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Über dieses Buch

Atmungsbedingte Bewegungen stellen eine zentrale Herausforderung in der Strahlentherapie dar. Als Grundlage der Berücksichtigung von Atembewegungen während der Therapie kommen zunehmend Verfahren zur 4D(=3D+t)-CT-Bildgebung zum Einsatz. Deren Integration in den klinischen Workflow bedarf aus Sicht der Bildverarbeitung zweier zentraler Schritte: einer bildbasierten Abschätzung der Organ- und Tumorbewegungen sowie der Berücksichtigung der geschätzten Bewegungen während der Dosisberechnung im Sinne einer Dosisakkumulation. Unter Rückgriff auf Verfahren zur nicht-linearen Registrierung entwickelt, evaluiert und optimiert René Werner zunächst Ansätze zur patientenspezifischen Bewegungsfeldschätzung und statistischen Bewegungsmodellierung. Hierauf aufbauend leitet er Schemata für eine präzise Dosisakkumulation her und setzt diese zur Untersuchung der Auswirkungen atmungsbedingter Bewegungen in der Strahlentherapie von Lungentumoren ein.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Nach aktuellen Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation ist Lungenkrebs weltweit die häufigste Krebstodesursache bei Männern und die zweithäufigste bei Frauen [Ferlay et al. 2010]. Im Jahr 2008 starben weltweit etwa 1.4 Millionen Menschen an Lungenkrebs.

René Werner

Kapitel 2. 4D-CT-Bilddaten

Als Grundlage der Bestrahlungsplanung sind Computertomographie bzw. CT-Bilddaten in der Strahlentherapie von zentraler Bedeutung. Dies gilt sowohl für die konventionelle 3D- als auch für die 4D-Strahlentherapie, wobei Letztere in der Regel auf 4D-CTBilddaten basiert.

René Werner

Kapitel 3. Patientenspezifische Bewegungsfeld-schätzung in thorakalen 4D-CT-Bilddaten

Die patientenspezifische Bewegungsfeldschätzung in 4D-CT-Bilddaten zielt darauf ab, diejenigen Transformationen bzw. Verschiebungsfelder abzuschätzen, die die abgebildeten anatomischen bzw. pathologischen Strukturen zwischen den Atemphasen durchgeführt haben, die anhand der 3D-Bilddaten des 4D-Bilddatensatzes des betrachteten Patienten repräsentiert werden (vergleiche Kapitel 1.1.2.2).

René Werner

Kapitel 4. Modellierung der mittleren Lungenbewegung in einem Patientenkollektiv

Die im vorherigen Kapitel erarbeiteten und evaluierten Verfahren zur registrierungsbasierten Bewegungsfeldschätzung erlauben eine genaue Bewegungsanalyse in 4D-CTBilddaten und somit im Kontext der 4D-Bestrahlungsplanung eine verlässliche Abschätzung dosimetrischer Effekte der in den 4D-Bilddaten abgebildeten Bewegungen.

René Werner

Kapitel 5. Berücksichtigung von Bewegungsvariabilitäten: Individuelle und situationsbezogene Adaption von Bewegungsfeldschätzungen

Ergänzend zu den bislang dargestellten Verfahren zur Bewegungsfeldschätzung und -prädiktion, die ausschließlich auf der Verwendung von 4D-CT-Bildsequenzen beruhten, werden in dem vorliegenden Kapitel methodische Ansätze präsentiert, die auf eine Einbeziehung zusätzlicher patientenspezifischer Bewegungsinformationen abzielen.

René Werner

Kapitel 6. 4D-Dosisberechnung: Einsatz von Bewegungsfeldschätzungen zur Analyse atmungsbedingter dosimetrischer Effekte

In den letzten Kapiteln wurden optimierte Verfahren zur Bewegungsfeldschätzung anhand von patientenspezifischen 4D-CT-Daten sowie Techniken zur modellbasierten Prädiktion der Bewegungen anhand von 4D-Bilddaten eines Patientenkollektivs präsentiert. In diesem Kapitel werden diese Verfahren nun eingesetzt, um anhand von 4D-Dosisberechnungen für Lungentumorpatienten Auswirkungen von Atembewegungen während der Bestrahlung abzuschätzen und zu analysieren.

René Werner

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Die vorliegende Dissertation ist in dem Kontext der Strahlentherapie atmungsbewegter Tumoren entstanden. Aus Anwendungssicht stand der klinisch wichtige Fall der Therapie von Lungentumoren im Vordergrund; hierbei lag der Fokus der Arbeit auf der 4DBestrahlungsplanung, die das zentrale Bindeglied zwischen Bildgebung und Bestrahlung sowie eine integrale Komponente von Konzepten zur Berücksichtigung atmungsbedingter Bewegungen während der Therapie darstellt, bzw.

René Werner

Backmatter

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