DGMP -Bericht

1

Deutsche Gesellschaft für Medizinische Physik e.V.

DGMP -Bericht

DGMP-Bericht Nr. 1 Tübingen 2003 (Neufassung)

ISBN 3-925218-79-3

Grundsätze zur Bestrahlungsplanung mit Computern

Neufassung des DGMP-Berichts Nr. 1 von 1981:

Grundsätze zur Bestrahlungsplanung mit Computern

vorgelegt vom

Arbeitskreis K1 Computer in der Radioonkologie

M. Buchgeister (Koordinator),

U. Gneveckow, N. Hodapp, J. Salk, O. Sauer

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung ... 4

2. Module eines Bestrahlungsplanungssystems ... 6

2.1 Grundsätzliches ... 6

2.2 Physikmodul ... 9

2.3 Segmentierungsmodul ... 10

2.4 Dosisberechnungsmodul ... 11

2.4.1 Teletherapie... 11

2.4.2. Brachytherapie ... 13

2.5 Evaluationsmodul ... 16

2.6 Exportmodul ... 19

2.6.1 Datenausgabe in analoger Form ... 19

2.6.2 Datenausgabe in digitaler Form ... 21

2.6.3 Datensicherung und Archivierung ... 22

3. Gesetze und Normen ... 22

3.1 Strahlenschutz ... 22

3.2 Verantwortlichkeiten ... 23

3.3 Qualitätssicherung und Tests ... 24

3.4 Datenschutz ... 24

4. Danksagung ... 25

5. Literatur ... 25

5.1 Allgemein ... 25

5.2 Teletherapie ... 25

5.3 Brachytherapie ... 26

5.4 Strahlenschutz ... 26

5.5 Qualitätssicherung ... 26

6. Glossar ... 28

Anhang: ... 30

A. DICOM ... 30

B. Checklisten praktischer Anforderungen an Bestrahlungsplanungssysteme ... 32

B.1 Allgemeines ... 32

B.2 Zentralstrahlplanungssystem ... 32

B.3 Kommerzielle 3-D Bestrahlungsplanungssysteme ... 33

B.4 Inverse intensitätsmodulierte Bestrahlungsplanung ... 34

B.5 Brachytherapie / Afterloading ... 34

C. Ergebnisse der Umfrage zu Bestrahlungsplanungssystemen (Oktober 2000) ... 35

1. Einleitung

Dieser Bericht ist eine Neufassung des ersten DGMP Berichts aus dem Jahr 1981 von Rosenow, Richter und Nüsslin [DGMP-Bericht Nr. 1]. Die Zielsetzungen dieses Berichtes sind im Wesentli- chen unverändert geblieben:

Hilfe bei der Auswahl eines geeigneten Systems, Anstöße zur Weiterentwicklung vorhandener Systeme, Hinweise auf Test- und Prüfmethoden (Qualitätssicherung).

Darüber hinaus soll ein Überblick über den derzeitigen Stand von Gesetzen, Verordnungen, Nor- men und Protokolle gegeben werden, die in Bezug zur Bestrahlungsplanung stehen.

Was hat sich in den letzten 20 Jahren geändert? Aus der Wahl zwischen Großrechnern, Mini- oder Mikrocomputern, ist die Wahl zwischen UNIX oder PC Arbeitsplätzen geworden. Anbieter, die ihre Software auf beiden Plattformen anbieten, so wie es bei vielen weitverbreiteten Programmen der Fall ist, gibt es für die Bestrahlungsplanung leider noch nicht.

Von einfachen Tabellenverfahren ging der Weg der Dosisberechnung über empirische semianaly- tische Verfahren mit getrennter Berücksichtigung von Primär- und Streustrahlung und über Nadel- strahlalgorithmen, im Weiteren verfeinert durch Superpositionsverfahren, zu solchen, die an jedem Energiedepositionspunkt die Streuung individuell berücksichtigen. Dies ist für die Vielfachstreuung nach wie vor eine Näherung, aber die nächste Generation, die die Dosisverteilung direkt mit der Monte-Carlo Methode berechnet sowie biologische Strahlenwirkungsparameter berücksichtigt, ist bereits auf dem Sprung in die klinische Routine. Auf diesem Sprung befindet sich auch die inverse Planung. Sie wird die bisherige interaktive Optimierung am Bildschirm ablösen. Dies wird jedoch erkauft durch aufwendiges Segmentieren aller relevanten Organe und Setzen von Optimierungs- randparametern. In der Routine brauchbare Bildverarbeitungssysteme sind also für die Zukunft immer wichtiger. Ebenso wird die Verknüpfung der Bestrahlungsplanung mit den Lagerungsverifi- kationssystemen an den Bestrahlungsgeräten an Bedeutung gewinnen. Mit dem steigenden Grad der Konformität der geplanten Dosisverteilung an das Zielvolumen und stärkerer Schonung des umliegenden Normalgewebes und Risikostrukturen ist die exakte Lagerung des Patienten zur Be- strahlung notwendig. Ein Verfahren sind stereotaktische Bestrahlungstechniken, aber auch die individuelle Anpassung des Bestrahlungsplans an die momentane Lage und Ausdehung des Ziel- volumens ist denkbar.

Das Bestrahlungsplanungssystem der Zukunft wird daher nicht mehr ein selbstständiges System sein, sondern ein Teil des medizinischen Netzwerkes zur Behandlung des Patienten, das die Da- ten zentral verwaltet, sowohl zur Vermeidung von Redundanzen als auch um variablen Zugriff von unterschiedlichen Arbeitsplätzen aus zu gestatten. Die Eingangsdaten des Patienten werden dabei

vom Krankenhausinformationssystem und den bildgebenden Einheiten gestellt. Mit dem Bestrah- lungsplanungssystem und diesen Daten wird entsprechend den Vorgaben des Strahlentherapeu- ten ein Therapieplan erarbeitet und an das Protokoll- und Verifikationssystem des Bestrahlungsge- rätes übergeben. Dabei ist die Visualisierung der Patientendaten, die Segmentierung der anatomi- schen Daten und die Darstellung des Ergebnisses der Bestrahlungsplanung nicht mehr notwendi- ger Bestandteil des Bestrahlungsplanungssystems selbst, sondern kann auch von anderen Prog- rammen in einem Modulkonzept mit definierten Schnittstellen übernommen werden. Mit Ethernet, IP, FTP und DICOM gibt es beispielsweise solche Standards in allen Kommunikationschichten.

Allerdings gibt DICOM nur einen Rahmen für die Daten. Welche Felder einer DICOM-Datei be- schrieben und welche vom Bestrahlungsplanungssystem benutzt werden, ist willkürlich, d.h. Pa- rameter müssen für jedes Gerät individuell gesetzt werden. Für die Einbindung von Wasserphan- tomdaten oder Ausgaben an Individualblendenschneidegeräte gibt es leider noch keinen Standard.

In diesem Bericht wird zunächst die grundsätzliche Struktur eines Bestrahlungsplanungssystems behandelt, um dann auf die daraus abgeleiteten Modulstruktur der Bestrahlungsplanungssysteme und die zu beachtenden Gesetze und Normen einzugehen. Mit dem TG53 und dem SGSMP- Bericht Nr.7 bestehen bereits ausführliche Protokolle zum Prüfen von Bestrahlungsplanungssys- temen. Vielfach benutzte Fachbegriffe und Abkürzungen finden sich in einem Glossar.

2. Module eines Bestrahlungsplanungssystems

2.1 Grundsätzliches

Das Bestrahlungsplanungssystem (BPS) ist einer der zentralen Arbeitsplätze in der modernen Strahlentherapie. Es ist heute in der Regel in ein Netzwerk zur Kommunikation mit anderen Daten- verarbeitungsprogrammen eingebunden. Daher ist die grundsätzliche Anforderung zunächst die Kompatibilität zu der verwendeten Netzwerkarchitektur und dem verwendeten Netzwerkprotokoll.

Das Standardprotokoll DICOM für Bilddatenübertragung und seine RT (RadioTherapy) Erweite- rung für Strahlentherapie relevante Daten hat eine dominierende Rolle erlangt (siehe auch die Er- läuterungen zu DICOM im Anhang). Wo dieses nicht eingehalten wird, sind speziell konfigurierte 'Links' (Datentransferprogramme) notwendig, um Daten zwischen einzelnen Geräten (z.B. CT, MR, BPS, V&R) zu übermitteln. Daneben existieren auch Datenformate zur Text- und Zahlendatenüber- tragung wie z.B. HL7 (Health Level 7). Diese ermöglichen die Übertragung an ein Krankenhaus Informationssystem (KIS), Speicherung und Auswertung von Text und Zahlendaten wie z.B. Diag- nosen, Arztbriefe, Abrechnungsnummern. Aus Erfahrung ist bei der Vernetzung letztlich immer ein konkreter Test vor Ort entscheidend, ob die Kommunikation zwischen den dort vorhandenen Prog- rammen in ihrer jeweiligen Version auch erfolgreich verläuft.

Das System wird benutzt von Ärzten, medizinisch-technischen Assistenten und Medizinphysikern, wobei letzteren die entscheidende Verantwortung für das BPS zukommt. Diese Überschneidungen erfordern eine Regelung des Zugriffs auf die unterschiedlichen Module bzw. Funktionen eines BPS, indem sie benutzerabhängig gesperrt oder freigegeben werden können, sowie eine Möglich- keit des Informationsaustausches im BPS zwischen den an der Planung beteiligten Personen. Eine Dokumentation der Bearbeiter an einem Bestrahlungsplan (Liste mit Namen, Datum, Uhrzeit und verwendetem Bearbeitungsmodul, bzw. Export an ein externes Gerät oder in eine Datei) erleichtert die Identifikation des zugehörigen Ansprechpartners bei Rückfragen. Darüber hinaus muss z.B.

nach der Konturierung des Zielvolumens oder von Risikostrukturen erkennbar sein, ob die gespei- cherte Kontur durch einen zuständigen Arzt zur weiteren Bestrahlungsplanung autorisiert wurde.

