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Diese
Anmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 2001-072172, welche in Japan
eingereicht worden ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Absorptionsdosismessvorrichtung
zur intensitätsmodulierten
Radiotherapie (im nachhinein als „IMRT" bezeichnet), welche zur Messung und
Beurteilung einer integrierten dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
von Röntgenstrahlen
oder einem Partikelstrom, wie beispielsweise einen Elektronenstrom
in einem Körpermodell
bzw. Phantom, für
den IMRT Prozess zur Behandlung von Krebserkrankungen verwendet
wird.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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IMRT
ist als eine Strahlungstherapie wohlbekannt. Da ein Strahlungsstrom
bzw. Strahlungsbündel
auf einen Patienten angewendet wird, wobei in verschiedenster Art
und Weise die Form des Strahlungsfelds des Bündels des Strahls geändert wird und
ferner in verschiedener Art und Weise die Einfallsrichtung des Strahlungsbündels geändert wird, kann
die integrierte Absorptionsdosis der Strahlung bei der IMRT derart
festgelegt werden, dass diese der Form des betreffenden zu behandelnden
Teils bzw. Gewebes entspricht. Dementsprechend kann der Strahlungstherapieprozess
effektiv durchgeführt werden,
wobei die Strahlung auf das entsprechende und zu behandelnde Gewebe
bzw. Teil fokussiert wird.
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Wenn
die vorstehend beschriebene IMRT durchgeführt wird, wird zuerst ein Behandlungsplan erstellt.
In dem Behandlungsplan können
Bedingungen für
die genaue Anwendung der Strahlung auf das betroffene und zu behandelnde
Gewebe festgelegt werden, wobei eine vorbestimmte Absorptionsdosisverteilung
der Strahlung festgelegt werden kann. Der Behandlungsplan muss dann
durch Experimente untersucht und verifiziert werden, ob dieser für den Patienten
geeignet ist. Für
die Verifikation wird im allgemeinen ein Absorptionsdosismessapparat
für IMRT verwendet
(im folgenden als „IMRT
Dosimeter") bezeichnet.
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Im
folgenden wird ein Prozess zur Messung einer Absorptionsdosisverteilung
in einem herkömmlichen
IMRT Dosimeter beschrieben.
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6 zeigt
einen Prozess zur Messung einer Absorptionsdosisverteilung in einem
IMRT Dosimeter. Wie in 6 dargestellt, weist das herkömmliche
IMRT Dosimeter eine Struktur auf, bei der eine Vielzahl von Röntgenstrahlungsschichten 103 an
einer Vielzahl von Positionen in einem Körpermodell bzw. Phantom 102 voneinander
beabstandet sind, welches aus Kunststoff bzw. Plastik hergestellt
ist.
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Bei
dem herkömmlichen
IMRT Dosimeter mit der vorstehend beschriebenen Struktur werden Strahlungsbündel 101a und 101b,
wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
Partikelströme
bzw. Partikelbündel, wie
beispielsweise Elektronenstrahlen oder ähnliches, auf das Körpermodell 102 aufgebracht.
Als Folge davon wird jede der Röntgenstrahlungsschichten 103,
die in dem Körpermodell 102 dazwischen
gebracht werden, aufgrund des Zusammenwirkens dem Strahlungsbündel bzw.
den Strahlungsbündeln ausgesetzt.
Daraufhin erhält
man eine zweidimensionale Absorptionsdosisverteilung an jeder der
Positionen, welche den Röntgenstrahlungsschichten 103 entsprechen,
durch Messung des Verteilungsmusters des Schwärzungsgrads in der Röntgenstrahlungsschicht 103.
Somit kann auf der Basis der zweidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
von allen Röntgenstrahlenschichten 103 eine
dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung in dem Körpermodell 102 ermittelt
werden.
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In
den
japanischen Patentveröffentlichungen 9-230053 ,
10-153662 oder
10-153663 , wird ein Tiefendosismessapparat
offenbart, welcher eine Absorptionsdosisverteilung in einem Körpermodell
in einer kurzen Zeitdauer messen kann, ohne dabei Röntgenschichten
zu verwenden.
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7 stellt
eine schematische Anordnung eines Tiefendosismessapparates dar,
welche in der vorstehend erwähnten
Veröffentlichung
10-153663 offenbart ist,
um einen Strahlungsemitter zur Krebsbehandlung zu untersuchen und
zu verifizieren. Wie in
7 gezeigt, weist der Tiefendosismessapparat eine
Erfassungseinheit
111 auf, welche aus einem aus Kunststoff
hergestellten Szintillationsfaserblock
113 oder Leuchtstofffaserblock
113 aufgebaut
ist, der im wesentlichen den menschlichen Organismus entspricht,
und transparente Kunststoffblöcke
114 auf, welche
den Faserblock
113 als Zwischenschicht aufnehmen. Ebenso
ist ein Abbildsensor
112 zur Messung einer Lichtintensitätsverteilung
an einem Ende des Leuchtstofffaserblocks
113 vorgesehen.
