Prof. Dr. Kilian-Simon Baumann

Weitere Informationen
Position
- Professur für Medizinische Physik, Schwerpunkt Partikeltherapie, am Fachbereich LSE
- Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Kompetenzzentrum BioTechMed
- Wissenschaftlicher Mitarbeiter im IMPS am Fachbereich LSE
- Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Klinik für Strahlentherapie der Philipps-Universität Marburg
- Medizinphysikexperte am Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum
Institut
- Kompetenzzentrum für Biotechnologie und Biomedizinische Physik (BioTecMed)
- Institut für Medizinische Physik und Strahlenschutz (IMPS)
Arbeits- und Forschungsschwerpunkte
- Profil ORCID
- Profil Google Scholar
- Medizinische Strahlungsphysik
- Partikeltherapie
- Monte Carlo Simulationen zum Strahlungstransport auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene
- Dosimetrie ionisierender Strahlung
Mitarbeit in Forschungsprojekten
- Boneoscopy: Principal Investigator im Arbeitspaket 5 "Monte Carlo estimation of calcium signal"
- DosiMagic: Principal Investigator im Arbeitspaket 1 "Investigation of general effects of magnetic fields on particle beams"
- HITRIplus: Stellvertretender Principal Investigator im Arbeitspaket 12 "Radiobiological Dosimetry and Quality Assurance"
- PARTITUR: Projektmanagement und Principal Investigator im Arbeitspaket 5 "Monte Carlo Simulationen auf zellulären Skalen"
- ADMIT: Principal Investigator im Teilprojekt D "Monte-Carlo-Simulationen zur Beschreibung der Strahlenwirkung auf zellulärer Ebene"
- RTNORM: Mitarbeit im Arbeitspaket 3 "Determination of kQ,Q0 factors for scanned proton beams"
Eingeworbene Drittmittel
| Zeitraum | Projekt | Fördersumme der Arbeitsgruppe |
| 2026 - 2028 |
Flashvivo: Biological Guidance and In Vivo PET Verification in FLASH Particle Therapy Verbundpartner: Dr. Vanessa La Rosa, Dr. Christina Vallgren, Prof. Dr. Andrea Mairani, Dr. Frank Kubacki und Oliver Löbbecke |
280.000,- € Projektnummer: KK6126701AJ5 |
| 2025 - 2027 |
BoneOscopy: Live Cell Spectroscopy Analysis for Personalised Particle Radiation Therapy of Metastatic Bone Cancer Verbundpartner: Prof. Dr. Joao Seco, Dr. Gašper Jereb, Dr. Michael Seimetz, Dr. Pedro Assis, Accelopment, |
542.800,- € European Union’s Horizon EIC-Pathfinder Projektnummer: N 101185141 |
| 2025 - 2027 |
DosiMagic: Dosimetrie in Magnetfeldern für MR-geführte Ionentherapie Verbundpartner: Dr. Hugo Palmans, Ap. Prof. Dr. Hermann Fuchs, Prof. Dr. Armin Lühr, PD Dr. Hui-Khee Looe |
209.900,- € Deutsche Forschungsgemeinschaft Projektnummer: 545018522 |
| 2025 - 2027 |
gROS: Monte Carlo GPU modeling of Reactive Oxygen Species (ROS) during FLASH radiation therapy Verbundpartner: |
343.400,- € Deutsche Forschungsgemeinschaft Projektnummer: 550953943 |
| 2024 - 2027 |
ADMIT: ADvanced Medical Physics in Imaging and Therapy Sprecher/in: |
890.000,- € Forschungsförderprogramm LOEWE Fördernummer: 2/16/519/03/09.001(0001)/101 |
| 2024 - 2026 | A novel treatment-planning module to account for lung modulation effects in particle therapy of lung cancer patients |
230.000,- € Deutsche Forschungsgemeinschaft Projektnummer: 511593530 |
| 2024 - 2025 | RaBeMo: Radiographie-basierte Bestimmung der Modulationsstärke von Lungengewebe in der Partikeltherapie |
150.000,- € |
| 2022 - 2025 | PARTITUR: Biologische und physikalische Optimierung der Partikelstrahlen - Strahlenschutz für den Patienten. Verbundprojekt: THM, Universität Marburg, GSI Darmstadt, Universität Gießen, UKE Hamburg Sprecher: Prof. Dr. Klemens Zink |
420.000,- € BMBF - nukleare Sicherheits- und Strahlenforschung Fördernummer: |
| 2022 - 2023 |
Bestimmung der Modulationsstärke von Lungengewebe in der Partikeltherapie und Messtechnische Konfiguration von Monte Carlo Simulationen auf zellulärer Ebene |
106.000,- € |
Preise und Auszeichnungen
| 2022 | AAPM Farrington Daniels Best Paper Award für Publikation “Compensating for beam modulation due to microscopic lung heterogeneities in carbon ion therapy treatment planning” in Medical Physics, 2021 |
