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Titel:Monte-Carlo-Simulationen zur Referenzdosimetrie hochenergetischer Photonen und Elektronenstrahlung in der Radioonkologie
Autor:von Voigts-Rhetz, Philip
Weitere Beteiligte: Klemens, Zink (Prof. Dr. rer. nat.)
Erscheinungsjahr:2019
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2019/0326
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2019-03266
DOI: https://doi.org/10.17192/z2019.0326
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Monte Carlo simulations for reference dosimetry of high-energy photons and electron radiation in radiooncology

Dokument

Schlagwörter:
Ionisationskammer, Monte-Carlo-Simulation, Referenzdosimetrie, Strahlentherapie, Alanin, DIN 6800-2

Zusammenfassung:
In den letzten Jahren haben sich neue Bestrahlungstechniken (Intensitätsmodulierte Strahlentherapie, Rapid Arc, Stereotaxie oder Bestrahlung am Linearbeschleuniger ohne Ausgleichsfilter) in der Radioonkologie etabliert, welche eine stetige Anpassung und Erweiterung an die Qualitätssicherungs-Anforderungen mit sich bringt. Eine für die Strahlentherapie wesentliche Norm ist die DIN 6800-2, in der die grundlegenden Anforderungen und Korrektionsfaktoren für die Dosimetrie hochenergetischer Röntgen- und Elektronenstrahlung festgelegt sind. In der klinischen Referenz-Dosimetrie nach DIN 6800-2 werden größtenteils luftgefüllte Ionisationskammern oder Festköperdetektoren verwendet. Diese werden in einem Kalibrierlabor zuvor unter Referenzbedingungen kalibriert und im klinischen Einsatz an die veränderten Bezugsbedingungen angepasst. Als gängiges Verfahren zur Verbesserung der Qualitätssicherung wird in der medizinischen Physik die Monte-Carlo-Simulation eingesetzt. Mit diesem numerischen Ansatz lässt sich der komplexe Strahlentransport in Materie nachvollziehen. Darüber hinaus lassen sich mit der Monte-Carlo-Simulation experimentelle Untersuchungen verifizieren und für die Referenzdosimetrie benötigte Korrektions- und Störungsfaktoren für verschiedene Detektortypen berechnen. In der vorliegenden kumulativen Dissertation werden neue Ergebnisse aus dem Bereich der Referenzdosimetrie mittels Monte-Carlo-Simulation für hochenergetischer Photonen und Elektronenstrahlung vorgestellt. Die peer-review Publikationen aus dem Gebiet der Elektronendosimetrie mit Ionisationskammern stellen neue Erkenntnisse, welche die Annahmen der Normung bezüglich der Fluenzstörung revidieren, vor. Des Weiteren wurde das Konzept der Positionierung im effektiven Messort von Flachkammern in hochenergetischer Photonenstrahlung und Elektronenstrahlung erweitert und überarbeitet. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Alanin Festkörper-Dosimeter untersucht und Korrektionsfaktoren für die Anwendung in hochenergetischen Photonen- und in 192Ir-Strahlung vorgestellt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde das Ansprechvermögen von Alanin-Dosimetern in Abhängigkeit des Messumgebungsmaterials untersucht und in einer klinischen Studie angewendet. Die Ergebnisse dieser Arbeiten stellen einen weiteren Schritt im Rahmen der stetigen Verbesserung der Qualitätssicherung in der Strahlentherapie da. Neben der Optimierung bereits etablierter Dosimetrie-Verfahren wurde an der Entwicklung eines neuen Sekundärstandards mitgearbeitet.

Summary:
In recent years, new irradiation techniques (intensity modulated radiation therapy, rapid arc, stereotaxy or irradiation on a flattening filter free linear accelerator) established successful in radiooncology, which entail a constant adaptation and expansion to quality assurance requirements. An essential code of practice for radiation therapy is DIN 6800-2, which defines the basic requirements and correction factors for the dosimetry of high-energy X-ray and electron radiation. In clinical reference dosimetry according to DIN 6800-2, mostly air-filled ionization chambers or solid-state detectors are used. These are previously calibrated in a calibration laboratory in accordance with reference conditions and later adapted to the measurement conditions. Monte Carlo simulations are a common procedure in medical physics for improving quality assurance. With this numerical approach, the complex beam transport in matter can be understood. Furthermore, experimental investigations can be verified or correction and perturbation factors can be calculated for different detector types. This cumulative dissertation presents new results from the field of reference dosimetry using Monte Carlo simulation for high-energy photons and electron radiation. The peer-review publications from the field of electron dosimetry with ionization chambers present new results which revise the assumptions of the code of practice in relation to fluence disturbance. Furthermore, the concept of positioning in the effective point of measuring for parallel plate chambers in high-energy photon radiation and electron radiation was extended and revised. In the second part of this thesis, solid-state alanine dosimeters were investigated and correction factors for their application in high-energy photons and 192Ir radiation were presented. Based on these results, the response of alanine dosimeters was investigated as a function of the measurement environment material and applied in a clinical study. The results of this work represent a further step in the continuous improvement of quality assurance in radiation therapy. In addition to the optimization of already established procedures, a contribution to the development of a new dosimetric secondary standard has been made.


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