Entwicklung eines schnellen Monte-Carlo-Algorithmus zur Dosisberechnung und Bestrahlungsplanung bei Strahlentherapie mit Protonen

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Alternativ zu den konformierenden Bestrahlungstechniken mit Photonen (IMRT) gewinnt die Strahlentherapie mit Protonen und schweren Ionen auf Grund der günstigen physikalischen Eigenschaften sowie der Fortschritte in der Beschleunigertechnologie an Interesse. Ihre Verfügbarkeit macht die Entwicklung von Berechnungsverfahren notwendig, die sich unter Beachtung der hohen Genauigkeitsanforderungen und der klinisch erforderlichen Zeiteffizienz für eine routinemäßige Dosisplanung eignen. Da bisherige Programme auf der Grundlage von Nadelstrahlapproximationen oder Monte-Carlo-Codes wie FLUKA oder GEANT4 bezüglich beider Kriterien Grenzen aufweisen, soll auf der Grundlage des bei uns für die Photonentherapie entwickelten schnellen Monte-Carlo-Codes XVMC ein kliniktaugliches Dosisplanungsprogramm entwickelt werden. Es sollen dabei die heterogene Gewebezusammensetzung und -dichte berücksichtigt werden; ferner muss die Strahlenquelle modelliert und vor allem eine realistische Lösung für die Simulation aller dominierenden Wechselwirkungen von Protonen mit Materie (elektromagnetische, nukleare, elastische und inelastische Wechselwirkungen) gefunden werden. Das Protonen-Monte-Carlo-Programm soll in unsere Forschungsplattform Hyperion implementiert und an Testdatensätzen (Phantome und Patienten) evaluiert werden.