Ebenso muss erkennbar sein, ob ein Bestrahlungsplan und die daraus berechnete Dosisverteilung an den zuständigen Arzt zur Begutachtung weitergeleitet ist oder schon von diesem zur Patienten- bestrahlung freigegeben ist. Bei der Übergabe von Daten des Bestrahlungsplans an das Bestrah- lungsgerät oder andere externe Datenempfänger (z.B. Blockschneidegerät) muss die Planversion zur Prüfung erkennbar sein. Neue Techniken wie die inverse Bestrahlungsplanung erfordern u.a.

eine Festlegung der maximalen Belastung von Risikoorganen, ggf. auch in der Form einer hierar- chischen Gewichtung abhängig vom Optimierungsansatz.

Der Wechsel zwischen einzelnen Bestrahlungsplänen innerhalb und zwischen den Modulen muss auch für verschiedene Patienten schnell erfolgen, um den jeweiligen Stand der Planung mit einem

Arzt diskutieren zu können. Dabei muss der jeweilige Stand der Arbeit individuell mitgesichert wer- den. Eine leicht bedienbare Textkommunikation in Form von Anmerkungen ist vorzusehen. Es soll- te ein besonderes Merkmal oder Hinweis auf die Existenz bzw. Änderung einer solchen Anmer- kung beim Öffnen des Patientendatensatzes erfolgen, damit diese nicht übersehen werden kann.

Die Ergonomie eines Bestrahlungsplanungssystems hat einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die Qualität des Planungsergebnisses. Bei der manuellen Planung muss die interaktive Anpas- sung von Parametern direkt und leicht möglich sein. Bei geometrischen Parametern bietet sich hier eine Eingabe über die Maus an. Der Zugriff auf Funktionen sollte nicht durch eine zu tiefe Ver- schachtelung in Menübaumstrukturen erschwert werden, sondern z.B. durch kontextsensitive Be- legung von Funktionstasten der Maus erfolgen. Eine Bedienung über Tastaturkommandos ist für den schnellen Zugriff auf häufig benutzte Funktionen vorzusehen.

Eine Online-Hilfefunktion, die nicht nur die Definition der einzelnen Menüfunktionen umfasst, son- dern auch Beispiele ihrer Anwendung enthält, um ihre Funktion und Verknüpfung untereinander zu verdeutlichen, ist sehr nützlich bei der Einarbeitung in das Bestrahlungsplanungssystem oder bei selten benutzten Funktionen.

Insgesamt sollten sich oft wiederholende Befehlsfolgen in Form von individuell erstellbaren Makro- oder Skriptbefehlen zusammenfassen lassen, um den Zeitaufwand z.B. für die Erstellung der stan- dardisierten Dokumentation zu einem Bestrahlungsplan zu minimieren.

Die Aufteilung eines BPS in Module ergibt sich aus den Arbeitsschritten einer Bestrahlungsplanung im klinischen Arbeitsablauf. Im Physikmodul werden die Basisdaten festgelegt, die je nach Dosis- berechnungsmodell für die Bestrahlungsplanung notwendig sind. Ebenso werden hier Parameter der Bildgebungs- und Bestrahlungsgeräte definiert. Im Segmentierungsmodul werden Informatio- nen zur Definition des Zielvolumens und der Risikoorgane verarbeitet, wobei dieses Modul auch Bestandteil eines separaten Bildbearbeitungsplatzes sein kann. Im eigentlichen Dosisberechnung- smodul wird der individuelle Bestrahlungsplan des Patienten interaktiv oder auch invers erstellt.

Das Ergebnis wird in einem Evaluationsmodul beurteilt. Nach erfolgter Akzeptierung durch einen berechtigten Arzt und einer Plausibilitätskontrolle durch die Medizinische Physik wird der Plan an das Bestrahlungsgerät und ggf. Blockschneidegerät bei Individualblenden weitergereicht. Die hier- zu notwendigen Ausgaben bzw. Dateiexporte und Archivierung erfolgen im Exportmodul.

2.2 Physikmodul

Die Bestrahlungsplanung erfordert die Kenntnis von Parametern des Bestrahlungsgerätes. Dies sind mechanische Geräteparameter (Gerätedimensionen, Limitierungen der Bewegungsfreiheits- grade, der Bewegungsgeschwindigkeiten, der Dosisleistungsregelung etc.) und Parameter, die die Strahlung in ihrer jeweiligen Anwendung charakterisieren. Diese Parameter werden entweder vom Hersteller des Bestrahlungsgerätes in seiner Übergabespezifikation angegeben oder sind mit ge- eigneten Hilfsmitteln zu bestimmen.

Der Hersteller eines BPS muss Angaben zu Umfang und Format der für die Dosisberechnung notwendigen Parameter angeben und wie sie ggf. aus gemessenen Daten zu ermitteln sind. Diese Aufstellung sollte auch Empfehlungen und notwendig zu beachtende Randbedingungen bei der Messung dieser Parameter enthalten (Messtiefe, Wasser- oder Festkörperphantom, Messkam- mergröße und -typ).

Von nicht unerheblicher Bedeutung für die spätere Beurteilung von berechneten Bestrahlungsplä- nen ist die Kenntnis über systemimmanente Berechungsungenauigkeiten z.B. für tangentiale Be- strahlungstechniken, Bestrahlung von Gebieten mit hohen Gewebeinhomogenitäten (Luft, Kno- chen), exzentrische Bestrahlungsfelder, Keilfilterfelder etc. Die Implementierung von geometri- schen Limits des Bestrahlungsgeräts sollte die Überprüfung der allgemein am Patient realisierba- ren Einstellparameter (mit/ohne: Zubehörhalter, Tragplatte, Maskenhalterung, Tischanbauten/- umbauten) zur Bestrahlung umfassen. Wird die Implementierung der Basisdaten nicht vom Hers- teller des BPS vorgenommen, so sind geeignete Importfunktionen und Eingabemasken für die jeweiligen Parameter notwendig. Eine grafische Darstellung der eingegebenen Daten sowie Ver- gleiche der daraus resultierenden Berechnungen von Testparametern mit Referenzwer- ten/Messungen (Tiefendosisverteilungen (mit/ohne Keilfilter), Dosisquerverteilung (mit/ohne Keilfil- ter), totaler Streufaktor (engl.: output factor)), muss ebenfalls gegeben und mit Ausdrucken zur Abnahmeprüfung dokumentierbar sein. Bei diesem Vergleich von gemessenen Daten mit Berech- nungsergebnissen des BPS für die entsprechende Feld- und Phantomkonfiguration ist bei der Be- wertung der auftretenden Differenz der Dosis zwischen Bereichen niedriger und hoher Dosisgra- dienten zu unterscheiden [van Dyke, 1993]. Da die Differenzen im Bereich steiler Dosisgradienten (typ. An der Feldgrenze, Penumbrabereich) schon bei kleinen Positionsverschiebungen große Werte annehmen können, ist hier zur Beurteilung die notwendige Positionsverschiebung der Bere- chungsdaten bis zur Übereinstimmung (‚distance to agreement’) aussagekräftiger für die Beurtei- lung des BPS.

Die Basisdaten sind nach Abschluss der Evaluation gegen unbefugten Zugriff oder Änderung zu schützen. Wünschenswert sind darüber hinaus Datenbanken bei den Herstellern von BPS mit den Basisdaten bereits installierter Systeme, die eine übergeordnete Konsistenzprüfung bei vergleich- baren Bestrahlungsgeräten (Hersteller, Strahlungsqualität, Dosiskalibrierung) erlauben.

2.3 Segmentierungsmodul

Die Berechnung eines Bestrahlungsplanes benötigt Informationen über die Anatomie des Patien- ten und das Zielvolumen, sowie seiner Lagerung bei der Bestrahlung. Dies umfasst in der Telethe- rapie z.B. mindestens die Feldgrößenparameter, Fokus-Haut-Abstand und die Tiefe des Dosis- Referenzpunktes. In zunehmendem Maße werden heute Computerröntgentomographie (CT)- Bilddatensätze zur Berücksichtigung individueller anatomischer Gegebenheiten des Patienten bei der Berechnung eines Bestrahlungsplanes verwendet. Diese können bei der Zielvolumendefinition ergänzt werden durch angepasste Korrelation von Bilddaten aus Ultraschall, MR, PET, Angiogra- phie oder digitalisierten Röntgen- oder Verifikationsfilmaufnahmen. Das BPS muss dazu in seinem Segmentierungsmodul über geeignete Schnittstellen verfügen, um diese Bilddaten einlesen und darstellen zu können. Hierzu gehört die DICOM-Fähigkeit, die Berechnung von digital rekonstruier- ten Röntgenbildern (DRR) und ein Filmscanner ausreichender Qualität. Durch eine geeignet defi- nierbare Transformationsfunktion zur Anpassung der Bilder in drei Dimensionen bei Volumendaten muss eine leicht handhabbare Korrelation der Daten gegeben sein, die bei der Konturierung der Ziel- und Risikovolumina verwendet werden kann. Diese Korrelation sollte automatisch erstellt werden und nur geringe manuelle Korrekturen erfordern. Durch die derzeitige Entwicklung kombi- nierter PET-CT-Scanner ist zu erwarten, dass neben der rein anatomischen Bildinformation zu- nehmend auch funktionale Bildgebungsmodalitäten bei der Festlegung des Zielvolumens zur Ver- fügung stehen werden. Das BPS muss dazu geeignete Darstellungsmöglichkeiten, z.B. stufenlose Überblendung zwischen anatomischer und funktionaler Bildmodalität, zur Verfügung stellen.

Die Segmentierung charakteristischer Konturen (Außenkontur, Lunge, Knochen) sollte automa- tisch erfolgen können. Expertensysteme zur Bestimmung von VOIs sind wünschenswert, um eine bessere Zuverlässigkeit zu erreichen. Die definierten Konturen sollten durch Import- /Exportfunktionen nach einheitlichem Standard (DICOM) auf andere Systeme übertragbar sein, damit z.B. Vergleichsberechnungen möglich sind. Die Mindestanforderung an die Segmentie- rungsfunktion ist eine Volumetrie der konturierten Organe als Maßzahl zur Orientierung. Darüber hinaus kann eine Bibliothek von Standardstrukturen aufgebaut werden, mit denen die individuelle Morphologie quantitativ verglichen werden kann. Hilfreich für den Arzt wäre darüber hinaus die Bestimmung einer Infiltrationszone aus dem Überlapp des klinischen Zielvolumens mit benachbar- ten Strukturen als Information zum Ausbreitungstyp und –grad des Tumors. Hierbei könnten zu- künftig weitere diagnostische Daten aus anderen Untersuchungen zur Tumorbestimmung des Pa- tienten via Datenvernetzung eingebunden werden und direkt im Segmentierungsmodul visualisiert werden.

