Die Auswirkungen der intra-fraktionellen Organbewegung auf die Abgabe der dynamischen Intensitätsmodulation

Computeroptimierte Behandlungspläne, die darauf abzielen, die Tumorkontrolle zu verbessern und Komplikationen im normalen Gewebe zu reduzieren, erfordern in der Regel nicht uniforme Strahlenintensitäten. Eine der Techniken zur Abgabe von intensivitätsmodulierten Strahlen ist die Verwendung von dynamischer Multileaf-Kollimation, bei der sich die Strahlenaustrittsöffnung bewegt und die Feldform während der Bestrahlung ändert. Wenn intensivitätsmodulierte Strahlen mit dynamischer Kollimation abgegeben werden, kann das Problem der intra-fraktionellen Organbewegung zu Verzerrungen der gewünschten Strahlenintensitäten führen. Im Gegensatz zu statischen Behandlungsmethoden, bei denen die intra-fraktionelle Organbewegung nur die Grenzen beeinflusst und eine breite Dosis-Penumbra erzeugt, kann das Zusammenspiel der Bewegung der Strahlenaustrittsöffnung und der Bewegung der Patientenanatomie „heiße“ und „kalte“ Stellen im gesamten Feld erzeugen. Der Mechanismus zur Erzeugung dieser Effekte ist nicht gut verstanden. Diese Arbeit bietet ein einfaches analytisches Modell, das den grundlegenden Mechanismus für die Erzeugung der dosimetrischen Variationen im Ziel veranschaulicht, wenn sowohl die Strahlenaustrittsöffnung als auch das Ziel während der Bestrahlung bewegt werden. Eine numerische Analyse wurde durchgeführt, die die kumulative primäre Photonflussdichte oder Strahlenintensität berechnet, die jeder Punkt im Ziel für ein bestimmtes Bewegungsmuster empfängt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei klinisch realistischen Parametern die Stärke der Intensitätsvariationen im Ziel mehr als 100 % der gewünschten Strahlenintensität betragen kann. Die Größe der Variationen der Photonintensität hängt stark von der Geschwindigkeit der Strahlenaustrittsöffnung im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Zielbewegung und der Breite des scannenden Strahls im Verhältnis zur Amplitude der Zielbewegung ab. Die Auswirkungen der Fraktionierung sowie Methoden zur Minimierung und Eliminierung der dosimetrischen Effekte der intra-fraktionellen Organbewegung werden diskutiert.