| 2021 | Dissertationspreis der Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie für Dissertation „Analyzing the modulation effects of lung tissue in proton therapy” |
| 2020 | Behnken-Berger-Preis (2. Platz) für Dissertation „Analyzing the modulation effects of lung tissue in proton therapy” |
| 2018 | Preis für den besten Vortrag in den Sessions des Fachverbands Strahlen- und Medizinphysik auf der DPG-Jahrestagung in Würzburg |
| 2017 | PTCOG Travel Award für Beitrag auf der 56. PTCOG-Jahrestagung in Tokio, Japan |
| 2017 | Gewinner des Science Slams im Rahmen der Sommerschule 2017 „Status und Perspektiven der Ionenstrahl- und Protonentherapie“ des DKFZ |
| 2015 | Jahrgangsbester des Masterstudiengangs „Medizinische Physik“ an der Technischen Hochschule Mittelhessen |
Preise und Auszeichnungen der Arbeitsgruppe
| 2025 | Robin Erdmann: Posterpreis im Rahmen der DEGRO-Jahrestagung 2025 in Dresden Titel des Posters: Radiochemische Simulationen unter Berücksichtigung intermolekularer Wechselwirkungen |
| 2025 | Robin Erdmann: Dietrich-Harder-Masterarbeitspreis der DGMP für seine Masterarbeit "Radiochemische Simulationen unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen" |
Publikationen
Erstautorenschaften
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Baumann K-S, Lourenço A, Wulff J, Vilches-Freixas G, Palmans H: Investigating the impact of the effective point of measurement for plane-parallel ionization chambers in clinical proton beams. Phys. Med. Biol, 2024 (70)
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Baumann K-S, Wulff J, Gomà C: Applications of Monte Carlo calculations in clinical dosimetry of proton and ion beams, in: Monte Carlo in Heavy Charged Particle Therapy New Challenges in Ion Therapy, Edited by Pablo Cirrone, Giada Petringa, 2024, ISBN 9780367897161
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Baumann K-S, Gomà C, Wulff J, Kretschmer, J, Zink K: Monte Carlo calculated ionization chamber correction factors in clinical proton beams – Deriving uncertainties from published data. Physica Medica, 2023 (113)
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Baumann K-S, Gebauer B (geteilte Erstautorenschaft), Fuchs H, Georg D, Oborn BM, Looe H-K, Lühr A: Proton dosimetry in a magnetic field: measurement and calculation of correction factors for a plane-parallel ionization chamber, Medical Physics, 2023; 1-13
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Baumann K-S, Derksen L, Witt M, Adeberg S, Zink K: The influence of different versions of FLUKA and GEANT4 on the calculation of response functions of ionization chambers in clinical proton beams, Phys. Med. Biol., 2023 (68)
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Baumann K-S, Kaupa S, Bach C, Engenhart-Cabillic R, Zink K: Monte Carlo calculation of perturbation correction factors for air-filled ionization chambers in clinical proton beams using TOPAS/GEANT4, Zeitschrift für Medizinische Physik, 2021 (31)
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Baumann K-S, Derksen L, Witt M, Burg JM, Engenhart-Cabillic R, Zink K: Monte carlo calculation of beam quality correction factors in proton beams using fluka, Phys. Med. Biol., 2021 (66)
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Baumann K-S, Kaupa S, Bach C, Engenhart-Cabillic R, Zink K: Monte carlo calculation of beam quality correction factors in proton beams using topas/geant4. Phys.Med. Biol., 2020 (65)
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Baumann K-S, Horst F, Zink K, Gomà C: Comparison of PENH, FLUKA, and Geant4/TOPAS for absorbed dose calculations in air cavities representing ionization chambers in high-energy photon and proton beams. Med. Phys., 2019 (46)
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Baumann K-S, Weber U, Fiebich M, Zink K, Mäder U: 3D-printable lung substitutes for particle therapy on the base of high-resolution CTs for mimicking Bragg peak degradation. Proc. SPIE 10954, Medical Imaging 2019: Imaging Informatics for Healthcare, Research, and Applications, 2019