Da die jeweilige Bildgebung immer nur eine Momentaufnahme der Patientenanatomie darstellt, ist die Berücksichtigung der Organbeweglichkeit bei der Segmentierung von großer Bedeutung [ICRU

62]. Dies impliziert die Möglichkeit der Überlappung von Organkonturen aufgrund ihrer Beweglich- keit z.B. mit der Atembewegung des Patienten oder der Herzpulsation. Hier finden standardisierte Aufnahmetechniken z.B. in eingeatmetem Zustand Anwendung, die durch Einzelaufnahmen in charakteristischen Schnittpositionen von der jeweils entgegengesetzten Lage ergänzt werden können. Dieser individuellen Variabilität der Kontur ist der Positionierungsfehler bei der Bestrah- lung überlagert und muss bei der Segmentierung durch eine entsprechende Vergrößerung der anatomischen Kontur als Sicherheitssaum berücksichtigt werden. Die vorstehenden Punkte gelten insbesondere auch ausdrücklich für die Bestimmung des Planungszielvolumens [ICRU 50 & 62, DGMP Bericht 11/DEGRO Leitlinie P1].

Bei der Segmentierung für ein inverses Optimierungsprogramm zur intensitätsmodulierenden Be- strahlungstechnik (IMRT) sind zusätzliche Anforderungen zu erfüllen. Z.B. ist eine graphische Ein- gabe der Dosis-Volumen-Randbedingungen („Dose Volume Constraints“, DVC) in absoluten Dosi- seinheiten und die Definition einer Rangordnung zwischen Risikoorganen und Zielvolumina not- wendig. Des Weiteren erfordert der Optimierungsalgorithmus i.A. die Definition von ‚Straffunktio- nen‘ im Rahmen eines biologischen Modells für Über- und Unterdosierungen der in die Optimie- rung einbezogenen Objekte.

Neben den rein anatomiebezogenen Funktionen ist eine leicht bedienbare Kommunikations- und Informationsmöglichkeit für Hinweise auf gewünschte Bestrahlungstechniken oder Schonung von Risikostrukturen in vorgesehenen Eingabemasken bzw. Freitextfeldern notwendig. Diese Texte müssen auch Bestandteil der Dokumentation der Bestrahlungsplanung sein.

2.4 Dosisberechnungsmodul

2.4.1 Teletherapie

Das Dosisberechnungsmodul ist die zentrale Komponente in der Erstellung eines Bestrahlungs- plans für einen Patienten. Es muss sichergestellt sein, dass die dort ausgeführten Berechnungen innerhalb bekannter Fehlergrenzen korrekt ausgeführt und angezeigt werden. Dabei kann eine einfache Zentralstrahl- oder eine komplexere Dosisberechnung in zwei oder drei Dimensionen angewendet werden.

Bei der Zentralstrahlberechnung werden nur einfache Parameter berücksichtigt (Feldgröße, Asymmetrie, Dosierungstiefe, Fokus-Haut-Abstand, Ausblockung, Individualblendenträgerfaktor, Keilfilterfaktor, Bolusmaterial und -dicke, Durchstrahlungsweg in Lunge oder Knochen) und hie- raus die erforderlichen Maschinenparameter für die Dosierung berechnet. I.A. werden hier nur Vorgaben der ärztlichen Bestrahlungsverordnung ohne Optimierung umgesetzt, bei der in der Re- gel nur die Dosisspitze zur Beurteilung von Risiken angegeben wird. Berechnungsgrundlage sind hier gemessene prozentuale Tiefendosisverteilung und der totale Streufaktor (engl.: output factor).

Programme zur Berechnung von Spezialtechniken wie z.B. Ganzkörperbestrahlungen oder Proto- nen-/Neutronenbestrahlungen nehmen aufgrund ihrer besonderen Bestrahlungsbedingungen eine Sonderstellung ein, deren Bestrahlungsplanung hier nicht allgemein erfasst werden kann. Es wird empfohlen, mit den entsprechenden DGMP-Arbeitskreisen hierzu Kontakt aufzunehmen.

Eine dreidimensionale Bestrahlungsplanung kann interaktiv oder mit inversen Techniken erfolgen.

Erstere findet überwiegend bei standardisierten Bestrahlungstechniken mit Stehfeld- oder Bewe- gungsbestrahlungen durch Photonen- und/oder Elektronenstrahlung Anwendung. Hier sind neben den geometrischen Einstellparametern (Tisch-, Tragarm- und Kollimatorwinkel, Feldgröße und Fokushautabstand) die Strahlfeldmodifikatoren Keil und Individualblenden (gegossene Blöcke oder Lamellenblende), ggf. hinzugefügtes Bolusmaterial, sowie die relative Gewichtung bei Mehrfelder- techniken als Parameter zur Optimierung der Dosisverteilung vorhanden. Die Rechenzeit, bis eine Änderung in der Isodosendarstellung nach einer Änderung von Parametern sichtbar wird, sollte unter einer Minute liegen. Eine automatische Anpassung des Berechnungsgitters an die vorgege- bene Zielvolumengröße ist zur korrekten Darstellung der Dosisverteilung notwendig. Ebenso ist die Wahl des Dosis-Referenzpunktes oder des Normierungsverfahrens gemäß nationaler und internationaler Richtlinien [ICRU 50, ICRU 62, DGMP-Bericht Nr. 11/DEGRO Leitlinien P1] ent- scheidend. Das Bestrahlungsplanungssystem sollte eine Überprüfung der Lage des Referenz- punktes enthalten, damit er nicht in Dosisgradienten oder Dichtesprüngen des Gewebes gelegen ist und ggf. eine Warnung erfolgt.

Bei invers geplanten wie z.B. intensitätsmodulierenden Bestrahlungstechniken (IMRT) werden Parameter vorgegeben, welche die optimale Dosisverteilung beschreiben. Die Eingangsparameter können einfache Dosisschranken, Solldosiswerte, Dosis-Volumen-Randbedingungen, oder Dosis- Wirkungsbeziehungen beinhalten. Darüber hinaus sollten die Algorithmen in der Lage sein, Infor- mationen über die räumliche Verteilung der Tumorzellen sowie physiologische Parameter (Durch- blutung/Sauerstoffversorgung) in Hinsicht auf eine biologisch optimierte Bestrahlungsplanung zu berücksichtigen. Daraus wird über ein entsprechendes Planungsmodul eine Fluenzmatrix für die jeweiligen Bestrahlungsfelder ermittelt, die wiederum mit Hilfe eines sog. Sequenzierers in Befehle zur Steuerung eines MLC (dynamisch oder in ‚Step-and-Shoot’ Technik) umgewandelt werden.

Neben MLC sind auch andere Realisationen, wie Kompensator oder gescannter Strahl denkbar.

Die technischen Randbedingungen des Bestrahlungsgerätes sind zu berücksichtigen. Eine einfa- che und übersichtliche Eingabe und Darstellung der Parameter ist wesentlich. Besonders hilfreich sind hier Bibliotheken von Standardtechniken und Parametersätzen für die inverse Bestrahlungs- planung (z.B. Geometrie der Einstrahlrichtungen, Grenzwerte für die Dosis und das Volumen), die den individuellen Techniken der jeweiligen Abteilung angepasst definiert werden können. Soweit hinsichtlich Dosis-Volumen-Randbedingungen optimiert wird, sollten die während des Optimie- rungsprozesses berechneten Dosis-Volumen-Histogramme angezeigt werden und eine Möglich- keit der interaktiven Änderung der Dosis-Volumen-Randbedingungen bestehen. Hier ist eine hohe

Rechengeschwindigkeit aufgrund der Komplexität der Berechnungen von besonderer Bedeutung.

Falls die berechnete Dosisverteilung starke Schwankungen aufweist, ist die Wahl eines Referenz- punktes außerhalb von lokalen Dosisgradienten schwierig. Daher sind alternative Normierungs- konzepte z.B. die Normierung auf den Dosismedian im Zielvolumen notwendig. Dabei ist eine Dar- stellung der berechneten Isodosen wahlweise relativ oder absolut wünschenswert.

Weiter sind allgemein Hilfsmittel zur Erstellung von individuellen Blenden- und Lamellenblenden- konturen aus segmentierten Konturen, sowie Analysehilfsmittel für berechnete Dosisverteilungen (Isodosendarstellung, Dosismaximumspunkt lokal/global, Punktdosisbeiträge einzelner Bestrah- lungsfelder, Dosis-Volumen-Histogramme) notwendig.

2.4.2. Brachytherapie

Herkömmliche Planungsmodule für die Brachytherapie dienten dazu, Isodosen und Punktdosis- werte um standardisierte Applikatoren herum darzustellen. Moderne Systeme sind zu den in der Teletherapie gebräuchlichen 3-D Systemen gleichwertig. Allerdings sind einige Besonderheiten zu beachten. Dazu zählen die Applikatorrekonstruktion, Optimierungsverfahren, auch für Implantate, Algorithmen zur Berechnung der Dosisverteilung und die Überlagerung der Dosisverteilung mit der der Teletherapie. Neben der Afterloading-Technik, bei der zumeist als High Dose Rate Strahlen- therapie (HDR) die Strahlungsquelle nur temporär in den Patienten eingebracht wird, haben Seed-Implantationstechniken, bei denen viele kleinere umschlossene Strahlungsquellen perma- nent im Patienten verbleiben als Low Dose Rate Strahlentherapie (LDR), insbesondere in der Prostatabehandlung größere Bedeutung. Für beide Techniken gelten daher in der Anwendung unterschiedliche Voraussetzungen.