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Bei
dem Tiefendosismessapparat wird das Strahlungsbündel auf die obere Oberfläche der
Erfassungseinheit 111 in rechtwinkeliger Richtung zur oberen
Oberfläche
von oben aufgebracht. Da die Erfassungseinheit 111 im wesentlichen
dem menschlichen Organismus entspricht, sind dessen Eigenschaften
zur Aufnahme der Strahlung im wesentlichen gleich denjenigen des
menschlichen Organismus. Daher kann er die Absorptionsdosisverteilung exakt
messen. In dem Fall, in welchem die Erfassungseinheit 111 und
die Abbildmessvorrichtung 112 als ein Körper gedreht oder linear bewegt
werden, kann eine dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung in
der Erfassungseinheit 111 gemessen werden, wobei ein stetiges
Strahlungsbündel
von einem Strahlungsemitter entsendet wird.
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Jedoch
besteht bei dem herkömmlichen IMRT
Dosimeter, welcher Röntgenstrahlenschichten verwendet,
wie beispielsweise in 6 gezeigt, ein derartiges Problem,
dass das herkömmliche
IMRT Dosimeter es nicht schafft, die Absorptionsdosisverteilung
mit einer gewünschten
Genauigkeit zu messen, da die Röntgenstrahlungsschicht
bzgl. der Eigenschaften zur Absorbierung der Strahlung von dem.
menschlichen Organismus signifikant unterschiedlich ist. Ebenso
kann die Röntgenstrahlungsschicht
bzgl. des Ausgangs in Abhängigkeit
von Produktionsparametern oder Bedingungen des Entwicklungsprozesses
variieren, selbst wenn die Absorptionsdosis einheitlich ist. Dementsprechend
wird das Ergebnis der Messung kaum in der Genauigkeit konsistent
sein. Ebenso besteht ein derartiges Problem, dass die Entwicklungsschritte
der Röntgenstrahlungsschicht
und das Messen eines Musters der Schwärzung zeit- und arbeitsintensiv
sind.
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Auf
der anderen Seite besteht bei dem herkömmlichen Tiefendosismessapparat,
welcher beispielsweise in 7 gezeigt
ist, ein derartiges Problem, dass dieser auf das IMRT mit großen Schwierigkeiten
anwendbar ist, selbst wenn dieser im allgemeinen zur Messung von
Absorptionsdosisverteilungen genau und ohne Probleme fähig ist.
Dies liegt daran, dass die IMRT im allgemeinen die integrierte Absorptionsdosis
misst oder bewertet, wobei die Form des Strahlungsfelds und die Einfallsrichtung
der Strahlungsbündel
auf verschiedene Arten und Weisen variiert werden, so dass die herkömmliche
oben erwähnte
Tiefendosismessvorrichtung, welche lediglich für einen stetigen Strahlungsstrom
verwendet wird, kaum eine geeignete Messung oder Bewertung der integrierten
Absorptionsdosisverteilung für
den IMRT Prozess vornehmen kann.
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Die
DE 197 51 545 A1 betrifft
eine Strahlungstiefendosismessvorrichtung mit einem Teilchenstrahldetektor,
dessen Position so eingestellt wird, dass seine Breite dem Strahlungsbereich
von zu untersuchenden Teilchenstrahlen entspricht. Ferner ist eine
Antriebsvorrichtung vorgesehen, die den Teilchenstrahldetektor und
einen Bildempfänger,
der ein Bild aufnimmt, welches durch ein Szintillatorlicht gebildet
wird, dreht. Das Szintillatorlicht geht von dem Teilchenstrahldetektor
aus, und eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung verarbeitet das
Bildsignal, um die Verteilung von Strahlungsdosen in der Tiefe zu
erhalten. Eine Anzeigevorrichtung zeigt das Ergebnis an.
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Der
Aufsatz "A depth-dose
measuring device using a multichannel scintillating fiber array
for electron beam therapy" von
T. Aoyama, et al., veröffentlicht
in Med. Phys. 24 (8), August 1997, Seite 1235 bis 1239 betrifft
eine ähnliche
Vorrichtung mit Plastikszintillatorfasern.
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Darstellung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf die Lösung der bekannten Probleme
gerichtet, welche vorstehend beschrieben worden sind, und es ist
Aufgabe der Erfindung, ein IMRT Dosimeter bereitzustellen, welches
eine dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung in einem Körpermodell
in kurzer Zeit für
den IMRT Prozess genau messen oder bewerten kann.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welche durchgeführt worden
ist, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist ein
IMRT Dosimeter (d.h., eine Absorptionsdosismessvorrichtung für IMRT)
vorgesehen, welcher eine Absorptionsdosisverteilung in einem Körpermodell für die IMRT
misst (oder bewertet), und welche (i) einen Erfassungsabschnitt,
welcher aus einem Kunststoffszintillator aufgebaut ist und derart
angeordnet ist, dass dessen Lichtausgaberichtung zu einer Einfallsrichtung
eines Strahlungsbündels
vertikal ist, (ii) ein Körpermodell,
welches aus einem transparenten Kunststoff aufgebaut ist und ausgebildet
ist, um den Erfassungsabschnitt von beiden Seiten entlang einer Richtung
parallel zur Lichtausgaberichtung des Kunststoffszintillators als
Zwischenschicht aufgenommen ist, (iii) eine Abbildmessvorrichtung
zum Messen einer Verteilung der Intensität des Lichts, welches von einer
Seite des Erfassungsabschnitts entlang der Richtung parallel zur
Lichtausgaberichtung des Kunststoffszintillators emittiert bzw.
