K.-H.Grosser Institut für Strahlentherapie/Radioonkologie-Klinikum Darmstadt DGMP März 2002 Theorie zur IMRT: - Inverse Planung - Parameter zur Dosisoptimierung - Step and Shoot am Linac Karl-Heinz Grosser Institut für Strahlentherapie/Radioonkologie Klinikum Darmstadt
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K.-H.Grosser Institut für Strahlentherapie/Radioonkologie-Klinikum Darmstadt DGMP März 2002
Theorie zur IMRT:- Inverse Planung
- Parameter zur Dosisoptimierung- Step and Shoot am Linac
Karl-Heinz GrosserInstitut für Strahlentherapie/Radioonkologie
Klinikum Darmstadt
K.-H.Grosser Institut für Strahlentherapie/Radioonkologie-Klinikum Darmstadt DGMP März 2002
Conventional Approach:
Outline Target &
VOIs
Select Technique,
Beam Parameter
3D Dose Calculation
Evaluation of Dose
DistributionOK?
Save Plan, Print,
Export
No
Yes
InversePlanung
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Inverse Planning:
Outline Target
& OARs
Select Geo-metricalBeam Param’s
Enter CLINICAL Objectives(dose, weight factors,DVC)
Optimi-zation
Evaluate DoseDistri-bution
Save Plan, Print,
Export
InversePlanung
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Optimierungsparameter
Optimierung der physikalischen Dosisverteilung:
- Homogenität und Konformität- Toleranzdosen- Minimal/Maximaldosen- Dosis-Volumen Beziehungen- Einstrahlrichtungen- Vermeidung von Dosisartefakten
Optimierung von biologischen Wirkungsparametern:
- TCP/NTCP- RBE
InversePlanung
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F(x) = Σi (di - pi)2
Zielfunktion (Objective Function)
di = f(x1, ..., xn) Aktuelle Dosispi Solldosis
InversePlanung
Randbedingungen: di < dtolxi > 0DVH-Einschränkungen
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InversePlanung
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Globales Minimum
Lokales Minimum
F(x)
tunneling hill climbing
x
Globales Minimum
Lokales Minimum
xox1
x2
( )( )lxll xFxx r
rrrr ∇⋅−=+ κ1
F(x)
x
InversePlanung
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InversePlanung
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Small penalty (w)
Vol
ume
DoseDmax
Large penalty (w)DVH
Vol
ume
Dmax
Dose
DVH
InversePlanung
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InversePlanung
Konventioneller Plan
Getestete Beam-Konfigurationen im Rahmen der inversen Planung
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Inverse Planning:
Outline Target
& OARs
Select Geo-metricalBeam Param’s
Enter CLINICAL Objectives(dose, weight factors,DVC)
Optimi-zation
Evaluate DoseDistri-bution
Save Plan, Print,
Export
InversePlanung
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CORVUS
Gantry-winkel
0 40 80 115 245 280 320
KonRaD
KonRadGradienten-verfahren
CorvusSimulated Annealing
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InversePlanung
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InversePlanung
Anwendung eines 3x3 Median Filters
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Step-and-Shoot
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“Step-and-shoot” Technik
Dynamische (analoge) Technik
...v(t) v(t) v(t)
B-LeavesA-Leaves
B-LeavesA-Leaves
Step-and-Shoot
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Dynamische Technik:
•Schneller
•Komplexe Profile können besser approximiert werden
•Niedrig dosierte Felder tauchen nicht auf
•Komplexer
Step-and-Shoot
•Einfache Erweiterung konventioneller Techniken
•Einfacher zu verifizieren
•Mehr Variationsmöglichkeiten
Step-and-Shoot
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Step-and-Shoot
I(x)
x
( ) )( xtxI ⇒
I(x)
x
I(x)
x
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( ) ( )
( ) ( )dxxxhAdxd
PxA
dxxxhAdxd
PxA
b
a
b
a
x
x
x
x
00
00
−⋅
−=
−⋅
−=
∫
∫
−−
++
( )( )( )( )ASPSA
ASPSA
⋅=⋅=
−−−
+−+
1
1
I(x)
x
I(x)
x
A+ A+
A−A−
Step-and-Shoot
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Durch was wird die Anzahl der Subfelder bestimmt, die für die Bestrahlung eines intensitätsmodulierten
Feldes benötigt werden?•Anzahl der Intensity-Levels•Rastergröße des Gitters•Größe des Zielvolumens•Komplexität des Zielvolumens•Zerlegungsalgorithmus•MLC-Design•Optimierungsverfahren
Faustformel:
5.21 −≈ΨΨ×= LevelN s
Step-and-Shoot
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7 Beams, Target 7 Beams, Brainstem
continuous5 levels3 levels2 levels
continuous5 levels3 levels2 levels
Step-and-Shoot
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