Bortfeldt, Jonathan

Englbrecht, Franz Siegfried

Esslinger, Jannik

Gromoll, Christian

Meyer, Sebastian

Parodi, Katia

Schnürle, Katrin

Wegner, Nils

Würl, Matthias

German

Universität München: Elektronischen Publikationen

Abstract einer Präsentation auf der 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft 
für Medizinische Physik, 18. – 21. September 2019, Stuttgart.  
Erschienen in: Christian Gromoll und Nils Wegner (eds.), 50. Jahrestagung 
Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik - Abstractband. Deutsche 
Gesellschaft für Medizinische Physik, Stuttgart. ISBN 978-3-948023-08-9 
 
Monte-Carlo Studie zur Protonenradiographie für die Positionsverifikation für 
Kleintierbestrahlungen an einem klinischen Protonen-Therapiezentrum 
 
K. Schnürle1, M. Würl1, J. Esslinger1, S. Meyer1, J. Bortfeldt1,2, F. Englbrecht1 und K. Parodi1 
 
1Ludwig-Maximilians-Universität München, Lehrstuhl für Medizinische Physik, Garching bei 
München, Deutschland  
2 CERN, Genf, Schweiz 
 
Einleitung 
Für die präklinische Kleintierbestrahlung mit Protonen sind Positionsverifikation und Bildführung 
wichtig, um eine präzise Bestrahlung zu ermöglichen. Es wird eine Monte-Carlo Studie präsentiert, 
die die Positionsverifikation und direkte Messung der wasseräquivalenten Dicke (WET) von 
heterogenen, kleintierähnlichen Objekten an einem Aufbau für Kleintierbestrahlungen ermöglicht. 
Benutzt wird ein experimentell validiertes, klinisches Strahlmodell. 
 
Material und Methoden 
Die Studie wurde mit dem Monte-Carlo Code FLUKA durchgeführt. Die Protonenradiographie 
basiert auf passiver Energievariation eines experimentell validierten, klinischen Strahlmodells (1)  
und einem großflächigen CMOS-Detektor (114 x 65 cm²). Mit Hilfe eines zusätzlichen 
Energieabstufers aus Lexan und einem Kollimator aus Messing werden Fächerstrahlen mit 
Energien zwischen 30 und 75 MeV erzeugt. Die Energiedeposition im Detektor für jeden Bildpunkt 
wird über Signaldekomposition (2) in entsprechende WET-Werte umgewandelt. 
 
Ergebnisse 
Quantitative Protonenradiographie von kleintierähnlichen Objekten und einem Maus-microCT 
wurden unter Verwendung eines realistischen Strahlmodells erzeugt. Durch indikationsspezifische 
Auswahl der beötigten Energieschritte und Verwendung eines weiteren CMOS-Detektors konnte 
die Bildgebungsdosis in Abhängigkeit der Indikation niedrig gehalten werden. Bildartefakte durch 
Coulombstreuung und die zur Bildgebung benötigte Zeit konnten mit Hilfe eines optimierten 
Kollimatordesigns reduziert werden. Positionierungsfehler des Objektes bezüglich der CT-
Aufnahme ≤0,5mm werden erkannt. 
 
Zusammenfassung 
Die Studie bestätigt die Machbarkeit von Positionsüberprüfung und Bildführung durch 
Protonenradiographie für Kleintierbestrahlungen an einem klinischen Protonentherapiezentrum. 
 
Unterstützt durch ERC Förderung 725539. 
 
(1) Würl et al: PMB61(2016),958 
(2) Meyer et al: PMB62(2017), 1096-1112 


Monte-Carlo-Studie zur Protonenradiographie für die Positionsverifikation für Kleintierbestrahlungen an einem klinischen Protonen-Therapiezentrum

Open Access LMU

Abstract einer Präsentation auf der 50. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik, 18. – 21. September 2019, Stuttgart.  Erschienen in: Christian Gromoll und Nils Wegner (eds.), 50. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik - Abstractband. Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik, Stuttgart. ISBN 978-3-948023-08-9  Monte-Carlo Studie zur Protonenradiographie für die Positionsverifikation für Kleintierbestrahlungen an einem klinischen Protonen-Therapiezentrum  K. Schnürle1, M. Würl1, J. Esslinger1, S. Meyer1, J. Bortfeldt1,2, F. Englbrecht1 und K. Parodi1  1Ludwig-Maximilians-Universität München, Lehrstuhl für Medizinische Physik, Garching bei München, Deutschland  2 CERN, Genf, Schweiz  Einleitung Für die präklinische Kleintierbestrahlung mit Protonen sind Positionsverifikation und Bildführung wichtig, um eine präzise Bestrahlung zu ermöglichen. Es wird eine Monte-Carlo Studie präsentiert, die die Positionsverifikation und direkte Messung der wasseräquivalenten Dicke (WET) von heterogenen, kleintierähnlichen Objekten an einem Aufbau für Kleintierbestrahlungen ermöglicht. Benutzt wird ein experimentell validiertes, klinisches Strahlmodell.  Material und Methoden Die Studie wurde mit dem Monte-Carlo Code FLUKA durchgeführt. Die Protonenradiographie basiert auf passiver Energievariation eines experimentell validierten, klinischen Strahlmodells (1)  und einem großflächigen CMOS-Detektor (114 x 65 cm²). Mit Hilfe eines zusätzlichen Energieabstufers aus Lexan und einem Kollimator aus Messing werden Fächerstrahlen mit Energien zwischen 30 und 75 MeV erzeugt. Die Energiedeposition im Detektor für jeden Bildpunkt wird über Signaldekomposition (2) in entsprechende WET-Werte umgewandelt.  Ergebnisse Quantitative Protonenradiographie von kleintierähnlichen Objekten und einem Maus-microCT wurden unter Verwendung eines realistischen Strahlmodells erzeugt. Durch indikationsspezifische Auswahl der beötigten Energieschritte und Verwendung eines weiteren CMOS-Detektors konnte die Bildgebungsdosis in Abhängigkeit der Indikation niedrig gehalten werden. Bildartefakte durch Coulombstreuung und die zur Bildgebung benötigte Zeit konnten mit Hilfe eines optimierten Kollimatordesigns reduziert werden. Positionierungsfehler des Objektes bezüglich der CT-Aufnahme ≤0,5mm werden erkannt.  Zusammenfassung Die Studie bestätigt die Machbarkeit von Positionsüberprüfung und Bildführung durch Protonenradiographie für Kleintierbestrahlungen an einem klinischen Protonentherapiezentrum.  Unterstützt durch ERC Förderung 725539.  (1) Würl et al: PMB61(2016),958 (2) Meyer et al: PMB62(2017), 1096-1112 

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