Neuer Artikel: Monte-Carlo-Simulation der Varian TrueBeam flattened-filtered Beams unter Verwendung einer Surrogat-Geometrie in PRIMO

Monte-Carlo-Methode zur Dosisberechnung

Die Vorhersage des Auftretens von Zweittumoren nach einer Strahlentherapie ist durch viele Faktoren eingeschränkt. Einer davon ist das Fehlen von Informationen über die sehr geringe Strahlendosis, die der Patient in Regionen weitab vom bestrahlten Bereich absorbiert.

Dosisberechnungsprogramme auf der Grundlage der Monte-Carlo-Methode, die als Goldstandard für die genaue Dosisberechnung in der Strahlentherapie gilt, sind im Prinzip in der Lage, die abgegebene Strahlendosis im gesamten Körper des Patienten mit der erforderlichen Genauigkeit zu berechnen. Allzweck-Monte-Carlo-Programme, die das erforderliche Maß an Genauigkeit bei der Dosisberechnung erreichen können, erfordern jedoch detaillierte geometrische Informationen über das zur Bestrahlung des Patienten verwendete Gerät, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Leider ist es üblich, dass die Hersteller dieser Geräte diese Informationen aufgrund von Geschäftsgeheimnissen nicht zur Verfügung stellen, was die Nutzung des vollen Potenzials der allgemeinen Monte-Carlo-Algorithmen für die Strahlungssimulation behindert.

Alternative Berechnung von Dosisdaten

Dies ist auch bei einem der heutzutage am häufigsten verwendeten medizinischen Linearbeschleuniger – dem Varian TrueBeam – der Fall. Um das Problem für diesen Linearbeschleuniger zu umgehen, haben die Autoren eine alternative Methode entwickelt. Diese führt experimentelle Dosisdaten, die in Wassertanks gewonnen wurden, mit offen verfügbaren Daten des Herstellers zusammen. So konnte eine geometrische Beschreibung des Linearbeschleunigers erstellt werden. Die abgeleitete geometrische Beschreibung ist in Verbindung mit den ebenfalls von den Autoren gefundenen geeigneten Simulationsparametern in der Lage, die von diesem Gerät erzeugten Dosisverteilungen mit großer Genauigkeit zu reproduzieren.

Implementierung in PRIMO

Die von den Forschern gefundenen Ergebnisse erlauben es, diesen Linearbeschleuniger mit jedem Monte-Carlo-Programm genau zu simulieren. Insbesondere haben die Autoren die abgeleitete Geometrie in das frei verfügbare Programm PRIMO implementiert. PRIMO wurde für die Berechnung von Dosisverteilungen bei Strahlentherapie-Patienten nach der Monte-Carlo-Methode konzipiert, ohne dass der Benutzer spezifische Informationen über den Linearbeschleuniger oder Kenntnisse über die Feinheiten der Programmierung oder Monte-Carlo-Simulation benötigt.

Die Einbeziehung der abgeleiteten Geometrie- und Simulationsparameter in PRIMO ermöglicht Strahlenkliniken, die diesen Linearbeschleuniger verwenden, routinemäßig unabhängige Dosisüberprüfungen. Gleichzeitig bietet sie die Möglichkeit der Durchführung weiterer Forschungsarbeiten zu diesem Gerät. Darüber hinaus stehen die von den Forschern angewandte Methode sowie die von ihnen entwickelten Berechnungswerkzeuge der Allgemeinheit zur Verfügung, die ähnliche Studien an anderen Geräten durchführen möchte.