Afterloadingtechnik:

Applikatorrekonstruktion

Hier sind drei verschiedene Stufen der Entwicklung unterscheidbar:

1. Eingabe der Koordinaten mittels Tastatur, 2. Digitalisierung aus Bilddaten mittels der Maus,

3. Automatisches Erkennen von Applikatoren mittels Methoden der Objekterkennung aus der Bild- verarbeitung.

Die Probleme sind denen bei der Segmentierung von Organen ähnlich. Die Geometrien der Appli- katoren sind jedoch meist einfacher. Ein starrer Applikator läßt sich z.B. einfach mit dem entspre- chenden Bild lokalisieren. Bei komplexeren, flexiblen Implantaten sind Hilfsmittel, wie die gleichzei- tige Darstellung projektiver, tomographischer und 3-dimensionaler Bildinformationen notwendig.

Optimierungsverfahren

Die Berechnung von Verweilzeiten einer Afterloadingquelle aus den Dosisvorgaben an beliebigen Punkten, also die inverse Planung, ist in der Brachytherapie längst klinische Routine. Eine homo- gene Dosisverteilung ist näherungsweise nur auf einer Hyperebene, z.B. der Zielvolumenoberflä- che erzielbar. Dabei ist eine möglichst homogene Verteilung im Zielvolumen als Nebenbedingung zu beachten. Dies wird am einfachsten durch Glättung und eine obere Grenze für die Verweilzei- ten erzielt.

Seedimplatationstechnik:

Bei der typischen Anwendung der Seedimplantationstechnik zur Bestrahlung der Prostata wird eine lokalisierte Serie von Ultraschallschnittbildern benutzt, um das gewünschte Zielvolumen zur Bestrahlung zu bestimmen. Weitere Bilddaten wie CT, MR und SPECT sollen dabei durch Bildfu- sionsalgorithmen zur Zielvolumendefinition ebenfalls zur Verfügung stehen. Aufbauend auf einem regelmäßigen Gitter von Positionen der Implantationsnadeln wird dazu die geometrische Vertei- lung der radioaktiven Strahlungsquellen („Seeds“) einer bestimmten Aktivität berechnet, um die beabsichtigte Gesamtdosis der Therapie im Zielvolumen zu erreichen. Diese Planung wird als

‚Pre-Planning’ vor der eigentlichen Implantation durchgeführt, da die hierzu benötigte Anzahl von Strahlungsquellen i.A. erst bestellt werden muss, weil diese zumeist eine kurze Halbwertszeit be- sitzen (z. B. ¹²⁵I mit 60,14 Tagen) und die Aktivität bei der Applikation die Dosis der Strahlenthera- pie des Patienten bestimmt. Bei der operativen Implantation wird quasi in Echtzeit, basierend auf einer intraoperativen Ultraschallbildgebung mit einem am Patienten fixierten ‚Template’ des Ras- ters für die Implantationsnadeln die jeweilige Dosisverteilung berechnet. Die Zahl und Position der aktuell benötigten Strahlungsquellen nun bekannter Aktivität zur Erzeugung der gewünschten Do- sisverteilung wird nun erst endgültig bestimmt und die Implantationsnadeln mit den Strahlungs- quellen vorbereitet. Da die Position der Strahlungsquellen bedingt durch die invasive Methode von dieser Planung abweichen kann, ist eine Überwachung der endgültigen Position der Strahlungs- quellen z.B. durch orthogonale Röntgenaufnahmen zu verifizieren. Das BPS sollte hierbei in der Lage sein, sofort aus Abweichungen resultierende neue Dosisverteilungen aufgrund dieser Bild- gebung zu berechnen und entsprechende Korrekturen bei der Positionierung weiterer Strahlungs- quellen vorzuschlagen.

Das BPS sollte ebenfalls die endgültige Dosisverteilung aus CT- und MR-Bilddaten bestimmen können, die einige Zeit nach der Implantation aufgenommen wurden, um eine bessere Abschät- zung der Langzeitposition der Strahlungsquellen und der daraus resultierenden Dosisverteilung zu berücksichtigen (Post-Planning).

Berechnung der Dosisverteilung

Hier unterscheiden sich die einzelnen Applikationstechniken grundsätzlich nicht. Die Verfahren zur Berechnung der Dosisverteilung differenzieren sich durch die aus dem jeweiligen Rechenaufwand resultierende erreichbare Genauigkeit. Neben dem Abstandsquadratgesetz ist die Streuung und Schwächung der Strahlung im Patienten und die Anisotropie der Dosisverteilung hervorgerufen durch die (Zylinder)-form des Strahlers zu berücksichtigen. Neben analytischen Verfahren beste- hend aus einer Fitfunktion an die Dosisverteilung im Wasser bietet sich insbesondere aufgrund des vergleichsweise hohen Anteils an vielfach gestreuten Photonen die Monte-Carlo Methode zur Berechnung an. Hierbei sind zwei Vorgehensweisen denkbar:

1.) Es wird eine Dosisverteilung im unendlich großen Wasserphantom berechnet. Diese wird dann mit entsprechendem Gewicht für jede Verweilposition zur Gesamtdosisverteilung im Patienten ad- diert.

2.) Die Dosisverteilung wird im Patientenmodell direkt berechnet.

Der hohe Streubeitrag führt beim Vorgehen nach Punkt 1 zu großen systematischen Fehlern, in- sbesondere in der Nähe von Inhomogenitäten. Moderne Rechner erlauben es jedoch, Monte-Carlo Rechnungen individuell für jeden Plan durchzuführen. Hier ist es von Vorteil, dass der numerisch aufwendige Elektronentransport für in der Brachytherapie übliche Photonenenergien vernachläs- sigbar ist. Somit können auch Dosiswerte in der Nähe größerer Dichteschwankungen zuverlässig berechnet werden. Ein aufwendigeres analytisches Modell zur besseren Berücksichtigung von Streuung analog den Punktstreufunktionen in der Teletherapie erscheint für die Brachytherapie keine Vorteile gegenüber der Monte-Carlo Rechnung zu haben.

Überlagerung der Dosisverteilung mit der der Teletherapie

Neben den allgemeinen Problemen beim Zusammenführen verschiedener Datensätze, ist die Nichtlinearität des strahlenbiologischen Effekts zu beachten. Planungssysteme sollten die Mög- lichkeit bereitstellen, dazu eine beliebige Funktion zu benutzen.

Besondere Systeme

Obwohl unabhängig vom Hersteller eines Applikationssystems die Planungsarbeit immer die Glei- che ist, nämlich die Bestimmung einer Dosisverteilung aus einer gegebenen Quellverteilung, oder umgekehrt, haben sich bisher herstellerunabhängige Systeme nicht bewährt. Die Planungssyste- me beherrschen leider oft nur das Applikationssystem eines Herstellers und sind darüber hinaus häufig auch noch nur für ganz spezielle Applikationen gemacht worden. Dies liegt an den breit gefächerten Angeboten an Strahlern und Applikationstechniken. Es existieren z.B. Systeme für Augenplaques, Prostataspickungen, oder für die intravaskulare Brachytherapie. Es wird hier auf Literatur, wie z.B. den DGMP Bericht 16 und für Anfragen auf den AK 18 Physik der endovasalen und Augentumor-Brachytherapie der DGMP verwiesen.

2.5 Evaluationsmodul

Die Visualisierung dreidimensionaler Dosisverteilungen verdient in einem 3D-Planungssystem be- sondere Beachtung, da sie die Grundlage für die Optimierung und die Dokumentation des Planes bildet. Auch in der 3D-Planung erfolgt die Darstellung dreidimensionaler Dosisverteilungen häufig durch die aus der 2D-Planung bekannten Form von relativen und absoluten Isodosenlinien oder halb-transparenten farbcodierten Flächen, die den transversalen CT-Schnittbildern überlagert wer- den.

Eine Erweiterung dieses Darstellungsverfahrens ist die Isodosendarstellung im Rahmen einer mul- tiplanaren Rekonstruktion (MPR) mit frei definierbarer Schnittführung. Aufgrund der Komplexität bei der multiplanaren Bildgebung muss das Planungssystem geeignete und möglichst intuitive Funktionen zur Navigation im 3D-Bilddatensatz und zur Auswahl der Schnittebenen zur Verfügung stellen. In den rekonstruierten Schnittbildern muss neben der Dosisverteilung auch die segmentier- ten Strukturen (z. B. als Konturen oder halb-transparente Farbflächen) sowie die Anordnung der Bestrahlungsfelder computergraphisch dargestellt werden können. Notwendig zur Bewertung und Auswahl der Bestrahlungstechnik ist eine vergleichende Darstellung alternativer Dosispläne, z. B.

durch Simultandarstellung der resultierenden Dosisverteilungen in definierbaren Schnittebenen auf dem Bildschirm.

Die Genauigkeit einer Dosisberechnung hängt neben den Grunddaten über das Bestrahlungsgerät sehr stark von dem individuellen Patientendatensatz (Inhomogenitäten) und der jeweiligen Be- strahlungstechnik ab. Gerade auch für die Beurteilung eines Bestrahlungsplanes durch einen Arzt ist die optionale Kenntlichmachung von Bereichen der Dosisberechnung wünschenswert, in denen mit einem gegenüber dem übrigen Dosisberechnungsbereich erhöhten Fehler zu rechnen ist (z.B.

Dosisaufbaubereich; Inhomogenitätsgrenzen). Es ist naheliegend, dass dieser Fehler nicht genau angebbar ist, sonst könnte er im jeweiligen Dosisberechnungsalgorithmus berücksichtigt werden.

Er sollte jedoch z.B. durch eine besondere Farbhinterlegung/Schraffur kenntlich gemacht werden können. Ebenso sollte auf der Darstellung der Dosisverteilung das Berechnungsgitter und die dar- aus entstehenden Interpolationsfehler vermerkt sein. Die Abweichung der Berechnungen des Be- strahlungsplanungssystems für ein bestimmtes Bestrahlungsgerät zu Evaluationsmessungen bei der Abnahmeprüfung kann eine Richtgröße für das systematische Berechnungsfehlerintervall sein.

Dies soll sicherstellen, dass in u.U. kritischen Bereichen der mögliche Fehler der Dosisberechnung nicht übersehen wird.