aussendet, (iv) einen Zusammenbauantrieb zum Bewegen eines Zusammenbaus
zusammen mit dem Erfassungsabschnitt, dem Körpermodell und der Abbildmessvorrichtung
in Richtung parallel zur Lichtausgaberichtung des Kunststoffszintillators,
oder zum Drehen des Zusammenbaus um eine Drehachse, welche sich
vertikal über
ein Zentrum des Erfassungsabschnitts erstreckt, und (v) einen Datenprozessor
zum Berechnen bzw. Verarbeiten von Daten aufweist, welche von der
Abbilderfassungsvorrichtung gemessen worden sind. Daraufhin nimmt
oder sammelt (vi) der Datenprozessor Daten einer dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell, wenn
der Zusammenbauantrieb den Zusammenbau in Richtung parallel zur
Lichtausgaberichtung des Kunststoffszintillators bewegt oder den
Zusammenbau um die Drehachse dreht, bei jedem der Vielzahl von Strahlungsbündelanwendungen,
wobei jeder davon unter einem vorbestimmten Zustand durchgeführt wird.
Ferner (vii) erhält
der Datenprozessor eine integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell
durch Aufsummieren bzw. Addieren (oder Kombinieren oder Synthetisieren)
der Daten der dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung für jede der
Strahlungsbündelanwendungen.
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Bei
dem IMRT Dosimeter gemäß dem ersten Aspekts
der vorliegenden Erfindung nimmt (oder sammelt) der Datenprozessor,
welcher beispielsweise aus einem Computer oder ähnlichem besteht, die Daten
der dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung in dem Körpermodell
bei jeder der Vielzahl von Anwendungen der Strahlungsbündel heraus.
Ferner erhält
der Datenprozessor die integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
für das
IMRT durch Aufsummieren der dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
für die
Vielzahl von Anwendungen der Strahlungsbündel. Da die integrierte dreidimensionale
Absorptionsdosisverteilung durch die Datenverarbeitung erhalten
wird, welche den Computer oder ähnliches
verwendet, kann die Absorptionsdosisverteilung mit höherer Genauigkeit
in einer kurzen Zeitdauer gemessen werden.
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Bei
einem IMRT Dosimeter gemäß einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das IMRT Dosimeter gemäß dem ersten
Aspekt modifiziert, so dass der Erfassungsabschnitt aus einem Kunststoffszintillator
besteht, welcher durch Bündeln von
Kunststoffszintillationsfasern bzw. Kunststofffarbstofffasern in
Blockform ausgebildet ist.
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Gemäß dem IMRT
Dosimeter des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann man
zum einen die Vorteile erzielen, welche ähnlich zu denen des IMRT Dosimeters
des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung sind. Da zum anderen
der Kunststoffszintillator, welcher durch Bündeln der Kunststoffszintillationsfasern
in Blockform ausgebildet ist, verwendet wird, kann das Licht, welches
in dem Erfassungsabschnitt von dem Strahlungsbündel erzeugt wird, sicher von
den Szintillationsfasern geführt bzw.
geleitet werden, um die Endfläche
des Erfassungsabschnitt zu erreichen. Als Folge davon kann die Verteilung
der Lichtintensität
in dem Erfassungsabschnitt an der Endoberfläche des Erfassungsabschnitts
genau erscheinen, so dass die Genauigkeit der Messung der integrierten
dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung verbessert werden kann.
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Bei
einem IMRT Dosimeter gemäß einem dritten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das IMRT Dosimeter gemäß dem ersten
Aspekt derart modifiziert, dass der Erfassungsabschnitt aus einem Kunststoffszintillator
aufgebaut ist, welcher die Form einer dünnen Platte aufweist.
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Gemäß dem IMRT
Dosimeter des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann man
zum einen Vorteile erhalten, welche ähnlich zu denen des IMRT Dosimeters
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung sind. Da des weiteren der Erfassungsabschnitt
aus dem Kunststoffszintillator in einer dünnen plattenartigen Form ausgebildet
ist, wird die Diffusion des Lichts, welches in dem Erfassungsabschnitt
von dem Strahlungsbündel
produziert wird, derart reduziert, dass die Genauigkeit der Messung der
integrierten dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung verbessert
werden kann. Darüber
hinaus können
die Kosten zur Herstellung des Erfassungsabschnitts oder des IMRT
Dosimeters reduziert werden.
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Bei
einem IMRT Dosimeter gemäß einem vierten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das IMRT Dosimeter gemäß dem zweiten
oder dem dritten Aspekt derart modifiziert, dass ein Querschnitt
eines Zusammenbaus, welcher aus einem Körpermodell und dem Erfassungsabschnitt
aufgebaut ist, eine Form ähnlich
zu einem Querschnitt eines menschlichen Körpers aufweist.
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Gemäß dem IMRT
Dosimeter gemäß dem vierten
Aspekt der vorliegenden Erfindung erhält man zum einen die Vorteile,
welche ähnlich
zu denen des IMRT Dosimeters gemäß dem zweiten
oder dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind. Da zum anderen
die Form des Querschnitts des Zusammenbaus, welcher aus dem Körpermodell
und dem Erfassungsabschnitt aufgebaut ist, ähnlich zu dem des menschlichen
Körpers
ist, kann die Absorptionsdosisverteilung in dem menschlichen Körper für das IMRT
korrekt bewertet werden, bevor der Patient tatsächlich den Strahlen bzw. den
Strahlungsbündeln gemäß dem Behandlungsplan
ausgesetzt ist.
