Robotische Systeme und Regelungsstrategien für die Radiotherapie bewegter Tumore

Die Radiotherapie bewegter Tumoren befindet sich aktuell in einem Generationswechsel hin zu 4D-Verfahren, die die Strahlendosis sowohl volumen- als auch zeitkonform applizieren und korrespondierend eine intrafraktionelle Regelung der Dosisapplikation erfordern. Ein Ansatz zur Realisierung eines 4D-Radiotherapieverfahrens ist die Führung der Liege des unter Bestrahlung befindlichen Patienten durch einen seriellkinematischen Knickarmroboter mit dem Ziel, die bestrahlten Gewebestrukturen inertial stillzulegen. Dieser Ansatz ermöglicht eine hohe Genauigkeit der Bewegungskompensation sowie resultierend aus dem hohen Arbeitsraum des Knickarmroboters eine effiziente Patientenlogistik und erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten des Bestrahlungsprogramms. In dieser Arbeit wird ein neuartiges robotergestütztes 4D-Phantom vorgestellt, das hochdimensionale Bewegungen des bestrahlten Volumens relativ zu dessen menschäquivalenter Umgebung erzeugt. Desweiteren werden Prädiktions- und Regelungsverfahren, die zur robotergestützten Kompensation respirationsbedingter Gewebebewegungen eingesetzt werden können, vorgestellt und sowohl theoretisch als auch versuchsbasiert miteinander verglichen.