Einfluss der Bildgebung eines in beam MR-Scanners auf die Dosisprofile eines Protonenstrahls


Einfluss der Bildgebung eines in beam MR-Scanners auf die Dosisprofile eines Protonenstrahls

Karsch, L.; Gantz, S.; Pawelke, J.; Schellhammer, S.; Smeets, J.; Hoffmann, A.

Einleitung
Eine in Echtzeit ausgeführte Magnetresonanztomografie (MRT) könnte die geometrische Präzision der Protonentherapie künftig verbessern. Zur MR-Bildgebung werden jedoch magnetische Gradientenfelder in Pulssequenzen auf- und abgebaut, die mit den Protonen wechselwirken. Aufgrund der geringen Stärke der Gradientenfelder wird theoretisch keine Änderung der Dosisverteilung des Protonenstrahls durch diese magnetischen Felder erwartet. Ziel dieser Arbeit war einerseits die Entwicklung eines Aufbaus zur gleichzeitigen Strahldetektion und MR-Bildaufnahme und andererseits die experimentelle Untersuchung der Beeinflussung des Protonenstrahls durch die gleichzeitige MR-Bildgebung.

Material & Methoden
Ein offener 0.22 T MR-Scanner (MrJ2200, Paramed) wurde an einer horizontalen Protonenstrahlführung installiert, so dass der Protonenstrahl auf das magnetische Isozentrum des MR-Scanners gerichtet ist. Um den Einfluss der MR-Bildgebung auf den Protonenstrahl zu untersuchen wurden zwei Experimente mit unterschiedlichen Aufbauten und MR-Pulssequenzen durchgeführt.
Im Absorptionsexperiment wurde im Isozentrum des MR-Scanners ein mit Flüssigszintillator (BC517H, Saint Gobain) gefülltes Phantom aus PMMA platziert. Das vom bestrahlten Szintillator emittierte Licht wurde mittels einer Kamera aufgezeichnet. Aus den Kamerabildern wurde auf die statistische Genauigkeit des Verfahrens geschlossen und diese mit der Differenz der über mehrere Aufnahmen gemittelten Dosisprofile verglichen.
Beim Transmissionsexperiment wurde auf ein bildgebendes Phantom verzichtet und die Dosisprofile ca. 1 m hinter dem Isozentrum des MR-Scanners mit einem Festkörper-Szintillator basierten 2D-Detektor (Lynx, IBA) aufgezeichnet. Die gemessenen Dosisprofile wurden durch eine gedrehte zweidimensionale Normalverteilung angenähert.

Ergebnisse
Im Absorptionsexperiment liegen die Unterschiede in den Pixelwerten der Kamerabilder zwischen laufender und ausgeschalteter MR-Bildgebung innerhalb der statistischen Schwankungen. Auch im Transmissionsexperiment zeigen die fünf Anpassungsparameter der Normalverteilung keine Änderung in den Dosisprofilen durch die Bildaufnahme des MR-Scanners.

Zusammenfassung
Gleichzeitige Detektion des Protonenstrahles während einer MR-Bildaufnahme ist mit Hilfe von Phantomen, die mit Flüssigszintillator gefüllt sind, möglich. Die einzelnen MR-Pulssequenzen zeigen keinen Einfluss auf den Protonenstrahl, so dass in der Bestrahlungsplanung einer MR-integrierten Protonentherapie nur das statische Magnetfeld des MR-Scanners berücksichtigt werden muss.

Keywords: MR; Radiation Therapy; Proton Therapy

  • Poster
    49. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik, 19.09.2018, Nürnberg, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-27269
Publ.-Id: 27269