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Investigation of prompt gamma imaging as range verification method for ion therapy
Florian Michael Pipper
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Johann Zmeskal
DOI
10.25365/thesis.38096
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29311.38488.259762-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ionentherapie ist zu einer wichtigen Säule der modernen Krebstherapie geworden und ist inzwischen in mehreren Therapiezentren weltweit verfügbar. Es gibt jedoch immer noch keine zufriedenstellende Möglichkeit, die durch die Ionen deponierte Dosis im Patienten nachzuvollziehen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Detektion von prompter Gammastrahlung. Hierbei handelt es sich um sekundäre Strahlung, die in Kernreaktionen zwischen den Ionen und dem Absorbermaterial entsteht. Die Lebenszeiten der beteiligten Zustände sind dabei unter einer Nanosekunde. Die Produktionsrate dieser Strahlung ist mit dem Energieverlust korreliert und es sollte daher möglich sein, aus der longitudinalen Intensitätsverteilung auf die Reichweite der primären Ionen im Absorber zu schließen.
In Zuge dieser Arbeit habe ich mich mit mehreren Aspekten zum Thema ’Prompt Gamma Imaging’ beschäftigt. Einige wichtige Eigenschaften bezüglich der Produktion und Detek- tion von prompter Gammastrahlung wurden durch Simulationen im auf Geant4 basieren- den Toolkit GATE untersucht. Um diese Simulationen zu verifizieren, wurde ein variabler Spektroskopieaufbau basierend auf einem HPGe Detektor gebaut. Dieser wurde charakterisiert und in einer kurzen Strahlzeit am Paul Scherrer Institut (Schweiz) getestet. Beruhend auf den Resultaten dieser Strahlzeit wurden einige Verbesserungsmöglichkeiten des Aufbaus erkannt und die ersten Schritte zu deren Implementierung eingeleitet.
Abstract
(Englisch)
Ion therapy has become one of the major pillars in modern cancer therapy with several dedicated therapy centres all over the world. However, there still exists no satisfying imaging technique that could be used for an online quality control. The detection of prompt gamma rays presents a promising approach. This secondary radiation is created in inelastic nuclear reactions of the primary beam on a timescale below nanoseconds. The production rate is correlated to the energy deposition and it should therefore be possible to reconstruct the ion range from the longitudinal yield distribution.
In the scope of this work I investigated several topics concerning prompt gamma imaging, making use of both simulations and experiment. A number of factors regarding the pro- duction and the detection of prompt gammas were evaluated with the Geant4 based toolkit GATE. A variable spectroscopy setup based on a HPGe detector was build and tested within a short beam time at the Paul Scherrer Institute in Switzerland. Based on the experience gained from those experiments, improvements of the setup were proposed and implemented.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
prompt gamma ion therapy range verification
Schlagwörter
(Deutsch)
Prompt Gamma Ionentherapie Ionenreichweite
Autor*innen
Florian Michael Pipper
Haupttitel (Englisch)
Investigation of prompt gamma imaging as range verification method for ion therapy
Paralleltitel (Deutsch)
Untersuchungen zu Prompt Gamma Imaging als Messmethode der Ionenreichweite
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
65 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Johann Zmeskal
AC Nummer
AC12389167
Utheses ID
33768
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |