionfaktoren zu verwenden.
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