Technik der Strahlentherapie - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Physik, Messtechnik, Strahlenbiologie/Medizinische Strahlenphysik

Die Kerninhalte orientieren sich an den aus der strahlentherapeutischen Aufgabe resultierenden interdisziplinären physikalischen, strahlenbiologischen und technische Problemen. Die Studierenden werden befähigt, mit Hilfe der vermittelten methodischen Grundlagen zur physikalisch-technischen Bestrahlungsplanung sich in der medizinischen Praxis in ein therapeutisches Anwendungsgebiet hoher Dynamik einzuarbeiten. Die strahlentherapeutische Technik liefert die Kenntnisse zu den therapeutischen Möglichkeiten der Bestrahlungsmaschinen. Die klinische Dosimetrie befähigt die Studierenden, den erwünschten strahlenbiologischen Effekt unter Nutzung technischer Hilfsmittel quantitativ zu bestimmen. Hier liegen methodische Schwerpunkte des Faches. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, in ihrem eigenverantwortlichen Aufgabenbereich von der Lokalisation und Simulation über die Berechnung der dreidimensionalen Dosisverteilung bis zur technischen Qualitätssicherung und zum Strahlenschutz im physikalisch-technischen Bereich bei der Patientenversorgung als Partner des Arztes tätig zu werden.

Strahlentherapeutische Technik: Röntgentherapieeinrichtungen – Röntgentherapieröhren; Röntgentherapiegeneratoren. Medizinische Linearbeschleuniger – Driftröhrenbeschleuniger; Wanderwellenbeschleuniger; Stehwellenbeschleuniger; Anforderungen an medizinische Beschleuniger; Strahlerkopf für Elektronenbetrieb; Strahlerkopf für Photonenbetrieb; Dosismonitorsystem; kV- und MV-Bildgebung zur Lagekontrolle; Technische Möglichkeiten der Bewegungskompensation; Kontroll- und Protokolliersysteme; Cyberknife. Intraoperative Strahlentherapie. Einrichtungen mit umschlossenen Quellen – Afterloadingtherapieeinrichtungen; Telegammatherapieeinrichtungen; Gammaknife. Strahlentherapeutischer Gesamtprozess mit virtueller Simulation und Verifikation. Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle.

Klinische Dosimetrie: Dosisgrößen, Wechselwirkungskoeffizienten – LET; RBW. Dosismessung – Allgemeine Sondenmethode; Absolut- und Relativdosimetrie; Ansätze zur Umrechnung DSonde in DGewebe; Sekundärteilchengleichgewicht; Bragg-Gray-Bedingung; Messbereiche für Luftionisationskammern; Dosimetrie in gepulsten Feldern.

Bestrahlungsplanung: Zielstellung, Schritte - Biologisch-medizinische Bestrahlungsplanung - Toleranzdosis; Physikalisch-technische Bestrahlungsplanung. Auswahl von Strahlenart und – energie – Röntgenstrahlen bis 300 kV; Protonen und Schwerionen; Neutronen; Gammastrahlen, Bremsstrahlen, Elektronen. Auswahl der Bestrahlungstechnik – Zielvolumenkonzept; Möglichkeiten und Begriffe; Kontakttherapie; Stehfeldbestrahlung; Bewegungsbestrahlung; Keilfilter und Blöcke; Zeitliche Optimierung - Fraktionierung. Praktische Durchführung – Konformalbestrahlung; Topometrie; Dosisverteilung; Manuelle Ermittlung; Computergestützte Ermittlung; Vergleich aktueller Planungsalgorithmen auch zu Monte-Carlo-Simulationen; Optimierung; Inverse Planung; 3D-CRT; IMRT; VMAT; Aktuelle Entwicklungen. Planungsvergleichsstudien.

In 2 Exkursionen wird die biologisch-medizinische und die physikalisch-technische Ebene in der Strahlentherapie in der klinischen Routine von Ärzten und Physikern beleuchtet. Dabei wird auf das Aufgabengebiet des MPE in der Routine an praktischen Beispielen Bezug genommen.

Vorlesung

Medienform: Tafel, Mitschriften, Folien, Arbeitsblätter, Powerpoint-Präsentation

1. Krieger, Hanno (2017): Grundlagen der Strahlungsphysik und des Strahlenschutzes. 5.Aufl. Springer Spektrum.
2. Krieger, Hanno (2017): Strahlungsquellen für Technik und Medizin. 3.Aufl.: Springer Spektrum.
3. Krieger, Hanno (2013): Strahlungsmessung und Dosimetrie. 2.Aufl.: Springer Spektrum.
4. Hinterberger, Frank (2008): Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik. 2.Aufl., Springer.
5. Schlegel, Wolfgang (Hg) (2018): Medizinische Physik: Grundlagen-Bildgebung-Therapie-Technik. Springer Spektrum.
6. Wannenmacher, Michael; Wenz, Frederik (2013): Strahlentherapie. 2.Aufl.; Springer.

Dr.-Ing. Dunja Jannek