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Bei
einem IMRT Dosimeter gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das IMRT Dosimeter derart modifiziert sein, dass
(i) die Einfallsrichtung des Strahlungsbündels bzgl. einer Richtung
rechtwinkelig zu einer oberen Oberfläche von einem Zusammenbau bzw.
von dem Zusammenbau fixiert ist, welcher aus dem Körpermodell
und dem Erfassungsabschnitt aufgebaut ist, wenn die integrierte
dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung gemessen wird, (ii)
wobei die integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell
durch Aufsummieren (oder Kombinieren oder Synthetisieren) der Daten der
dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung unter Einbeziehung
eines auftretenden Winkels einer Strahlung erhalten wird, welche
für das
IMRT vorgesehen ist.
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Hierdurch
kann man zum einem die Vorteile erhalten, welche ähnlich zu
denjenigen des IMRT Dosimeters gemäß jeglichem der ersten bis
vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung sind. Des weiteren können die
Daten der dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung gemessen
werden, ohne die Einfallsrichtung des Strahlungsbündels in
Richtung des Körpermodells
und des Erfassungsabschnitts zu ändern,
wenn die Strahlungsbündel
in verschiedenen Einfallsrichtungen angewendet werden bzw. aufgebracht
werden. Dementsprechend kann die integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
für das
IMRT in einer Zeitdauer genau gemessen werden, wobei die Konstruktion
des Strahlungsgenerators oder des IMRT Dosimeters vereinfacht ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Verschiedene
Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, welche zusammen mit den
bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen vorgenommen wird, wobei ähnliche Teile durch gleiche
oder ähnliche
Bezugszeichen bezeichnet werden. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines Hauptteils
eines IMRT Dosimeters gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines Hauptteils
eines IMRT Dosimeters gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines Hauptteils
eines IMRT Dosimeters gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines IMRT
Dosimeters gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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5 ein
Schaubild, welches ein Verfahren zur Berechnung einer dreidimensionalen
Absorptionsdosisverteilung durch eine Behandlungsplanvorrichtung
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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6 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines Hauptteils
eines herkömmlichen
IMRT Dosimeters, und
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7 eine
perspektivische Ansicht einer schematischen Anordnung eines Hauptteils
einer herkömmlichen
Tiefendosismessvorrichtung.
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Genaue Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Im
nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung genauer beschrieben.
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(Ausführungsform
1)
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Im
nachfolgenden wird nun die Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 stellt
eine schematische Anordnung eines Hauptteils eines IMRT Dosimeters
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 1 gezeigt,
werden in dem IMRT Dosimeter Strahlungsbündel 201a und 201b,
wie beispielsweise Röntgenstrahlen,
Partikelströme
wie beispielsweise Elektronenstrahlen, oder ähnlichem, auf eine Kombination
oder einen Zusammenbau von rechteckiger und quaderförmiger Form
bzw. parallelepider Form oder Würfelform
(im nachhinein als Körpermodellzusammenbau
bezeichnet) mit einem Körpermodell 202a und
einem Szintillationsfaserblock 204a aufgebracht (d.h. auf
den Erfassungsabschnitt). Eine Intensitätsverteilung des Lichts, welches
von einer Endfläche
des Szintillationsfaserblock 204a ausgesendet worden ist,
wird von einem Abbildsensor 205 gemessen (eine Abbildmessvorrichtung),
wie beispielsweise eine CCD Kamera.
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Durch
den Pfeil 206 ist die Richtung angezeigt, entlang der Zusammenbau
einschl. des Körpermodells 202a des
Szintillationsfaserblocks 204a und des Abbildsensors 205 (im
nachfolgenden als bewegbares Modul bezeichnet) während der Messung der Absorptionsdosisverteilung
bewegt wird. Im nachfolgenden wird aus Gründen der Vereinfachung angenommen,
dass die „Front" an der Seite des
Abbildsensors 205 in der Richtung ist, in welcher das Körpermodell 202a,
der Szintillationsfaserblock 204a und Abbildsensor 205 in
einer Reihe ausgerichtet sind, wobei der rückwärtige Teil an der gegenüberliegenden
Seite ist.
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Das
Körpermodell 202a enthält ein Paar
von vorderen und rückwärtigen transparenten
Kunststoffblöcken.
Der Szintillationsfaserblock 204a besteht hauptsächlich aus
einer Vielzahl von Szintillationsfasern, welche in einem Block gebündelt sind
und zwischen zwei front und rückwärtigen Kunststoffblöcken des
Körpermodells 202a als
Zwischenlage in Sandwichform vorgesehen sind. Die Strahlungsabsorptionseigenschaften
des Szintillationsfaserblocks 204a sind im wesentlichen
gleich zu dem des Körpermodells 202a.
Das Körpermodell 202a und
der Szintillationsfaserblock 204a weisen im wesentlichen
die gleichen Strahlungsabsorptionseigenschaften wie der menschliche
Organismus auf.
