Kurzfassung
Die schädigende Wirkung von ionisierender Strahlung auf biologisches Material wird in
der Medizin zur Behandlung von bösartigen Tumoren genutzt. Zur optimalen
Strahlenbelastung des Tumors und möglichst weitgehenden Schonung des gesunden
Gewebes, ist eine individuelle Bestrahlungsplanung notwendig. Neben Eigenschaften
der Strahlenquelle sowie der Streuung und der Absorption beeinflusst die Größe des
Patientenkörpers ebenfalls die Dosis.
Die in der Literatur beschriebenen Formalismen berechnen die Dosis im Körper eines
Patienten, der während einer Brachytherapie mit Hilfe einer 192Ir-Quelle bestrahlt wird,
in der Nähe der Körperoberfläche zu hoch. Durch 2500 Einzelmessungen an jeweils 32
Orten im Wasserphantom und im Plexiglasphantom werden Daten gewonnen, die die
Bestimmung dreier Konstanten erlauben, um mit einem erweiterten Formalismus den
Abfall der Dosis in der Nähe der Körperoberfläche vorherzusagen. Das Verhältnis der
Materialkonstanten beiderseits der Grenze Wasser/Luft bzw. Plexiglas/Luft wird fur die
neue Geometriefunktion zu (σ1 /σ2)Wasser = 1/1,23 und
(σ1 /σ2)Plexiglas = 1/1,26 berechnet.
Aus den in beiden Messphantomen erhobenen Dosiswerten kann die Konstante a der
Erweiterung der radialen Dosisfunktion zu a = 0,001 cm-1 bestimmt werden.
An Orten, für die keine experimentell ermittelten Daten vorliegen, werden die mit dem
neuen Modell berechneten Dosisverläufe durch das Monte Carlo Simulationsprogramm
EGS-Ray verifiziert. Der Vergleich der unterschiedlich berechneten Dosisverläufe,
einmal durch das neue Modell, und einmal durch die Monte Carlo Simulation, zeigt
eine hervorragende Übereinstimmung.
Die bislang üblichen Rechenmodelle ergeben bis zu 25% zu hohe Dosiswerte in der
Nähe der Grenzfläche des Phantoms. Diese Abweichungen werden durch die
Messungen, die Monte Carlo Simulationen und die Dosisberechnungen mit dem neuen
Formalismus gleichermaßen bestätigt. Mit dem in dieser Arbeit vorgestellten Modell
kann die Dosisverteilung für die am Menschen angewendete Brachytherapie auch an
Orten, die an Lufträume im Körper angrenzen, korrekt berechnet werden. Auf Grund
der kurzen Rechenzeit, die dieser Formalismus auf einem in der Strahlentherapie
gebräuchlichen Computer benötigt, ist die korrekte Dosisberechnung eines
individuellen Bestrahlungsplanes im Routinebetrieb durchführbar.
Kurzfassung
Summary
In medicine, harmful effects of ionizing radiation on biological material are used for
treatment of malign tumors. To optimize radiation exposure of tumor tissue and
maximal protection of healthy tissue, an individual treatment plannig is nessesary.
Additional to charactaristics of irrdiation source, scattering, and absorption the applied
dose is dependent on the size of patient's body.
The formalisms from literature to calculate dose distributions inside patient's body
deliver a too high dose near body surface, when treated with a 192Ir-source by means of
brachytherapy. From 2500 single measurements at 32 locations each in a water phantom
as well as in a perspex phantom data are acquired, to determine three constants for a
new supplement of existing formalisms, which predicts the dose decrease near body
surface. The ratios of material constants from both sides of the bounds water/air and
perspex/air for the new geometry function are determined to (σ1 /σ2)water = 1/1,23 and
(σ1 /σ2)perspex = 1/1,26 respectively. From dose values collected in both phantoms the
constant in the extension of radial dose function is determined to a = 0,001 cm-1.
The Monte Carlo simulation program EGS-ray verifies the dose distribution, calculated
with the new model, at places from where no experimental data exist. A comparison
between the dose distributions calculated with both, the new formalism and Monte
Carlo simulation shows an excellent congruence.
Today the common calculation models show up to 25% too high dose values near
phantom surface. These deviations are confirmed by measurements, Monte Carlo
simulations, and the new formalism. With the here presented model dose distributions
for brachytherapy of patients can be calculated correctly even at places which border on
air filled volumes. Due to short computer time of this formalism needed on a practical
computer in radiotherapy, correct dose calculations can be done in clinical routine.