Charakteristisch für ein 3D-Planungssystem ist die Möglichkeit zur Rekonstruktion eines dreidi- mensionalen Modells des Patientenkörpers, z.B. auf der Grundlage segmentierter anatomischer Strukturen in Form von Netzgittern (Wireframes), schattierten Oberflächen (Ray-Tracing Verfah- ren) oder auch als Voxel-Graphik durch geeignete Aufbereitung der volumetrischen CT-

Bildinformation. Durch Zuordnung von verschiedenen Transparenzen lassen sich auch interne (verdeckte) Strukturen visualisieren. Diese Form der Darstellung erlaubt beliebige Beobachtungs- perspektiven auf den Patientenkörper und seiner Teilvolumina. Durch simultane graphische Dar- stellung der Bestrahlungsfelder lassen sich in einem 3D-Modell auch komplexe räumliche Feldkon- figurationen, z.B. nicht-koplanare Bestrahlungstechniken, veranschaulichen. Das Planungssystem muss den Anwender dabei durch intuitiv erfassbare räumliche Orientierungshilfen sowie graphi- sche und numerische Eingabefunktionen zur Festlegung der Perspektive unterstützen.

Im Rahmen einer 3D-Rekonstruktion tritt anstelle von Isodosenlinien eine geschlossene räumliche Isodosenfläche, die z. B. als Netzgitter oder halb-transparente Oberfläche ein frei definierbares Isodosenniveau repräsentiert. Dieses Darstellungsverfahren ermöglicht einen globalen Überblick über die 3D-Dosisverteilung, erfordert aber stets eine komplette volumetrische Dosisberechnung über den gesamten CT-Datensatz. Damit steigt auch der Zeitaufwand für die interaktive Optimie- rung des Bestrahlungsplanes auf der Grundlage einer 3D-Rekonstruktion. Die Leistungsfähigkeit der zugrundeliegenden Hardware und geschwindigkeitsoptimierte Berechnungsverfahren stellen in diesem Zusammenhang wichtige Randbedingungen dar.

Neben der Visualisierung der 3D-Dosisverteilung stellen Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) ei- nes der wichtigsten Hilfsmittel für die Bewertung eines Therapieplanes dar. In der differentiellen Form geben DVH die Häufigkeitsverteilung diskretisierter Dosiswerte innerhalb einer segmentier- ten Struktur (z. B. dem Zielvolumen oder einem Risikoorgan) wieder. In der - häufiger verwendeten - integralen (kumulativen) Form repräsentieren DVH die Summe aller Volumenelemente einer Struktur, in denen bestimmte Dosiswerte überschritten werden. Die Bedeutung der DVH ist darin zu sehen, dass mit ihnen der Informationsgehalt der dreidimensionalen Dosisverteilung zum Zweck der Übersichtlichkeit reduziert wird. DVH eignen sich in besonderer Weise zum schnellen Erkennen unterdosierter Bereiche im Zielvolumen und Überschreitungen der Toleranzschwellen in Risikoorganen. Aufgrund fehlender Ortsinformation im DVH ist zur Lokalisation und Beurteilung solcher Bereiche eine Visualisierung der dreidimensionalen Dosisverteilung weiterhin unverzich- tbar. Eine Verknüpfung zwischen der DVH-Darstellung und den jeweiligen Dosisvoxeln durch eine Markierungsfunktion ist daher wünschenswert, die eine Verbindung zur Volumendosisdarstellung realisiert [Kessler et al. 1994]. Ein weiterer Ansatz zur Beurteilung der Anpassung der Dosisvertei- lung an das PTV ist der Konformationsindex (CI, Conformity Index). Die meist verwendete Form ist die Definition in ICRU 62 bzw. [Knöös 1998] als der Quotient aus dem Volumen des PTV VPTV und dem Volumen, das die minimale Behandlungsisodose (typisch 95%, VTreatedVolume‘) einschließt. Da- bei wird eine vollständige Umschließung des PTV als Bedingung vorausgesetzt:

PTV ume TreatedVol

V CI =V

Eine alternative Definition bezeichnet als ‚new conformity index‘ bezieht die Schnittmenge dieser beiden Volumina (= V_TreatedPTV) mit ein, um die Bewertung der Konformität der Dosisverteilung zu präzisieren [Paddick 2000]:

PTV ume TreatedVol

TreatedPTV

V V

CI V

new = ² ⋅

Die Verbesserung der Konformität im Sinne des ursprünglichen CI hat zur direkten Konsequenz, dass externe Lagerungsvariationen und innere Organbeweglichkeiten in stärkerem Ausmaß be- rücksichtigt werden müssen. Dies kann in einem Ansatz durch entsprechende Sicherheitssäume im PTV [ICRU 62] geschehen, wünschenswerter ist jedoch die individuelle Anpassung des Be- strahlungsplanes an die momentane Lage und Ausdehnung des Zielvolumens im Patienten bei jeder Bestrahlung, um eine weitere Schonung von Risikoorganen und Normalgewebe zu errei- chen. Eine enge Verknüpfung des Bestrahlungsplanungssystems mit den Lagerungsverifikations- systemen an den Bestrahlungsgeräten ist dazu Voraussetzung. Es sind Verfahren der Bilderken- nung notwendig, die die aktuelle Position und Ausdehnung des Zielvolumens anhand von Markern oder internen Strukturen automatisch erkennen und an das Bestrahlungsplanungssystem übermit- teln können. Dort wird ein aktualisierter Bestrahlungsplan erstellt und zurück übermittelt. Dieser Bestrahlungsplan kann eine einfache Lagerungskorrektur umfassen, aber auch eine vollständige Neuberechnung der Bestrahlungsparameter. Hierbei ist die notwendige Plausibilitätsprüfung des modifizierten Bestrahlungsplanes vor seiner Durchführung am Patienten sicherzustellen.

Für besondere Bestrahlungspläne oder bei der Einführung neuer BPS oder Bestrahlungstechniken kann eine Überprüfung der Daten durch den direkten Vergleich mit Messungen erforderlich sein.

Ein möglicher Ansatz zur Visualisierung der Güte der Übereinstimmung zwischen zwei Dosisda- tensätzen ist der γ-Index [Low 1998], ein Qualitätsindex, der die Differenz der Dosiswerte in einer gegebenen Position sowie die Ortsdifferenz bis zur Übereinstimmung der Dosiswerte (siehe auch [Van Dyke 1993]) zu einem gemeinsamen Wert vereinigt. Abhängig von vorgebbaren Akzeptanz- kriterien der Dosis- bzw. Ortsdifferenz kann damit ein einziger Wert zu jedem Berechngungs- bzw.

Messpunkt bestimmt werden, der für γ > 1 eine Überschreitung dieser Akzeptanzkriterien signali- siert. Durch z.B. eine farbkodierte Auftragung zusammen mit den Dosiswerten der Berechnung läßt dieser sich grafisch integriert darstellen und ermöglicht eine schnelle Lokalisierung von Punk- ten, in denen die Akzeptanzkriterien verletzt werden.

Eine Berechnung von Absolutwerten für die "Tumor Control Probability" (TCP) und die "Normal Tissue Complication Probability" (NTCP) anhand strahlenbiologischer Modelle unter Einbeziehung von Dosis-Wirkungs-Beziehungen und Volumeneffekten ist gegenwärtig - aufgrund des Fehlens klinischer Daten - noch nicht befriedigend möglich. Ein weiterer biologischer Bewertungsparameter ist die Equivalent Uniform Dose (EUD) [Niemierko 1997]. Der EUD-Wert repräsentiert die Tumor-

dosis, die - bei ideal homogener Verteilung im Zielvolumen - zur gleichen TCP führen würde, wie die tatsächlich resultierende i.A. inhomogene Dosisverteilung.

Biologische Modelle sind derzeit Gegenstand intensiver Forschung, so daß in Zukunft mit einer Zunahme der Bedeutung biologischer Optimierungskriterien in der Bestrahlungsplanung zu rech- nen ist.

2.6 Exportmodul

Voraussetzung zur korrekten Umsetzung des Bestrahlungsplanes am Patienten ist eine vollständi- ge und ausführliche Dokumentation des Planes. Der Mindestumfang der Informationen bei der Dokumentation des Bestrahlungsplanes ist in DIN 6827-1 "Protokollierung bei der medizinischen Anwendung ionisierender Strahlen" festgelegt (siehe auch Abschnitt 3.1 Strahlenschutz). Die in der Darstellung der Ergebnisse verwendete Nomenklatur muss sich nach nationalen [DIN 6814, DGMP Bericht Nr. 11/DEGRO Leitlinien P1] bzw. internationalen Empfehlungen [z.B.

ICRU50/ICRU62] richten.

2.6.1 Datenausgabe in analoger Form

Wichtig ist in diesem Zusammenhang das Bestrahlungsprotokoll, das - in ausgedruckter Form - administrative Daten (z.B. zur eindeutigen Patientenidentifikation), die ärztliche Dosisverordnung, alle Feldparameter sowie dosimetrische und geometrische Kontrollparameter (z.B. Fokushautab- stand, effektive Feldgröße, radiologische Tiefe des Dosisreferenzpunktes, Lokalisationsaufnah- men) zur unabhängigen Verifikation der Monitoreinheiten umfassen muss. Zumeist wird das Pro- tokoll nur in englischer Sprache und mit geringen Konfigurationsoptionen erstellt. Wünschenswert ist eine vollständig benutzerdefinierbare Gestaltung des Protokolls, das auch in deutscher Sprache ausgegeben werden kann, um eine leichte Verständlichkeit für alle an der Durchführung der Strah- lentherapie beteiligten zu ermöglichen. Umfasst die Ausgabe mehrere Einzelblätter, so müssen diese eindeutig zuzuordnen sein. Die Dokumentation der Dosisverteilung erfolgt in analoger Weise zum vorangegangenen Abschnitt als maßstabsgetreuer und hochauflösender Farbausdruck der Isodosendarstellung in repräsentativen Schnitten und durch Ausgabe der Dosis-Volumen- Histogramme für das Zielvolumen und die relevanten Risikoorgane. Bei allen maßstabsgerechten Ausgaben sollten Test- und Korrekturprogramme zur Erkennung und Behebung von Maßstabsver- zerrungen auf dem Ausgabemedium in das System implementiert sein.

