Einführung eines Therapieplanungssystems für die Protonentherapie von Augentumoren in die klinische Routine

Abstract

Die Bestrahlung von Augentumoren mit Protonen ist eine seit Jahrzehnten mit Erfolg betriebene Präzisionsstrahlentherapie, die weltweit nur in einigen wenigen wissenschaftlichen und klinischen Einrichtungen verfügbar ist. Das verbreitete Bestrahlungsplanungsprogramm EYEPLAN wurde ursprünglich für VAX /VMS-Workstations geschaffen und ist durch einen sequentiellen Funktionsablauf und das starre, eingabebasierte Computermodell gekennzeichnet. Inzwischen ist die dritte Generation von EYEPLAN zwar auch für WINDOWS-Betriebssysteme konfiguriert worden, doch blieb das Programm seiner traditionellen Planungsphilosophie, die auf die Zeit vor der strahlentherapeutischen Nutzung der Computertomographie zurückgeht, treu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein modernes, bildbasiertes Planungsprogramm für den Eigenbedarf entwickelt, zur klinischen Einsatzreife geführt und mit dem herkömmlichen EYEPLAN verglichen. Demnach ist die vorliegende Arbeit in drei aufeinander aufbauende Teile gegliedert: (I) Entwicklung des neuen Programms und Anschluss an die Berliner Therapieeinrichtung, (II) Erprobung und Verifikation des gesamten Therapieplanungssystems im klinischen Betrieb sowie (III) Einsatz bildbasierter Planungstechniken in der Augentumortherapie und Vergleich mit Planungsergebnissen aus herkömmlichen Verfahren. Das neue, weltweit einzigartige Therapieplanungssystem OCTOPUS wurde am 29. Mai 2006 erstmals in der Protonentherapie in Berlin eingesetzt. Im Zeitraum bis Juli 2006 wurde das System unter Einbeziehung aller in die Protonentherapie eingebundenen Fachdisziplinen (Strahlentherapie, Augenheilkunde und Medizinphysik) verifiziert. Nach Erstellen der Programmdokumentation am 20. Dezember 2006 wurde das Entwicklungsvorhaben abgeschlossen. Im Jahr 2009 wurde OCTOPUS als alleiniges Planungssystem der Berliner Therapieeinrichtung etabliert.

Since decades, the irradiation of eye tumours successfully performed with protons can be considered a high-precision therapy that is available only in a few numbers of institutions worldwide with scientific and/or clinical background. The widespread treatment planning programme Eyeplan was originally created for VAX and VMS operating workstations, where it is characterised by its sequential processing and inflexible computer model based on input data. Though the third generation of Eyeplan by now has been adapted to Windows operating systems, too, the programme has stuck to its traditional principles of planning that can be traced back to an era before computed tomography had been used for radiotherapy purposes. In the scope of the thesis presented here, a modern image-based planning programme has been developed to be fit for clinical operability and compared to the customary Eyeplan. Hence, this work has been devided into three consecutive parts: (I) Development of the new programme and its integration into the Berlin treatment facility, (II) Trial and verification of the complete treatment planning system during clinical operation and (III) Performance of image-based techniques in treatment planning of eye tumour therapy and intercomparison with the results derived from the usual planning procedure. The new treatment planning system Octopus is unique in the world and has been implemented for proton therapy in Berlin for the first time on May 29, 2006. Within the period up to July 2006 the system has been verified by the whole personnel specialised in proton therapy (radiotherapists, ophthalmologists, and medical physicists). By completing the technical documentation of the programme, the design and development project could be finished on December 20, 2006. In the year 2009, Octopus became the sole operating planning system for the Berlin treatment facility.