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Der
Längsabstand
des Körpermodells 202a oder
des Körpermodellzusammenbaus,
nämlich
der Längsabstand,
welcher sich entlang der Richtung der Bewegung erstreckt, die durch
den Pfeil 206 angezeigt ist, wird bevorzugterweise auf
eine derartige Länge
bestimmt bzw. festgelegt, dass die Strahlungsbündel 201a und 201b auf
dem Körpermodellzusammenbau
aufgebracht werden, wobei das bewegbare Modul in jeglicher Position
während
der Messung der Absorptionsdosisverteilung gehalten bzw. untersucht
wird. Während
dessen treffen auf den Körpermodellzusammenbau
die Strahlungsbündel 201a und 201b im
rechten Winkel zur Richtung der Lichtausgaberichtung des Szintillationsfaserblocks 204a auf
(d.h. entlang der Achse der Szintillationsfasern oder der Längsrichtung
des Blocks). Das bedeutet, dass der Szintillationsfaserblock 204a derart
angeordnet ist, dass sich die Richtung seiner Lichtausgaberichtung
vertikal zu jedem Strahlungsbündel 201a und 201b erstreckt.
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Die
Funktion oder der Betrieb des IMRT Dosimeters wird nun beschrieben,
wie er in 1 gezeigt ist. Zuerst ist das
Strahlungsbündel 201a von oben
auf den Körpermodellzusammenbau
gerichtet. Dies ermöglicht
es jeder Szintillationsfaser in dem Szintillationsfaserblock 204a zwischen
dem Frontblock und dem rückwärtigen Block
des Körpermodells 202a,
dass Licht von einer Intensität
emittiert wird bzw. ausgesendet wird, welche proportional zur Absorptionsdosis
ist. Die Verteilung der Lichtintensität an der Frontfläche des
Szintillationsfaserblocks 204a wird dann durch den Abbildungssensor 205 gemessen.
Somit erhält
man nun eine zweidimensionale Absorptionsdosisverteilung in einer
Position, wo der Szintillationsfaserblock 204a existiert
bzw. vorhanden ist.
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Wenn
das bewegbare Modul über
eine vorbestimmte Distanz in eine der beiden Längsrichtungen (d.h. entlang
der Achse) der Szintillationsfasern in dem Szintillationsfaserblock 204a bewegt
worden ist, wie durch den Pfeil 206 angezeigt, wird daraufhin die
Messung der zweidimensionalen Absorptionsdosisverteilung in der
Position gemessen, in welcher der Szintillationsfaserblock 204a vorliegt.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs erhält man sukzessive eine Vielzahl
von zweidimensionalen Absorptionsdosisverteilungen, welche in Intervallen
von vorbestimmten Abständen
erhalten worden sind, woraufhin eine dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell 202a auf
der Basis der Daten der zweidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
erhalten werden kann. Alternativ dazu kann das bewegbare Modul um
eine Drehachse gedreht werden, welche sich vertikal über das
Zentrum des Szintillationsfaserblocks 204a erstreckt, um
die dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung zu erhalten, anstelle einer
linearen Bewegung desgleichen.
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Im
allgemeinen wird bei dem IMRT das Strahlungsbündel wiederholt auf einen betroffenen Abschnitt
des Patienten aufgebracht, welcher zu behandeln ist, wobei die Form
des Strahlungsfelds des Bündels
in verschiedener Art und Weise verändert wird und wobei ferner
die Einfallsrichtung des Strahlungsbündels in verschiedenen Arten
und Weisen verändert
wird, nämlich
durch verschiedene Änderungen
des Zustands des Strahlungsbündels.
Als Folge davon misst das IMRT Dosimeter die dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell 202a unter
unterschiedlichen Strahlungsbedingungen (unterschiedliche Formen
des Strahlungsfelds und der Einfallsrichtung der Strahlung). Nachdem
die Messung für
all die Strahlungszustände
abgeschlossen worden ist, summiert (oder kombiniert oder synthetisiert)
das IMRT Dosimeter die Absorptionsdosis an jeder Position, um die
integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung in dem Körpermodell
für das
IMRT genau und ohne weiteres zu gleich zu berechnen. Daraufhin wird
die integrierte dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung, welche
wie vorstehend beschrieben erhalten worden ist, mit einem simulierten
Wert der Absorptionsdosis verglichen, welcher unter den gleichen
Bedingungen bzgl. des Behandlungsplans berechnet worden ist. (Behandlungsplanungsvorrichtung),
um zu untersuchen oder verifizieren, ob der Behandlungsplan angemessen
bzw. geeignet ist.
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(Ausführungsform
2)
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Im
nachfolgenden wird die Ausführungsform 2
der vorliegenden Erfindung mit bezug auf 2 beschrieben.
Jedoch ist das IMRT Dosimeter der Ausführungsform 2 im wesentlichen
identisch mit der Anordnung, von Ausführungsform 1, welche in Verbindung
mit 1 beschrieben worden ist. Daher werden gemeinsame
Elemente der Ausführungsform
1 und Ausführungsform
2 nicht beschrieben, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden,
sondern lediglich spezifische Elemente werden beschrieben, welche
nicht in Ausführungsform
1 vorgesehen sind.