Charakteristisch für eine 3D-Planung ist der Einsatz irregulärer Felder zur konformalen Bestrah- lung, realisiert durch Abschirmblöcke oder Lamellenblende (Multi-Leaf-Collimator, MLC). Zur Do- kumentation von Form und Lage der Blöcke bzw. der Positionen der Lamellen des MLC ist eine Ausgabe aus der Quellenperspektive (Beam's Eye View, BEV) in frei definierbarer Skalierung (z.B.

in Satellitenträger- oder Patientenebene) notwendig. Die BEV vermittelt gleichzeitig einen Über-

blick über die Topologie von Zielvolumen und Risikoorganen und erlaubt damit eine Plausibilitäts- kontrolle für die gewählten Einstrahlrichtungen und Feldformen.

Als ergänzende Darstellung sind Digital Rekonstruierte Radiographien (DRR) wertvoll. Bei der Er- zeugung des DRR wird, ausgehend von der punktförmigen Quelle des divergenten Strahlenbün- dels, auf der Grundlage der Dichteinformationen des CT-Würfels, ein Projektionsbild berechnet, das ein reales Röntgenprojektionsbild simuliert. Die virtuelle Simulation ist ein umfangreicher Pro- zess, der deutlich mehr als nur ein simuliertes Röntgenbild erfordert. Das DRR eignet sich - aus- reichende Bildqualität vorausgesetzt - als Referenzbild bei einer konventionellen Simulation und bei der Verifikation der Bestrahlungsfelder am Therapiegerät. Die Bildqualität des DRR hängt ent- scheidend von den Parametern bei der CT-Datenaufnahme (d.h. Tischvorschub und Schichtdicke) und dem verwendeten DRR-Rekonstruktionsalgorithmus ab. Für eine zufriedenstellende Bildquali- tät sind kleine Schichtdicken und –abstände (weniger als 1 cm) erforderlich. Das führt zu einer Zunahme des zu speichernden CT-Datenvolumens, für das das Planungssystem adäquate Kapa- zitäten und Archivierungsmedien zur Verfügung stellen muss. Die Parameter bei der DRR- Rekonstruktion, die den funktionalen Zusammenhang zwischen den Hounsfield-Einheiten der CT- Daten und dem Strahlabsorptionsvermögen herstellen, müssen leicht an den geplanten Verwen- dungszweck, z.B. als Referenzbild zur Verifikation am konventionellen Simulator (mit hohem Weichteil-Knochen-Kontrast) oder am Bestrahlungsgerät (mit geringem Weichteil-Knochen- Kontrast), anzupassen sein. Das Planungssystem muss den Anwender durch geeignete Funktio- nen bei der Anpassung der DRR-Rekonstruktionsparameter unterstützen. Die Festlegung dieser Parameter sollte z.B. durch Angabe der verwendeten Strahlenqualität möglich sein. Zur Verkür- zung der Rechenzeiten oder zu Dokumentations- und Evaluationszwecken sollte die Berechnung der DRRs auch auf würfelförmige und ellipsoide Teilbereiche des CT-Datensatzes begrenzt wer- den können. Wünschenswert ist eine erweiterbare Bibliothek mit geeigneten Parametersätzen für verschiedene Körperregionen und spezielle Darstellungsformen. Eine maßstabsgerechte Ausgabe des DRR sollte wahlweise als Papierausdruck und auf konventionellem Film möglich sein.

Zur Übertragung der Planung auf den Patienten muss das Planungssystem geeignete Funktionen zur Berechnung und Dokumentation der Ortskoordinaten des Isozentrums in einem markerorien- tierten (oder stereotaktischen) Koordinatensystem bereitstellen. Zur Veranschaulichung komplexer Feldanordnungen, z.B. bei nicht-koplanaren Bestrahlungstechniken, sollte zusätzlich eine graphi- sche Ausgabe der 3D-Rekonstruktion des Patientenkörpers in Beobachterperspektive (Observer's Eye View, OEV) mit gleichzeitiger Darstellung der Bestrahlungsfelder möglich sein.

Beim Einsatz dynamischer MLC-Techniken oder mechanischer Kompensatoren zur intensitätsmo- dulierten Radiotherapie (IMRT) ist eine graphische Darstellung der resultierenden Intensitäts- oder Fluenzverteilung der Einzelfelder (intensity map), z.B. in Form von graustufencodierten Flächen, von großem Nutzen. Diese ermöglicht durch einen qualitativen Vergleich mit Filmaufnahmen oder Aufnahmen eines elektronischen Feldkontrollsystems (Electronic Portal Imaging Device, EPID)

eine visuelle Kontrolle über die korrekte Feldzuordnung und Orientierung der MLC-Daten oder des Kompensators am Bestrahlungsgerät.

Da die vollständige Dokumentation einer 3D-Bestrahlungsplanung sehr umfangreich ist, sollte das System über entsprechend schnelle Ausgabegeräte verfügen sowie eine Automatisierung der Ausgabe als Hintergrundprozeß ohne arbeitsintensive Interaktion des Anwenders erlauben.

2.6.2 Datenausgabe in digitaler Form

Grundsätzlich muss der Export aller am Computerarbeitsplatz verfügbaren Bildinformationen in plattform- und herstellerunabhängigen Graphikformaten (z.B. JPG, Tiff, PostScript etc.) zur Wei- terverarbeitung mit konventionellen Text- und Bildverarbeitungsprogrammen möglich sein. Zur Dokumentation kann das weit verbreitete HTML- bzw. XML-Format eingesetzt werden. Ebenso hat das RTOG Ausgabeformat den Status eines de facto Standards erreicht, der von einigen BPS be- reits unterstützt wird.

Für die Anbindung und Bildübertragung an ein Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (Picture Archiving and Communication System, PACS) hat sich als standardisierte Schnittstelle DICOM 3.0 etabliert. Bei der Beschaffung eines Planungssystems sollte daher vorab die benötigte Netzwerkbandbreite geprüft werden, da Nachrüstungen oder Anpassungen meist sehr kostenin- tensiv sind.

Eine Erweiterung des DICOM Standards stellt DICOM-RT dar. DICOM-RT beinhaltet zusätzliche Informationsobjekte für die Strahlentherapie (z.B. Konturinformationen, Plandaten, Dosisangaben usw.). Derzeit arbeiten viele Hersteller kommerziell erhältlicher Planungssysteme intensiv an der Implementierung der DICOM-RT Erweiterungen. Es ist zu erwarten, dass sich DICOM-RT in Zu- kunft als einheitlicher Standard zum Datenaustausch in der Strahlentherapie etablieren wird. In diesem Zusammenhang ist generell auch an eine Möglichkeit zur Koppelung des Planungssys- tems an ein Radiologisches Informationssystem (RIS/ROKIS) und ein abteilungsübergreifendes Klinik-Informationssystem (KIS) zu denken. Die Dosiswerte aus der Berechnung der räumlichen Dosisverteilung sollten auch in numerischer Form in einem hersteller- und plattformunabhängigen Datenformat (z.B. als ASCII Tabellen) exportierbar sein, so dass sie mit externen Programmen (z.B. Tabellenkalkulationsprogramme) quantitativ ausgewertet und mit Phantommessungen vergli- chen werden können. Das gilt in besonderem Maße für den Einsatz intensitätsmodulierter Bestrah- lungstechniken, bei denen eindimensionale Dosisprofile nicht zur vollständigen Charakterisierung der Bestrahlungsfelder ausreichen. Block- und Kompensatordaten müssen in digitaler Form zur Fertigung an die jeweiligen Steuergeräte der Schneide- und Fräsmaschinen übertragbar sein. Die Übergabe der Einstellparameter einschließlich der Lamellenkollimatordaten an das Bestrahlungs- gerät sollte automatisiert über eine digitale Schnittstelle zum Protokollierungs- und Verifikations- system bzw. zum Steuerrechner des MLC erfolgen. Erfolgt der Datentransport indirekt über eine

Datei, muss diese durch entsprechende Zugriffsrechte auf Betriebssystemebene oder durch ein Prüfsummenverfahren vor unbeabsichtigten Änderungen geschützt sein.

2.6.3 Datensicherung und Archivierung

Durch den intensiven Einsatz bildgebender Verfahren in der Bestrahlungsplanung mit dem Com- puter nehmen die digitalen Datenbestände rasant zu, so dass eine automatische Archivierungs- funktion wünschenswert ist.

Notwendig sind große Speicherkapazitäten bei geringen Zugriffszeiten. Wenn häufig auf das Me- dium zugegriffen wird, müssen die Daten schnell aufgefunden und eingelesen werden können.

Das Planungssystem muss den Anwender dabei durch eine geeignete Benutzeroberfläche beim Erstellen und der Organisation des Archivs sowie beim Auffinden gespeicherter Daten unterstüt- zen.

Die Computerindustrie und die Speichertechnologie entwickeln sich derart rasant, dass die Lese- geräte schnell veralten. Die neueren Lesegeräte sind vielfach nicht, oder nur eine Generation ab- wärtskompatibel, so dass ältere Daten mit den neueren Technologien nicht mehr ausgelesen wer- den können. Der Weg über ein zeitlich regelmässiges Kopieren des gesamten digitalen Datenbe- standes auf neuere Technologien und Datenträger ist für die Zeit der gesetzlich vorgeschriebenen Aufbewahrungsfristen unvermeidlich, wenn eine alleinige digitale Archivierung erfolgt.

Die digitale Archivierung wird auch von der Arbeitsgruppe ‚ROKIS’ im DGMP Arbeitskreise ‚Com- puter in der Radioonkologie’ behandelt, auf die für Anfragen verwiesen wird.

3. Gesetze und Normen 3.1 Strahlenschutz

Die Grundlage der für BPS geforderten Güte leitet sich aus der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) §81 Abs.3 ab. Danach muß bei der Anwendung radioaktiver Stoffe oder ionisierender Strahlung in der Heilkunde die Dosis außerhalb des Zielvolumens so niedrig gehalten werden, wie dies unter Berücksichtigung des Behandlungszwecks möglich ist. Dieser Grundsatz wird in der Richtlinie Strahlenschutz in der Medizin (RiSM) Punkt 5.1.5 durch die Anwendung leistungsfähiger Methoden der Bestrahlungsplanung zur Vorbestimmung der Dosisverteilung weiter ausgeführt.