-
Baumann K-S, Flatten V, Weber U, Lautenschläger S, Eberle F, Zink K, Engenhart-Cabillic R: Effects of the Bragg peak degradation due to lung tissue in proton therapy of lung cancer patients. Radiat Oncol., 2019 (14)
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Baumann K-S, Witt M, Weber U, Engenhart-Cabillic R, Zink K: An efficient method to predict and include Bragg curve degradation due to lung-equivalent materials in Monte Carlo codes by applying a density modulation. Phys. Med. Biol., 2017 (62)
Letztautorenschaften
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Weishaar D, Derksen L, Erdmann R, Hornik N, Theiss U, Keil B, Zink K, Baumann K-S: Impact of dose rate and its definition on the production of hydrogen peroxide in pure water, Phys. Med. Biol., 2026 (71)
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Stolzenberg J, Saße P, Simeonov Y, Poppe B, Looe HK and Baumann K-S (geteilte Letztautorenschaft): Monte Carlo Simulation of beam quality correction factor kQ for carbon-ion beams using FLUKA and GATE for selected cylindrical and plane-parallel ionization chambers, Phys. Med. Biol., 2025 (70)
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Witt M, Weber U, Flatten V, Stolzenberg J, Engenhart-Cabillic R, Zink K, Baumann K-S: On the way to accounting for lung modulation effects in particle therapy of lung cancer patients – a review, Cancers, 2024 (25)
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Zhang T, Stengl C, Derksen L, Palskis K, Koritsidis K, Zink K, Adeberg S, Major G, Weishaar D, Theiss U, Jin J, Spadea M, Hesser Jürgen, Seco J and Baumann K-S (geteilte Letztautorenschaft): Analysis of Hydrogen Peroxide Production in Pure Water: Ultrahigh vs. Conventional Dose-Rate Irradiation and Mechanistic Insights, Medical Physics, 2024
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Derksen L, Adeberg S, Zink K, Baumann K-S: Comparison of two methods simulating inter-track interactions using the radiobiological Monte Carlo toolkit TOPAS-nBio, Phys. Med. Biol., 2024 (69)
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Derksen L, Engenhart-Cabillic R, Zink K, Baumann K-S: A method to implement inter-track interactions in Monte Carlo simulations with TOPAS-nBio and their influence on simulated radical yields following water radiolysis, Phys. Med. Biol., 2023 (68)
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Derksen L, Pfuhl T, Engenhart-Cabillic R, Zink K, Baumann K-S: Investigating the feasibility of TOPAS-nBio for Monte Carlo track structure simulations of GEANT4-DNA examples application, Phys. Med. Biol., 2021 (66)
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Flatten V, Burg JM, Witt M, Derksen L, Costa PF, Wulff J, Bäumer C, Timmermann B, Weber U, Vorwerk H, Engenhart-Cabillic R, Zink K, Baumann K-S: Estimating the modulating effect of lung tissue in particle therapy using a clinical CT voxel histogram analysis, Phys. Med. Biol., 2021 (66)
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Burg JM, Flatten V, Witt M, Derksen L, Weber U, Engenhart-Cabillic R, Vorwerk H, Zink K, Baumann K-S: Experimental determination of modulation power of lung tissue for particle therapy, Phys. Med. Biol., 2021 (66)
Weitere Autorenschaften
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Witt M, Flatten V, Schönfeld A, Baumann K-S, Weber U, Zink K: Feasibility of proton daily QA prototype for pencil beam scanning carbon ion beam therapy, Journal of Applied Medical Physics, 2026
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Houyoux G, Baumann K-S, Reynaert N: Monte Carlo derivation of beam quality correction factors in proton beams: a comparison of Geant4 versions, Biomedical Physics and Engineering Express, 2026 (12)