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2 stellt
eine schematische Anordnung eines Hauptteils des IMRT Dosimeters
gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung dar. In 2 werden ähnliche
Komponenten durch ähnliche
Bezugszeichen wie in Ausführungsform
1 bezeichnet und werden daher nicht im einzelnen erläutert. Wie
vorstehend beschrieben, weist der Körpermodellzusammenbau in dem
IMRT Dosimeter von Ausführungsform
1 das Körpermodell 202a und
den Faserblock 204a auf, welcher eine rechtwinkelige Quaderform
oder Würfelform
aufweisen. Im Gegensatz dazu hat das IMRT Dosimeter von Ausführungsform
2 einen Körpermodellzusammenbau,
welcher aus einem Körpermodell 202b und
einem Faserblock 204a besteht, welche eine Konfiguration aufweisen, die ähnlich zur
Form eines menschlichen Körpers
ist. Dies ist ein einzelner wesentlicher Faktor bzgl. des Unterschieds
zwischen der Ausführungsform
1 und Ausführungsform
2. Da der Körpermodellzusammenbau
des IMRT Dosimeters von Ausführungsform
2 in der Form gleich dem menschlichen Körper ist, wie vorstehend beschrieben,
kann die Absorptionsdosisverteilung in dem Körpermodell für das IMRT
genau und prompt gemessen und bewertet werden, bevor das Strahlungsbündel tatsächlich auf
den Patienten angewendet wird bzw. aufgebracht wird. Somit wird die
Absorptionsdosisverteilung, welche wie vorstehend beschrieben gemessen
wird, mit einem simulierten Wert der Absorptionsdosis verglichen,
welche von einem Behandlungsplan berechnet wird, um zu bewerten
oder zu beurteilen, ob der Behandlungsplan angemessen bzw. geeignet
ist oder nicht.
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(Ausführungsform
3)
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Im
nachfolgenden wird die Ausführungsform 3
der vorliegenden Erfindung mit bezug auf 3 beschrieben.
Jedoch ist das IMRT Dosimeter von Ausführungsform 3 im wesentlichen
identisch mit der Anordnung von Ausführungsform 1, welche in Verbindung
mit 1 beschrieben worden ist. Daher wird die Beschreibung
von gemeinsamen Element zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform
3 weggelassen werden, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden,
wobei jedoch spezifische Elemente beschrieben werden, welche nicht
in Ausführungsform
1 vorgesehen sind.
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3 stellt
eine schematische Anordnung des IMRT Dosimeters gemäß der Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung dar. In 3 werden ähnliche
Komponenten durch ähnliche
Bezugszeichen wie denjenigen von Ausführungsform 1 bezeichnet und
werden daher nicht im einzelnen beschrieben. Wie vorstehend beschrieben,
weist der Szintillationsfaserblock 204a (der Erfassungsabschnitt)
zur Erfassung der Absorptionsdosis in dem IMRT Dosimeter von Ausführungsform
1 eine Vielzahl von Szintillationsfasern auf, welche zwischen zwei
Blöcken
des Körpermodells 202a,
nämlich
einem Front und einem rückwärtigen Block,
in Sandwichbauform als Zwischenschicht gelagert sind.
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Andererseits
weist der IMRT Dosimeter von Ausführungsform 3 einen Kunststoffszintillator 204b (der
Erfassungsabschnitt) von einer dünnen
plattenartigen Form zur Erfassung der Absorptionsdosis auf, welcher
zwischen den beiden Blöcken
des Körpermodells 202a,
nämlich
dem Front und dem rückwärtigen Block,
in Sandwichbauform als Zwischenlage gelagert ist. Dies ist der einzige
wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform
3. In diesem Fall ist das Auftreten des Kunststoffszintillators 204b identisch
zur Richtung von dessen Dicke (nach vorne und nach hinten).
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Da
der Kunststoffszintillator 204b des IMRT Dosimeters von
Ausführungsform
3 dünn
ist, wird die Diffusion des Lichts ermöglicht, welche durch das auftretende
Bündel
der Strahlung verursacht wird, welche zu reduzieren ist und somit
die Auflösung bzw.
Rasterung bzgl. der Position verbessert. Da die Plattenform des
Kunststoffszintillators 204b leicht hergestellt werden
kann, können
ebenso dessen Kosten oder die Kosten des IMRT Dosimeters verringert
werden.
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Der
Körpermodellzusammenbau,
welcher aus einem Körpermodell 202a und
dem Kunststoffszintillator 204b aufgebaut ist, kann aus
einer Konfiguration ähnlich
zu der Form eines menschlichen Körpers
ausgebildet sein, wie derjenigen von Ausführungsform 3.
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(Ausführungsform
4)
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Im
nachfolgenden wird die Ausführungsform 4
der vorliegenden Erfindung mit bezug auf die 4 und 5 beschrieben.
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4 stellt
eine schematische Anordnung eines IMRT Dosimeters gemäß der Ausführungsform 4
der vorliegenden Erfindung dar. Wie in 4 gezeigt
wird bei dem IMRT Dosimeter ein Strahlungsbündel 201a, wie beispielsweise
Röntgenstrahlen, ein
Partikelstrom, wie beispielsweise ein Elektronenstrahl, oder ähnliches,
was von einem Strahlungsgenerator 208 ausgesendet bzw.
emittiert worden ist, auf einen Körpermodellzusammenbau von rechteckiger
quaderförmiger
oder Würfelform
einschl. eines Körpermodells 202a und
eines Szintillationsfaserblocks 204a aufgebracht. Daraufhin
wird eine Intensitätsverteilung
des Lichts, welches von der Frontfläche des Szintillationsfaserblocks 204a ausgesendet worden
ist, von einem Abbildsensor 205 gemessen, wie beispielsweise
eine CCD Kamera. Das Körpermodell 202a,
der Szintillator 204a und die Abbildungsmessvorrichtung 205 sind
in ihrer Konstruktion und Funktion zu denjenigen von Ausführungsform
1 identisch.