Unter Punkt 7.1.3 der RiSM werden die Aufgaben der Bestrahlungsplanung in medizinische (Loka- lisation, Festsetzung der Zielvolumina und der dazugehörigen Dosis) und physikalische Aufgaben (Bereitstellung der erforderlichen physikalischen Daten und optimale Realisierung der medizini- schen Zielvorstellungen) getrennt. In der Anlage A9.2 der RiSM wird der Zugriff auf ein computer- gestütztes System als Mindestausstattung gefordert.

Die International Commission on Radiation Units and Meassurements (ICRU) beschreibt in ihrem Report 42 („Use of Computers in External Beam Radiotherapy Procedures with High-Energy Pho-

tons and Electrons“) Vorgehensweisen und Modelle der Basisdatenaquisition, Dosisverteilungsbe- rechnung, und der Bestrahlungsplandarstellung.

Für diese Systeme fordert die International Electrotechnical Commission (IEC) in ihrer Norm IEC 62083 ("Medical electrical equipment -Particular requirements for the safety of radiotherapy treat- ment planning systems“) eine Reihe Mindestanforderungen für die Sicherheit eines BPS, die vom Hersteller zu erbringen sind. Dies sind unter anderem die Begrenzung der Planungsberechnung auf speziell freigegebene Zustände und Zubehör (Filter, Bewegungslimitis, Energien, etc.), die Beschränkungsmöglichkeit des Zugangs zum System und den darin gespeicherten Daten, die ein- heitliche Längenangabe in cm, die Mitführung der SI-Einheiten bei Dosisangaben und ein Training für Anwender, um auch mit außergewöhnlichen Planungen umgehen zu können.

Zum Schutz des Patienten trägt auch die in der RiSM unter Punkt 5.2 behandelte Aufzeichnungs- pflicht der Medizinischen Maßnahme bei, die auf DIN 6827 Teil 1-3 verweist. Dort ist der zu proto- kollierende Mindestumfang der Bestrahlungsplanung und die Regeln zur Festlegung von Refe- renzdosispunkten beschrieben. Ebenfalls mit der Dokumentation befaßt sich die Reports 50, 62 und 58 der ICRU. Hierin wird das Augenmerk neben der Dosis und Dosisverteilung auch auf die Normierung und Ermittlung von Ziel- und Risikovolumina gerichtet. Diese werden im DGMP- Bericht 11 / DEGRO Leitlinie P1 („Dosisspezifikation für die Teletherapie mit Photonenstrahlung“) weiter spezifiziert und in Beispielen beschrieben.

3.2 Verantwortlichkeiten

Auf BPS wird in der Regel von Ärzten, Medizinphysikern, medizinisch-technischem Personal, evtl.

EDV-Personal und dem Hersteller zugegriffen. Dem Medizinphysiker als Strahlenschutzbeauftrag- ten obliegt die Verantwortung für den ‚physikalischen Inhalt der Bestrahlungsplanung‘‚ und ‚deren Umsetzung am Patienten‘ (nach RiSM 3.1.1.3.). Das beinhaltet die Qualitätssicherungsaufgaben der Hard- und Software des BPS, Entwicklung und Verifizierung von Bestrahlungsmethoden und die Kontrolle der Routineanwendungen in der Klinik. Der fachkundige Arzt ist verantwortlich für die klinische Anwendung der Bestrahlungsplanung. Dazu gehören die Verordnung von Dosiswerten in Zielvolumen und Risikoorganen, die zeitliche Fraktionierung und die Plausibilität von Bildern und Dosisverteilungen. Das in der Bestrahlungsplanung eingesetzte medizinisch-technische Personal ist für die von ihm ermittelten und eingegebenen Daten (Namen, Organkonturen, Fokus-Haut- Abstand, Abbildungsvergrößerung, etc.) verantwortlich. Ein optional vorhandener EDV- Beauftragter ist für die korrekte Übergabe der Daten von anderen Systemen (Bilddaten, Patien- tendaten, etc.) an das BPS zuständig. Da ein BPS nach § 3 Medizinproduktegesetz (MPG) mit der dazugehörigen Software ein Medizinprodukt ist, hat der Hersteller die Verantwortung für das In- verkehrbringen (§7) und die Weitergabe von sicherheitsgefährdenden Mängeln. Dazu ist vom Hersteller ein Sicherheitsbeauftragter zu bestellen (§31). Ebenso muß er sicherstellen, daß die für den Anwender bestimmten Informationen in deutscher Sprache vorliegen, wobei Ausnahmen nach

§11 Absatz 5 möglich sind.

Eigenentwicklungen wie z.B. Software zur Berechnung von Monitoreinheiten (eindimensionale Zentralstrahlplanung) oder eigenentwickelte Phantome zur dosimetrischen Verifikation sind nach § 3 MPG Medizinprodukte gegenüber der zuständigen Genehmigungsbehörde anzeigepflichtig.

3.3 Qualitätssicherung und Tests

Ausgehend von §83 Abs.5 StrlSchV sind bei der Anwendung von radioaktiven Stoffen und ionisie- render Strahlung bei der Behandlung am Menschen verwendete Einrichtungen betriebsintern zur Qualitätssicherung zu überwachen. Diese Maßnahmen sind aufzuzeichnen und 10 Jahre aufzu- bewahren. Die RiSM verlangt in Punkt 7.1.3.4 die Funktionsüberprüfung des BPS vor der klini- schen Inbetriebnahme oder nach Änderungen der Hard- bzw. Software und eine monatliche Über- prüfung an ausgewählten Beispielen. Die DIN 6809 Teil 6 („Anwendung hochenergetischer Photo- nen- und Elektronenstrahlung in der perkutanen Strahlentherapie“) stellt Vorgehensweisen bei Verifikation der Basisdaten vor (Abschnitt 6). Desweiteren sind die Qualitätssicherungsmaßnah- men nach DIN 6873 Teil 5 („Bestrahlungsplanungssysteme - Konstanzprüfung von Qualitäts- merkmalen“) durchzuführen. In dem schon erwähnten ICRU Report 42 werden ebenso Qualitäts- sicherungsmaßnahmen vorgeschlagen. Diese führen die in der RiSM vorgeschlagenen Maßnah- men noch weiter aus und untergliedern sie in Dokumentation der Testprozeduren, Initialcheck (mit Überprüfung der ganzen Berechnungskette vom CT bis zur applizierten Dosis unter normalen und extremen Bedingungen), Wiederholungscheck (Berechnung von Musterplänen, Sicherstellung, dass einmal gesicherte Daten nicht verändert wurden, z.B. durch Checksummen), manuelle Über- prüfung (dazu müssen geeignete Hilfsmittel zur Überprüfung der physikalischen Daten wie Diag- ramme, Tabellen oder Referenzsysteme zur Verfügung stehen) und in-vivo Dosimetrie. Die Ameri- can Association of Physicists in Medicine (AAPM) hat im Bericht der TG53 „Quality assurance for clinical radiotherapy in treatment planning“ eine Reihe dosimetrischer sowie nichtdosimetrischer Tests erarbeitet. Diese bilden eine detaillierte Übersicht über Prüfmöglichkeiten z.B. von Geomet- rie, automatischen Konturverfahren, Feldkontrollaufnahmen oder Berechnungsalgorythmus Über- prüfung. Ebenso ist eine Anforderungsliste an Anbieter und Kunden von BPS enthalten.

3.4 Datenschutz

Die Erhebung, Verarbeitung und Speicherung von personenbezogenen Daten ist nach §4 Bun- desdatenschutzgesetz (BDSG) nicht ohne Grund zulässig. Dieser ist durch die Strahlenschutzge- setzgebung (StrSchV §85 Abs.3) gegeben, die eine 30 jährige Aufzeichnungspflicht von Behand- lungsdaten vorschreibt. Unabhängig davon sind nach §9 BDSG technische und organisatorische Maßnahmen zu treffen, um einen Mißbrauch zu verhindern. Diese sind in der zugehörigen Anlage aufgezählt und betreffen vor allem den unbefugten Zugang, Veränderung und Löschen von Daten.

Ein BPS, welches personenbezogene Daten verarbeitet, muß somit vor unberechtigtem Zugriff auf das System und auf Datenträger geschützt werden. Des Weiteren müssen nach §20 Abs.2 BDSG

die personenbezogenen Daten gelöscht werden, wenn ihre Kenntnis zur Erfüllung der Aufgaben nicht mehr erforderlich ist. Dies ist dann der Fall, wenn nach Ablauf der Aufzeichnungspflicht der Grund für die Speicherung entfällt. Diese Vorschriften sind von den einzelnen Ländern in den Lan- desdatenschutzgesetzen (LDSG) übernommen worden.

4. Danksagung

Die Autoren bekanken sich herzlich bei G. Christ, D. Hebbinghaus, M. Neumann, F. Nüsslin und B.

Rhein für ihre Beiträge zu diesem DGMP-Bericht sowie für die Diskussion mit den Teilnehmern auf den Sitzungen des Arbeitskreises K1 der DGMP „Computer in der Radioonkologie“ von 1999-2002 in Freiburg.

5. Literatur 5.1 Allgemein

DGMP-Bericht 1: Grundsätze zur Bestrahlungsplanung mit Computern, Göttingen 1981.

A. Ahnesjö und M. M. Aspradakis, Dose calculation for external photon beams in radiotherapy, Phys. Med. Biol. 44 (1999) R99-R155.

A. Brahme, I. Lax and P. Andreo, Electron beam dose planning using discrete Gaussian beams.

Mathematical background, Acta Radiol Oncol. 20(2) (1981) 147-58.

M. Fippel, Fast Monte Carlo dose Calculation for photon beams based on the VMC electron al- gorithm, Med. Phys. 26 (1999) 1466-1475.

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K. R. Hogstrom, M. D. Mills und P.R. Almond, Electron beam dose calculations, Phys. Med.

Biol. 26 (1981) 445-459.

ICRU 42: Use of Computers in External Beam Radiotherapy Procedures with High-Energy Pho- tons and Electrons.

IEC 62083: Medical electrical equipment – Requirements for the safty of radiotherapy treatment planning systems. (Deutsche Übersetzung als DIN Norm in Arbeit)

M. Kessler, R. Ten Haken, B. Fraass und D. McShan: Expanding the use and effectiveness of dose-volume histograms for 3-D treatment planning I: Integration of 3-D dose-display, Int. J.

