In Vorarbeiten wurde in in Zusammenarbeit mit der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radiologischen Onkologie die lineare Programmierung für die inverse Planung bei der intensitätsmodulierten Strahlentherapie untersucht. Dieser Ansatz erweist sich als besonders vielversprechend, unterscheidet sich aber bereits vom Ansatz her von anderen Optimierungsverfahren in der Bestrahlungplanung. Neben Vollständigkeitseigenschaften und der Nachvollziehbarkeit von Eingaben ergab sich als wesentlicher Vorteil im Vergleich zu anderen bekannten Ansätzen die sehr schnelle Berechnung von qualitativ hochwertigen Behandlungsplänen. Ein noch wesentlicherer Vorteil allerdings als die genannten Vollständigkeitseigenschaften ist die Tatsache, dass es mit dem Ansatz der Linearen Programmierung (LP) gegenüber einfachen Gradientenverfahren zum ersten Mal möglich ist, nicht nur die Gewichtung der Einzelstrahlen, sondern auch deren Richtung automatisch zu optimieren. Auf Grund des enormen kombinatorischen Wachstums bei der Wahl solcher Einstrahlrichtungen ist diese Optimierung mit herkömmlichen Verfahren undurchführbar.
Die perkutane Strahlentherapie zählt zu den wichtigsten Therapieformen bei Krebserkrankungen. Bisher wurde der Einfluss der Einstrahlrichtungen auf die Qualität der Behandlungspläne in der Praxis vernachlässigt. Ein Hauptgrund ist das fehlen geeigneter Optimierungsansätze. Im durchgeführten Projekt wurden solche Ansätze sowohl für die konventionelle intensitätsmodulierte Strahlentherapie als auch für ein neueres, robotergestütztes System untersucht. Für die weit verbreitete konventionelle intensitätsmodulierte Strahlentherapie wurde beim Kooperationspartner am Klinikum rechts der Isar in München eine auf dem mathematischen Verfahren der linearen Optimierung basierende Planungssoftware (MIPART EQ) installiert. Mit diesem System können innerhalb weniger Minuten geeignete Strahlen berechnet werden. Die Möglichkeit, Strahlen von verschiedenen Positionen und mit beliebiger Richtung zu Erzeugen ist mit dem robotergestütztem CyberKnife System gegeben. Dadurch lässt sich der Bereich einer therapeutisch wirksamen Dosis besonders gut an die Tumorform anpassen. Gesundes Gewebe wird so weniger stark belastet. Voraussetzung ist jedoch die Auswahl geeigneter Strahlrichtungen. Um neue Methoden zur Strahlrichtungsoptimierung für das CyberKnife untersuchen zu können, wurde aufbauend auf den Erfahrungen aus der Entwicklung von MIPART eine Planungssoftware implementiert. Damit konnten die neuen Ansätze anhand realer Patientendaten und unter Verwendung realistischer Dosismodelle evaluiert werden. Ein Verfahren, bei dem das Optimierungsproblem mit einer Teilmenge aller möglichen Behandlungsstrahlen gelöst wird und der nicht genutzte Teil der Strahlen wiederholt durch neue Strahlen ersetzt wird, kann die Planqualität deutlich verbessern. Durch den Einsatz der linearen Optimierung bleibt die Planungszeit dabei überschaubar. Weitere Untersuchungen im Rahmen des durchgeführten Projektes haben gezeigt, dass ein neuartiges deterministisches Verfahren auf Basis der linearen Programmierung eine besondere Schonung von Risikoorganen erlaubt. Bereits mit im Vergleich zu anderen Verfahren sehr wenigen Strahlen (< 1000) lassen sich aufgrund der Strahlrichtungsoptimierung sehr gute Behandlungspläne erzeugen.
Status | abgeschlossen |
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Tatsächlicher Beginn/ -es Ende | 01.01.02 → 31.12.08 |
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2015 einigten sich UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung der Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Die Arbeit dieses Projekts leistet einen Beitrag zu folgendem(n) SDG(s):