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Konzeption und Simulation des Antribessystems eines Strahlungsmodulators für radiologische Behandlung der Patienten

Zur Krebsbehandlung werden heute folgende Behandlungsarten angewendet: - Chirurgische Behandlung - Bestrahlung - Chemotherapie Die Bestrahlung der Tumore mit Protonen wird seit 1946 erforscht. Im Gegensatz zu Elektronen und Photonen eignen sich die schweren Ionen besonders wegen des charakteristischen Energieabgabeverlaufs, welcher im Bragg Peak endet. Diese Eigenschaft hat wesentliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Strahlung in Bezug auf die Dosisverteilung. Um die Eindringtiefe der Protonen zu regulieren, wird am Paul Scherrer Institut ein Range-Shifter eingesetzt, der durch den Einschub von Polystyrolplatten die Strahlenenergie variiert. Auf Grund von hohen Anforderungen an den Antrieb und die Führung der Platten werden in den folgenden Abschnitten Verbesserungen und alternative Lösungen erarbeitet und untersucht. Bisher werden pneumatische Antriebe in Kombination mit Gleitführungen eingesetzt, welche jedoch auf Grund der schlechten Verschleisseigenschaften problematisch sind. Nach der Bewertung verschiedener Varianten werden geeignete Lösungen in einer Computersimulation unter Matlab/Simulink weiter analysiert. Der aktuelle Strahlungsmodulator könnte durch einen doppelt wirkenden pneumatischen Antrieb und der starren Führung der Lamellen verbessert werden. Des weiteren sollen in zukünftigen Projekten die dynamischen Anforderungen überdacht werden, um eventuell elektromagnetische Antriebe verwenden zu können. Diese besitzen Vorteile in der einfacheren Regelung, geringere Geräuschentwicklung und unkomplizierte Energiezufuhr.

Strahlentherapie; Protonenstrahlung; Range-Shifter; Antriebssytem; Simulation und Experiment

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