Technische Definition
Die Dosisberechnungs-Engine ist eine kritische Softwarekomponente, die in einer Bestrahlungsplanungsstation (TPS) eingebettet ist und in der Radioonkologie verwendet wird. Sie führt komplexe mathematische Berechnungen durch, um Strahlendosisverteilungen in der Patientenantomie basierend auf Behandlungsparametern, Bilddaten und Modellen der Strahlenphysik zu simulieren und vorherzusagen. Diese Engine ermöglicht es Klinikern, Behandlungspläne zu optimieren, indem sie genau modelliert, wie Strahlung mit Gewebe interagiert, um therapeutische Dosen für Tumore sicherzustellen und die Exposition gesunder Organe zu minimieren. Die Engine verwendet fortschrittliche Algorithmen wie Monte-Carlo-, Pencil-Beam- oder Collapsed-Cone-Convolution-Methoden, um den Strahlungstransport durch die Patientenantomie zu simulieren. Sie verarbeitet CT/MRT-Bilddaten, um ein 3D-Patientenmodell zu erstellen, wendet Prinzipien der Strahlenphysik an, um die Dosisablagerung an jedem Voxel zu berechnen, und verfeinert die Berechnungen iterativ basierend auf Strahlparametern, Gewebedichten und Behandlungsgeometrie, um genaue Dosisverteilungskarten zu erzeugen. Zu den wichtigsten Parametern gehören: Dosisberechnungsgenauigkeit von ±2 % relativ zur gemessenen Dosis in einem homogenen Phantom (gemäß IEC 62083), Gitterauflösung von 1–3 mm, Berechnungszeit von 10–60 Sekunden für einen typischen IMRT-Plan auf einer Standard-Workstation, unterstützte Strahlenergien von 6–18 MV für Photonenstrahlen von einem Linearbeschleuniger, Speicherbedarf von 8–32 GB RAM und Kompatibilität mit 64-Bit-Betriebssystemen Windows 10/11 oder Linux x64. Die Engine unterstützt Algorithmen wie AAA, Acuros XB und Monte Carlo, beinhaltet Heterogenitätskorrektur für Gewebedichteschwankungen und kann Dosisgitter bis zu 512x512x512 Voxel verarbeiten. Die Ausgabe erfolgt im DICOM-RT-Dose-Format (gemäß DICOM PS3.3). Sie erfüllt die Sicherheitsanforderungen für medizinische elektrische Systeme gemäß IEC 62083. Die Betriebsbedingungen umfassen eine Umgebungstemperatur von 10–35 °C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 20–80 % (nicht kondensierend) gemäß IEC 60601-1. Alle Werte sind Referenzbereiche; verifizieren Sie modellspezifische Spezifikationen mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten.
Funktionsprinzip
Die Engine verwendet fortschrittliche Algorithmen (wie Monte-Carlo-, Pencil-Beam- oder Collapsed-Cone-Convolution-Methoden), um den Strahlungstransport durch die Patientenantomie zu simulieren. Sie verarbeitet CT/MRT-Bilddaten, um ein 3D-Patientenmodell zu erstellen, wendet Prinzipien der Strahlenphysik an, um die Dosisablagerung an jedem Voxel zu berechnen, und verfeinert die Berechnungen iterativ basierend auf Strahlparametern, Gewebedichten und Behandlungsgeometrie, um genaue Dosisverteilungskarten zu erzeugen.