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Das
Körpermodell 202a,
der Szintillationsfaserblock 204a und die Abbildungsmessvorrichtung 205 sind
zu einem bewegbaren Modul zusammengebaut, welches sich um die vertikale
Zentrumsachse L1 dreht, die sich vertikal über das Zentrum des Körpermodellzusammenbaus
in den Richtungen, welche durch den Pfeil 207 dargestellt
sind, während
der Messung der Absorptionsdosisverteilung erstreckt.
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Das
IMRT Dosimeter weist einen Drehwinkelinformationsausgabeabschnitt 209 oder
eine Vorrichtung zur Drehwinkelinformationsausgabe auf, um die Information
des relativen Drehwinkels des Strahlungsgenerators 208 (entsprechend
des auftretenden Winkels des Strahlungsbündels) um die horizontale Zentrumsachse
L2 des Körpermodellzusammenbaus
auszugeben. Ferner weist das IMRT Dosimeter einen Abschnitt oder
eine Vorrichtung 210 zur Messung der Steuerung und Datenverarbeitung
auf, um die Messung der Dosisverteilung zu steuern und Abbildungsdaten
zu berechnen bzw. zu verarbeiten, welche von dem Abbildungssensor 205 erzeugt
werden, wobei der IMRT Dosimeter ebenso einen Abschnitt oder eine
Einrichtung 211 zur dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilungssynthetisierung
oder Kombinierung aufweist, um eine dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
auf der Basis der Abbildungsdaten zu erhalten, welche von dem Abschnitt 210 zur
Messung der Steuerung und Datenverarbeitung berechnet bzw. verarbeitet
worden sind.
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Im
nachfolgenden wird der Betrieb oder die Funktion des IMRT Dosimeters
der Ausführungsform 4
beschrieben. Als erstes wird das Strahlungsbündel 201a, welches
von dem Strahlungsgenerator 208 erzeugt worden ist bzw.
ausgesendet worden ist, von oben auf den Körpermodellzusammenbau gerichtet, welcher
das Körpermodell 202a und
den Szintillationsfaserblock 204a aufweist. Dies ermöglicht es
jeder Szintillationsfaser in dem Szintillationsfaserblock 204a zwischen
dem Frontblock und dem rückwärtigen Block
des Körpermodells 202a,
ein Licht mit einer Intensität
proportional zu dessen Absorptionsdosis zu emittieren bzw. auszusenden.
Daraufhin wird die Verteilung der Lichtintensität an der Frontfläche des
Szintillationsfaserblocks 204a von dem Abbildungssensor 205 gemessen.
Somit wird unmittelbar eine zweidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in der Position gemessen, in welcher der Szintillationsfaserblock 204a existiert
bzw. vorliegt.
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Nachdem
das bewegbare Modul um einen vorbestimmten Winkel um die vertikale
Zentrumsachse L1 des Körpermodellzusammenbaus
in einer der Richtungen gedreht worden ist, welche von Pfeil 207 angezeigt
wird, wird eine weitere zweidimensionale Absorptionsdosisverteilung
in der Position gemessen, in welcher der Szintillationsfaserblock 204 dann vorliegt,
wobei dies in ähnlicher
Art und Weise geschieht wie vorstehend beschrieben. Die vorstehend erwähnten Vorgänge werden
dann wiederholt. Als Folge davon erhält man sukzessive eine Serie von zweidimensionalen
Absorptionsdosisverteilungen an Intervallen der vorbestimmten Winkel.
Daraufhin kann man Daten einer dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
in dem Körpermodell 202a auf der
Basis der Daten der zweidimensionalen Absorptionsdosisverteilung
erhalten.
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Bei
dem allgemeinen Vorgehen bzw. gemeinsamen Wirkungsweise von jeglichem
vorstehenden IMRT Dosimeter wird das Strahlungsbündel auf den Patienten aufgebracht,
dessen Position fixiert ist, wobei die Form des Strahlungsfelds
und die Einfallsrichtung des Strahlungsbündels in verschiedenen Arten
und Weisen verändert
werden. Jedoch ermöglicht
es das IMRT Dosimeter der Ausführungsform
4, dass der Körpermodellzusammenbau
den Strahlungsbündel 201a vertikal
an dessen oberer Fläche
zur Messung der Absorptionsdosisverteilung empfängt bzw. aufnimmt.
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Zur
Ausführung
der tatsächlichen
IMRT Behandlung wird der Strahlungsgenerator gemäß einem Behandlungsplan gedreht,
welcher von einem Behandlungsplanungsapparat bestimmt wird, um den
Patienten (oder das Körpermodell)
von verschiedenen Richtungen zu bestrahlen. Bei dem IMRT Dosimeter
werden die Daten bzgl. des auftretenden Winkels des Strahlungsbündels von
dem Ausgabeabschnitt 209 für die Drehwinkelinformation
ausgegeben, und daraufhin werden die Daten von dem Synthetisierungsabschnitt 211 der
dreidimensionalen Absorptionsdosis empfangen. Dies simuliert, dass der
Strahlungsgenerator und das IMRT Dosimeter um die horizontale Zentrumsachse
L2 gedreht werden. Als Folge davon wird eine dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung
bei unterschiedlichen auftretenden Winkeln von dem Synthetisierungsabschnitt 211 der
dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung berechnet.