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I. Lax, A. Brahme und P. Andreo, Electron beam dose planning using Gaussian beams. Im- proved radial dose profiles, Acta Radiol Suppl. 364 (1983) 49-59.

I. Lax and A. Brahme, Electron beam dose planning using Gaussian beams, Energy and spatial scaling with inhomogeneities, Acta Radiol Oncol. 24(1) (1985) 75-85.

D. A. Low, W.B. Harms, S. Mutic und J. A. Purdy: A technique for the quantitative evaluation of dose distributions, Med. Phys. 25 (1998) 656-661.

A. Niemierko: Reporting and analyzing dose distributions: A concept of equivalent uniform dose, Med. Phys. 24 (1997) 103-110.

J. Van Dyk, R.B. Barnett, J. E. Cygler und P.C. Schragge: Commissioning and quality assur- ance of treatment planning computers, Int. J. Radiat Oncol. Biol. Phys. 26 (1993) 261-273.

5.2 Teletherapie

ACR Standard for 3-D External Beam Radiation Planning and Conformal Therapy, 1997

ACR Standard for Quality Assurance of Radiation Oncology Dose-Distribution Calculation and Implementation, 1998

DGMP-Bericht 11 / Leitlinien in der Radioonkologie P1: Dosisspezifikation für die Teletherapie mit Photonenstrahlung, 1998.

DIN 6827 Teil 1-3 Zur Festlegung und zu Regeln für die klinische Dosimetrie bei der Telethera- pie mit Elektronenstrahlung und ultraharter Photonenstrahlung

ICRU 50: Prescribing, Recording and Reporting Photon Beam Therapy, 1993.

ICRU 62: Prescribing, Recording and Reporting Photon Beam Therapy (Supplement to ICRU Report 50), 1999.

T. Knöös, I. Kristensen und P. Nilsson: Volumetric and dosimetric evaluation of radiation treat- ment plans: radiation conformity index, Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys. 42 (1998) 1169-1176.

I. Paddick: A simple scoring radion to index the conformity of radiosurgical treatment plans, J.

Neurosurg (Suppl. 3) 98 (2000) 219-222.

5.3 Brachytherapie

DGMP-Bericht 13: Praktische Dosimetrie in der HDR- Brachytherapie, 1999.

DGMP-Bericht 14 / Leitlinien in der Radioonkologie P3: Dosisspezifikation in der HDR- Brachytherapie, 1999.

DGMP-Bericht 16: Leitlinie zu Medizinphysikalischen Aspekten der intravaskulären Brachythe- rapie, 2001.

Dosimetry of interstitial brachytherapy sources: recommendations of the AAPM Radiation Ther- apy Committee Task Group No. 43. American Association of Physicists in Medicine [pub- lished erratum appears in Med Phys 1996 Sep;23(9):1579], Nath-R, Anderson-LL, Luxton- G, Weaver-KA, Williamson-JF, Meigooni-AS, Med-Phys. 1995 Feb; 22(2): 209-34.

ICRU 58: Dose and Volume Specification for Reporting Interstitial Therapy, 1997.

5.4 Strahlenschutz

Verordnung zur Umsetzung von EURATOM Richtlienien zum Strahlenschutz vom 20. Juli 2001 („Strahlenschutzverordnung“), Bundesgesetzblatt Teil I, Nr. 38 ausgegeben zu Bonn, dem 26. Juli 2001, S. 1714 – 1846.

Bekanntmachung zur Durchführung der Strahlenschutzverordnung Strahlenschutz in der Medi- zin („Richtlinie Strahlenschutz in der Medizin“) vom 24 Juni 2002, Bundesanzeiger 54 Nr.

207a ausgegeben zu Bonn, dem 7. November 2002, S. 3 – 44.

Strahlenschutzkommission: www.ssk.de

Deutsche Röntgengesellschaft: www.drg.de, ikrweb.uni-muenster.de/aptdir/apt.html Bundesministerium für Umweltschutz: www.bmu.de/strahlenschutz

5.5 Qualitätssicherung

ACR standard for quality assurance of radiation oncology dose-distribution calculation and im- plementation (1999), (siehe: www.acr.org).

ACR standard for 3-D external beam radiation planning and conformal therapy (1998), (siehe:

www.acr.org).

ACR standard for digital image data management (1999), (siehe: www.acr.org).

DIN 6809-6: Klinische Dosimetrie – Teil 6: Anwendungen hochenergetischer Photonen- und Elektronenstrahlung in der perkutanen Strahlentherapie (2004)

DIN 6827: Protokollierung bei der medizinischen Anwendung ionisierender Strahlung (2000).

DIN 6873-5: Bestrahlungsplanungssysteme, Konstanzprüfung von Qualitätsmerkmalen (1993).

B. Fraas, K. Doppke, M. Hunt, G. Kutcher, R. Stern, J. Van Dyke, AAPM TG 53: Quality assur- ance for clinical radiotherapy treatment planning, Med. Phys. 25 (1998) 1773-1829 (Sehr ausführlich zu acceptance tests von Bestrahlungsplanungssystemen).

ICRU 42: Use of Computers in External Beam Radiotherapy Procedures with High-Energy Pho- tons and Electrons.

IEC 62083: Medical electrical equipment – Requirements for the safty of radiotherapy treatment planning systems. (Deutsche Übersetzung als DIN Norm in Arbeit)

B. Pandikow, Ein einfaches Phantom zur Kalibrierung und Qualitätsprüfung von Bestrahlungs- planungssystemen, Z. Med. Phys. 9 (1999), S. 286-291 und Nachtrag in Z. Med.Phys. 10 (2000), S. 279-282.

Schweizerische Gesellschaft für Strahlenbiologie und Medizinische Physik: Recommendations No. 7: Quality control of treatment planning systems for teletherapy, E. Born, A. Fogliata- Cozzi, F. Ionescu, V. Ionescu, P.-A. Tercier, ISBN 3-908125-23-5 oder Webversion unter:

www.sgsmp.ch/r07tps-e.htm.

6. Glossar

AAPM American Association of Physicists in Medicine ACR American College of Radiology, www.acr.org

ACR-NEMA Älteres Standardformat zur Bildübertragung, Vorläufer von DICOM, www.nema.org APT Arbeitsgruppe Physik und Technik der Deutschen Röngtengesellschaft, www.drg.de, ikr-

web.uni-muenster.de/aptdir/apt.html ATM Asynchronous Transfer Mode BDSG Bundesdatenschutzgesetz BEV Beam’s Eye View

BPS Bestrahlungsplanungssystem

CI Conformity Index, Definition nach ICRU 62:

A Conformity Index (CI) can be employed when the PTV is fully enclosed by the Treated Volume, then being the quotient of the Treated Volume and the volume of the PTV.

The Treated Volume ist the tissue volume that (according to the approved treatment plan) is planned to receive at least a dose selected and specified by the radiation oncology team as being appropriate to achiev the purpose of treatment, e.g., tumor eradication or palliation, within the bounds of acceptable complications.

CRC Cyclical Redundancy Checking: Kontrollverfahren zur digitalen Datenübertragung CT Computertomographie

DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine medical.nema.org/dicom.html

www.psychology.nottingham.ac.uk/staff/cr1/dicom.html www.dclunie.com/

www.merge.com/helpcenter/industryresources_dicom_resources.asp www.offis.uni-oldenburg.de/projekte/dicom/projekt_dicom.htm

www.rsna.org/REG/practiceres/dicom/nontechintro.html www.meb.uni-bonn.de/standards/dicom/

wuerlim.wustl.edu/DICOM/

www.rsna.org/practice/dicom/

DRR Digital Rekonstruiertes Röntgenbild DVC Dose Volume Constraints

DVH Dosis-Volumen-Histogramm EPID Electronic Portal Imaging Device

Ethernet Netzwerk-Topologie, bei der alle Geräte an ein Kabel (Bus, Backbone) angeschlos- sen sind.

EUD Equivalent Uniform Dose FTP File Transfer Protocol

HDR High Dose Rate: Brachytherapie mit Dosisleistungen von mehr als 12 Gy/h HL7 Health Level 7 , www.hl7.org

What Does the Name HL7 Mean?

"Level Seven" refers to the highest level of the International Standards Organization's (ISO) communications model for Open Systems Interconnection (OSI) – the application level. The application level addresses definition of the data to be exchanged, the timing of the interchange, and the communication of certain errors to the application. The seventh level supports such functions as security checks, participant identification, availability checks, exchange mechanism negotiations and, most importantly, data exchange struc- turing.

HTML Hypertext Markup Language

IEC International Electrotechnical Commision

ICRU International Commission on Radiation Units and Measurements , www.icru.org IMRT Intensity Modulated Radiotherapy

IP Internet Protocol

JPG, JPEG Joint Photographic Experts Group, Grafikformat KIS Klinik Informationssystem

LDR Low Dose Rate: Brachytherapie mit Dosisleistungen von 0,4 - 2 Gy/h

LDSG Landesdatenschutzgesetz

MLC Multileaf-Collimator, Blattlamellenkollimator MOD Magneto-Optical Disc

MPR Multiplanare Rekonstruktion MR Magnetic Resonance

NEMA National Electrical Manufacturers Association, www.nema.org NFS Network File System

NTCP Normal Tissue Complication Probability OEV Observer’s Eye View

PACS Picture Archiving and Communication System PET Positronen-Emissions-Tomograph

pdf Portable Document Format PS PostScript Format

RIS Radiologisches Informationssystem RiSM Richtlinie Strahlenschutz in der Medizin

RTP Radiotherapy Treatment Plan, auch Export Dateiformat bei Lantis/IMPAC.

RTOG Radiotherapy Oncology Group, www.rtog.org, 3DQualitätssicherung: rtog3dqa.wustl.edu/

StrSchV Strahlenschutzverordnung TCP (1) Tumor Control Probability,

(2) Transmission Control Protocol

TCP/IP Transmission Control Protocol over Internet Protocol TIFF Tagged Image File Format

V&R Verification and Record System VOI Volume Of Interest

XML Extendable Markup Language, www.xml.org ZIP Dateikompressionsformat

Quelle für technische Definitionen:

www.techweb.com/encyclopedia