Beschreibung des technischen Sachverhalts

Strahlentherapiegeräte erzeugen generisch ein homogenes Fluenzprofil an der Oberfläche des Strahlenkopfes. Räumliche Modulation der Fluenz kann nur durch Kompensationstechniken und zeitliche Überlagerung verschieden geformter Fluenzshapes erreicht werden.
Eine moderne Methode zur Erzeugung von Shapes ist der Multileaf-Kollimator. Die Shapes werden durch Verschiebung von Lamellen (Leafs) erzeugt. 

Prinzipiell gibt es zwei Techniken zur Erzeugung von Fluenzmodulation mit Multileafkollimatoren

• Step-and-Shoot-Technik

Eine feste Serie von statischen Fluenzprofilen wird zeitlich hintereinander realisiert. In der Zeit der Umstellung (Step) zwischen den Bestrahlungen (Shoot) mit den verschiedenen festen Shapes wird die Strahlungsquelle abgeschaltet. Intensitätsmodulation entsteht als Superposition der Einstrahlzeiten verschieden berandeter Shapes.
 

• Dynamische Multileaf-Kollimatoren

Während der Bestrahlungszeit bewegen sich die Leafs des Kollimators stetig und unabhängig voneinander im Strahlengang. Die Intensitätsmodulation entsteht in Superposition der verschiedenen Öffnungszeiten.

Projektansätze

Die Abteilung Optimierung von Fraunhofer ITWM arbeitet unter wissenschaftlicher Beratung des Lehrstuhls für Mathematische Optimierung am Fachbereich Mathematik der Universität Kaiserslautern an der Modellierung und Realisierung von Step-and-Shoot-Techniken mit Hilfe von Methoden der diskreten Optimierung. Optimierungskriterien wie etwa die Minimierung der Beam-on-Zeiten oderdie Minimierung der Gesamtbehandlungszeit lassen sich als diskrete Optimierungsaufgaben im Kontext von Netzwerkflussproblemen darstellen und lösen. Strategisches Ziel der Arbeiten ist eine Integration von physikalischen Bedingungen an die Gestalt des Fluenzprofils in die Optimierung des Therapie-Setups zur Vereinfachung der Realisierung. 
Eine Ausweitung der Projektarbeiten auf dynamische Realisierungen ist angestrebt.

Stand: 25.01.02

Ansprechpartner:

	Dr. habil. Karl-Heinz Küfer Tel.: +49 (0)631/36681-13