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In
der Zwischenzeit werden die Daten der Absorptionsdosisverteilung,
welche von dem Abbildungssensor 205 gemessen werden, von
dem Abschnitt 210 zur Messsteuerung und Datenverarbeitung
berechnet bzw. verarbeitet. Die Datenausgabe von dem Abschnitt 210 zur
Messsteuerung und Datenverarbeitung sowie die Datenausgabe von dem Ausgabeabschnitt 209 zur
Drehwinkelinformation werden dem Synthetisierungsabschnitt 211 zur
dreidimensionalen Absorptionsdosisverteilung übermittelt. Somit werden die
Daten von dem Synthetisierungsabschnitt 211 zur dreidimensionalen
Absorptionsdosisverteilung berechnet bzw. bearbeitet. Als Folge
davon wird die dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung in der
gleichen Art und Weise erzeugt bzw. generiert, wie in dem Fall,
dass das Strahlungsbündel
in verschiedenen Richtungen durch Drehung des Strahlungsgenerators 208 aufgebracht
wird. Die resultierenden Daten der Absorptionsdosisverteilung werden
dann mit den simulierten Daten der Absorptionsdosisverteilung verglichen,
welche unter den gleichen Bedingungen für den Behandlungsplan in dem IMRT
berechnet werden, um die Angemessenheit bzw. Eignung des Behandlungsplans
zu bewerten oder zu verifizieren.
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Es
ist im allgemeinen üblich,
dass die Dauer der Anwendung der Strahlung bei der tatsächlichen IMRT
Behandlung nicht mehr als einige Sekunden in jedem Zustand beträgt (d.h.
bzgl. der Form des Strahlungsfelds und der Einfallsrichtung des
Strahlungsbündels).
Jedoch kann eine vollständige
Drehung des bewegbaren Moduls in dem IMRT Dosimeter mehr als zehn
Sekunden und bis zu einigen Minuten benötigen, um eine dreidimensionale
Absorptionsdosisverteilung zu messen, wenn die dreidimensionale
Absorptionsdosisverteilung unter Verwendung des IMRT Dosimeters
gemessen wird. Wenn die dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung dementsprechend
unter Verwendung des IMRT Dosimeters dieser Ausführungsform gemessen wird, kann
diese mit Genauigkeit durch Erhöhung
der Dauer der Anwendung der Strahlung mittels eines einheitlichen
Verhältnisses
an jeder der unterschiedlichen Strahlungsanwendungsbedingungen gemessen
oder bewertet werden. Dieser Vorteil ist in jeder der Ausführungsformen
1 bis 3 erreichbar, in welcher das bewegbare Modul für eine lineare
Bewegung angeordnet ist.
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Somit
werden die Daten, welche von dem IMRT Dosimeter gemessen werden,
beispielsweise mit Referenzdaten verglichen, welche durch Simulierung
des Behandlungsplans bestimmt werden, wie in 5 gezeigt,
wobei die Eignung des Behandlungsplans verifiziert oder bewertet
werden kann.
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In
bezug auf 5 werden die Strahlungsbündel mit 201a, 201b und 201c bezeichnet.
Ferner werden Körpermodelle
mit deren entsprechenden Bündeln
mit 202c, 202d und 202e bezeichnet. Mit 212 mit
das Zentrum der Drehung des Strahlungsgenerators oder jedes der
Körpermodelle 202c, 202d und 202e bezeichnet.
Mit 213a, 213b, 213c und 213d werden
die Konturlinien der simulierten Dosis bezeichnet.
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Der
Behandlungsplan simuliert die Strahlungsbündel 201a, 201b und 201c mit
verschiedenen Einfallsrichtungen. Bei diesem Vorgang werden die Körpermodelle 202c, 202d und 202e ebenso
gedreht, um den Einfallsrichtungen der Strahlungsbündel 201a, 201b und 201c zu
entsprechen. Es sollte jedoch erwähnt werden, dass die Strahlungsbündel 201a, 201b und 201c stets
im rechten Winkel zu der oberen Oberfläche der entsprechenden Körpermodelle 202c, 202d und 202e auftreffen.
Durch Aufsummieren (oder Kombinieren) der Absorptionsdosisverteilungen,
welche bei derartigen unterschiedlichen Stellen durch Simulierung
des Behandlungsplans ermittelt worden sind, kann eine berechnete
dreidimensionale Absorptionsdosisverteilung 213d erhalten werden
(d.h. die Absorptionsdosisverteilung, welche an der dreidimensionalen
Stelle gemessen oder berechnet wird). Die berechnete dreidimensionale
Absorptionsdosisverteilung 213d wird dann mit der dreidimensionalen
Absorptionsdosisverteilung verglichen, welche von dem IMRT Dosimeter
gemessen worden ist, der in 4 gezeigt
ist, wobei die Eignung des Behandlungsplans verifiziert oder bewertet werden
kann.