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In der Strahlentherapie werden Bestrahlungsplane auf Grundlage der physikalischen Dosisverteilung optimiert. Obwohl die Tumoroxygenierung einen entscheidenden Einfluss auf das Therapieergebnis haben kann, wird sie bisher nicht berucksichtigt. Grund hierfur ist, dass die mit der Zeit variierende Sauerstoffversorgung des Tumors mit den gegenwartigen biologischen Modellen nicht hinreichend genau beschrieben wird. Ziel der Arbeit ist die Weiterentwicklung eines dreidimensionalen, zellbasierten Modells, welches Wachstum und Bestrahlungsreaktion von Tumoren mit Hilfe von Monte-Carlo Methoden simuliert. Schwerpunkt ist dabei die quantitative Beschreibung der Sauerstoffverteilung im Tumor und die Untersuchung ihres Einflusses auf die Toleranzdosis D50 (Dosis mit 50% Tumorkontrollwahrscheinlichkeit). Durch das Wechselspiel zwischen Entstehung von sauerstoffarmen Tumorbereichen und der Bildung von neuen, sauerstoffemittierenden Kapillarzellen erlaubt das Modell, unterschiedlich gut oxygenierte Tumore zu simulieren. Schlecht oxygenierte Tumore weisen eine hohe Toleranzdosis auf. Gut oxygenierte Tumore haben eine hohe Proliferationskapazitat, die mit steigender Fraktionszahl eine Erhohung der Toleranzdosis bewirkt. Die intertumorale Variation der Strahlenempfindlichkeit resultiert in einer fraktionszahlabhangigen Abflachung der Dosiswirkungkurve. Mit dem Modell konnen Tumore mit realistischen Sauerstoffverteilungen simuliert werden. Der Einfluss der Sauerstoffversorgung auf die Tumorkontrolle unter Berucksichtigung des zeitlichen Bestrahlungsmusters und der Teilungsrate der Tumorzellen sowie der Einfluss der intertumoralen Variation der Strahlenempfindlichlichkeit werden von dem Simulationsmodell wiedergegeben.

Computersimulation der Bestrahlungsreaktion von Tumoren unter Berücksichtigung der Sauerstoffversorgung