Die Bestimmung der Bildqualität von verschiedenen Hochenergiebildsystemen für den strahlentherapeutischen Einsatz:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
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Aachen
Shaker
2000
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Physik
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Wechselwirkungen von Teilchen mit Materie 11
2.1 Wechselwirkung von Photonen mit Materie 11
2.1.1 Der Comptoneffekt 12
2.1.2 Der photoelektrische Effekt 13
2.1.3 Die Paarerzeugung 14
2.2 Wechselwirkungen von Elektronen mit Materie 15
2.3 Dosimetrische Grundlagen 19
2.3.1 Kerma 20
2.3.2 Dosis 21
3 Das Spektrum eines medizinischen Linearbeschleunigers 23
3.1 Erzeugung von Bremsstrahlung in einem medizinischen Linearbeschleuniger 23
3.2 Das Photonenspektrum 23
3.3 Methoden zur Bestimmung des Photonenspektrums 25
3.3.1 Direkte Methoden 25
3.3.2 Streuexperiment 25
3.3.3 Bestimmung aus Tiefendosiskurven 27
3.3.4 Bestimmung aus der Transmission 29
3.3.5 Monte-Carlo-Simulationen 32
4 Die Bestimmung des Photonenspektrums 37
4.1 Transmissionsinessungen in Plexiglas 37
4.1.1 Das 2-Parameter-Modell 39
4.1.2 Das 4-Parameter-Modell 42
4.2 Die Berechnung des Energiespektrums mit BEAM 45
4.3 Bewertung der verschiedenen Methoden 40
4.4 Die Abschätzung der absoluten Fluenz aus dem Energiespektrum 49
5 Parameter zur Beschreibung der Güte eines Bildsystems 51
5.1 Die Linearität 51
5.2 Das Auflösungsvermögen 51
5.2.1 Die Punktbild- (PSF) und Linienbildfunktioii (LSF) 51
5.2.2 Die Modulationsübertragungsfunktion MTF 53
5.3 Das Rauschen 55
5.3.1 Die Varianz (a2) 56
5.3.2 Die Autokorrelationsfunktion (ACF) und das Wienerspektrum
(NPS) 56
5.4 Die effektive Quantenabsorption DQE 57
i
6 Die Bildqualität der Hochenergiebildsysteme 61
6.1 Die Hochenergiebildsysteme 61
6.1.1 Das fluoroskopische System (BIS) 61
6.1.2 Das Flachbildsystem (ADAS) 62
6.2 Die Linearität 63
6.3 Die experimentelle Bestimmung des Auflösungsvermögens 64
6.3.1 Der Aufbau 64
6.3.2 Das Rebinning 65
6.3.3 Die Linienbildfunktion LSF 66
6.3.4 Die Modulationsübertragungsfunktion MTF 68
6.4 Das Wienerspektrum NPS 69
6.5 Die effektive Quantenabsorption 3
7 Diskussion und Ausblick 77
7.1 Das Energiespektrum 77
7.2 Die Bildqualität 78
7.3 Verbesserung der Bildsysteme für die Verifikation 80
7.3.1 Die Optimierung des Flachbildsystems 80
7.3.2 Neue Technologien und Techniken 81
7.4 Die Eignung des Flachbildsystems für die Transmissionsdosimctrie 83
A Der Szintillationsmechanismus 85
B Erwartungswert und Streuung in statistischen Ensembles 87
B.l Der Erwartungswert 87
B.2 Die Varianz 87
C Die Poissonverteilung 89
Literaturverzeichnis 91
Danksagung 99
ii
Abbildungsverzeichnis
1.1 Dosiswirkungskurven von TCP und NTCP 2
1.2 Vergleich diagnostisches Röntgenbild/Hochenergiebild 5
1.3 Linearbeschleunigor mit ftuoroskopisch-optischeni EPID (i
1.4 Aufbau eines Halbleiterdiodenarrays 7
1.5 Abbildung des Las Vegas-Phantom 8
2.1 R.el. Wichtigkeit der Hauptwechsehvirkungen 11
2.2 Schematische Darstellung des Comptoneffekts 12
2.3 Schematische Darstellung des Photoeffekts 13
2.4 Schematische Darstellung der Paarbildung 15
2.5 Elektronenbremsvermögen von Wolfram 10
2.6 Schematischc Darstellung der Bremsstrahlungscr/eugung 18
2.7 Meßaufbau zur Bestimmung einer TPR-Kurvc 22
3.1 Darstellung des Beschlcunigerkopfs 24
3.2 Schematischer Aufbau des Streuexperiments 26
3.3 Spektrum aus dem Streuexperiment von Landry et al 27
3.4 Spektren aus Tiefendosiskurven von Ahnesjö et al 28
3.5 Simulierte Spektren von Mohan et al 34
3.6 Aufbau des Beschleunigerkopfes 36
4.1 Aufbau des Transmissionsexperiments 37
4.2 Transmission durch Plexiglas 40
4.3 Energiespektren aus dem 2-Parameter-Modell 41
4.4 Energiespektren aus dem 4-Parameter-Modell 43
4.5 Abb.. des Spektrums von der kin. Elektronenenergie 44
4.6 sim. Spektrum mit BEAM 4 )
4.7 Abhängigkeit der Energie und Richtung der Photonen von der Position im
Strahlungsfeld 10
4.8 rergleich der verschiedenen Methoden 47
4.9 Vergleich der Spektren mit Veröffentlichungen von Ahnesjö 48
4.10 Verifikation des Energiespektrums mit Tiefendosiskurven 49
4.11 Verifikation des Energiespektrums mit Tiefendosiskurven 50
5.1 reale Abbildung eines Punktes (Punktbildfunktion) 52
5.2 reale Abbildung einer Linie (Linienbildfunktion) 52
5.3 Unterschied der Signalübertragung im Orts- und Frequenzraum 55
5.4 Vergleich Rauschspektrum einer Ganimakamera und eines CT-Scanners . . 58
G.l Das fiuoroskopische System BIS 61
6.2 Das Flachbildsystem ADAS 62
6.3 Linearität des ADAS und des BIS 64
6.4 Aufbau des Experiments zur Bestimmung der Modulationsübertragungs-
funktion 05
6.5 Veranschaulichung der angulated slit-Technik 66
iii
6.6 Die Linienbildfunktion des ADAS und BIS 67
6.7 Modulationsübertragungsfunktion des BIS und des ADAS 69
C.8 Wienerspektren des ADAS und des BIS 72
6.9 effektive Quantenabsorption des BIS und des ADAS 74
6.10 Vergleich der DQE des BIS und des ADAS mit Ergebnissen von Munro et
al 75
7.1 Ansicht eines neuartigen Hochenergiebildsystems 82
A.l Bändermodell eines Festkörpers 85
iv
Tabellenverzeichnis
1.1 Absorptionskoeffizienten für Fett und Knochen 4
2.1 Strahlungslänge und kritische Energie 18
3.1 Komponentenmodule des MDX-2 von Siemens für die Verwendung von
BEAM 35
4.1 Transmission für 4- und 6-MV-Spektren 38
4.2 Transmission für 8- und 16-MV-Spektien 39
4.3 Fitparameter für den 2-Parameterfit 39
4.4 Fitparameter für das 4-Parameter-Modell 42
4.5 Fluenz-zu-Dosis Umwandlungsfaktoren FDCF 50
G.l Vergleich ADAS/BIS 63
v
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