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Witt M, Weber U, Adeberg S, Baumann K-S, Zink K: Proton and carbon ion beam spot size measurement using 5 different detector types, International Journal of Particle Therapy, 2025 (15)
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Saße P, Stolzenberg J, Baumann K-S, Poppe B, Looe HK: Impact of nuclear fragmentation on the stopping power ratio of C12 ion beams, Phys. Med. Biol., 2025(70)
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Blum I, Wong JS, Padre KG, Stolzenberg J, Fuchs H, Baumann K-S, Poppe B, Looe HK: Fano cavity test and investigation of the response of the Roos chamber irradiated by proton beams in perpendicular magnetic fields up to 1 T, Phys. Med. Biol., 2024 (69)
-
Flatten V, Devendranath H, Kroh J, Witt M, Baumann K-S, Gall K, Simon W, Wulff J, Schönfeld A: Evaluation of a prototype array for daily quality assurance in spot scanning proton therapy, Journal of Applied Clinical Medical Physics, 2024
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Zink K, Baumann K-S, Theiss U, Subtil F, Lahrmann S, Eberle F, Adeberg S: Organization and operation of multi particle therapy facilities: The Marburg Ion‑Beam Therapy Center, Health and Technology, 2024
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Ahmad R, Barcellini A, Baumann K-S, Benje M, Bender T, Bragado P, Charalampopoulou A, Chowdhury R, Davis A, Ebner D, Eley J, Kloeber J, Mutter R, Friedrich T, Gutierrez-Uzquiza, Helm A, Ibanez-Moragues M, Iturri L, Jansen J, Morcillo M, Puerta D, Kokko A, Sánchez-Parcerisa, Scifoni E, Shimokawa T, Sokol O, Thariat J, Tinganelli W, Tommasino F, Vandevoorde C, von Neubeck C: Particle beam radiobiology status and challenges: unveiling the biological frontiers for advancing particle therapy, International Journal of Particle Therapy, 2024(13)
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Wulff J, Paul A, Bäcker CM, Baumann K-S, Esser JN, Koska B, Timmermann B, Verbeek N, Bäumer C: Consistency of Faraday Cup and ionization chamber dosimetry of proton fields and the role of nuclear interactions. Med. Phys., 2023
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Eberle F, Engenhart-Cabillic R, Schymalla M, Dumke C, Schötz U, Subtil F, Baumann K-S, Stuck B, Langer C, Jensen A, Hauswald H, Lautenschläger S: Carbon Ion Beam Boost Irradiation in Malignant Tumors of the Nasal Vestibule and the Anterior Nasal Cavity as an Organ-Preserving Therapy. Frontiers in Oncology, 2022
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Paz A, Baumann K-S, Weber U, Witt M, Zink K, Durante M, Graeff C: Compensating for beam modulation due to microscopic lung heterogeneities in carbon ion therapy treatment planning. Med. Phys., 2021
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Ringbaek T, Santiago A, Grzanka L, Baumann K-S, Flatten V, Engenhart-Cabillic R, Bassler N, Zink K, Weber U: Calculation of the Beam-Modulation Effect of the Lung in Carbon Ion and Proton Therapy With Deterministic Pencil Beam Algorithms. Frontiers in Physics 2020 (8)
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Flatten V, Baumann K-S, Weber U, Engenhart-Cabillic R, Zink K: Quantification of the dependencies of the Bragg peak degradation due to lung tissue in proton therapy on a CT-based lung tumor phantom. Phys. Med. Biol., 2019 (64)
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Lautenschläger S, Iancu G, Flatten V, Baumann K-S, Thiemer M, Dumke C, Zink K, Hauswald H, Vordermark D, Maus-Körholz C, Engenhart-Cabillic R, Eberle F: Advantage of proton-radiotherapy for pediatric patients and adolescents with Hodgkin’s disease. Radiat Oncol. 2019 (14)
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Wulff J, Baumann K-S, Verbeek N, Bäumer C, Timmermann B, Zink K: TOPAS/Geant4 configuration for ionization chamber calculations in proton beams. Phys. Med. Biol., 2018 (63)
Abschlussarbeiten
Masterarbeiten
- Fabian Meister:
Weiterentwicklung des Monte Carlo Codes PATHMC für die Simulation strahlungsinduzierter DNA-Schäden - Celine Karstens:
Messung des Sauerstoffverbrauchs bei der Partikelbestrahlung wässriger Lösungen - Niclas Fiedler:
Development of a Real-Time PbWO4-based Detector System for Depth Dose Distribution Measurement in Clinical Proton Therapy - Inessa Sakulov:
Validierung der chemischen Phase mithilfe von Experimenten mit einem erweiterten FRICKE-Dosimeter und Radikalfängern in Kombination mit Monte-Carlo-Simulationen auf zellulären Skalen - Robin Erdmann:
Radiochemische Simulationen unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen - Sedanur Kayan:
Monte Carlo Simulationen zum Ansprechvermögen von Ionisationskammern für Protonen im Magnetfeld - Michelle Meier:
Entwicklung eines verbesserten chemischen Dosimeters basierend auf der Fricke-Lösung unter Verwendung von Sorbitol und Xylenol Orange zur Signalverstärkung - Stefan Rick:
Evaluierung von Iterativen Metallartefakt Reduktions Algorithmen (iMAR) zur Nutzung in der Bestrahlungsplanung in der Partikeltherapie - Charlotte Breitenbach:
Experimentelle und Monte Carlo basierte Untersuchung des chemischen Fricke Dosimeters für die klinische Partikeltherapie - Matthias Melchger:
Messtechnische Bestimmung der Strahlbreite von klinischen Protonen- und Kohlenstoffstrahlen mit unterschiedlicher Detektortypen - Maike Saphörster:
Untersuchung des Einflusses nuklearer Wechselwirkungen auf das Ansprechvermögen luftgefüllter Ionisationskammern in klinischen Protonenstrahlen mit dem Monte-Carlo Code FLUKA - Leonie Zimmermann:
Untersuchung des Einflusses nuklearer Wechselwirkungen auf das Ansprechvermögen luftgefüllter Ionisationskammern in klinischen Protonenstrahlen mit dem Monte-Carlo Code Topas - Neha Shresta:
Einsatz des Dual Energie CT zur Reduzierung der Reichweitenunsicherheiten in der Partikeltherapie - Philipp Wacker:
Monte-Carlo-Simulationen zur Kommissionierung des Kohlenstofftherapiestrahls des Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrums - Jannis Rautenberg:
Untersuchung radiochromer Filme zur Anwendbarkeit in der Qualitätssicherung in der Partikeltherapie - Sina Kaupa:
Small field dosimetry in Particle Therapy - Constantin Bach:
Monte-Carlo-Simulationen zur Charakterisierung von Ionisationskammern für die Dosismessung in Ionenstrahlung
Bachelorarbeiten
- Sara Schaum:
Monte-Carlo basierte Untersuchung des Einflusses von Magnetfeldern auf monoenergetische und energiemodulierte Felder in der Partikeltherapie - Ole Gradl:
Konstruktion eines Kreuztisches für ein Spektrometer - Kim Oeppert:
Untersuchung der Typ-B Unsicherheit bei Monte-Carlo Simulationen von luftgefüllten Ionisationskammern - Maria Jankewitsch:
Monte Carlo basierte Untersuchung der DNA-Schadensausbeute bei unterschiedlichen Strahlungsqualitäten - Janette Bruns:
Monte-Carlo-Simulation strahleninduzierter DNA-Schäden: Einfluss von Strahlungsparametern und Analyse der räumlichen Verteilung - Fabian Meister:
Monte Carlo basierte Untersuchung der DNA-Schadensausbeute für ionisierende Strahlungsarten - Emily Röder:
Monte-Carlo basierte Untersuchung von Protonenstrahlung in Magnetfeldern - Deborah Haug:
Monte-Carlo-basierte Untersuchung des Verhaltens von Kohlenstoffionen und ihren Fragmenten im Magnetfeld - Christopher Ulmer:
Monte-Carlo-basierte Untersuchungen des Streuverhaltens von Protonen und Kohlenstoff-Ionen - Alica Tenchella:
Monte Carlo basierte Analyse der lateralen Streuung von Protonen- und Kohlenstoffstrahlen durch verschiedene Materialien - Robin Erdmann:
Entwicklung eines Monte-Carlo-basierten Modells zur Simulation der Dynamik chemischer Systeme - Kim Weber:
Messung der Strahlbreite eines Partikelstrahls beim Durchgang durch Polymethyl Methacyralte - Annika Herr:
Analyse der wasser¨aquivalente Dicke und Kammerpositionierung in der Protonentherapie mithilfe von MC-Simulationen - Philipp Wacker:
Fokussierung von Elektronenstrahlen mittels IN-BEAM Magnetfeldern für die klinische Anwendung - Aaron Tolksdorf:
Einsatz neuronaler Netzwerke in der Monte-Carlo-basierten Dosisberechnung - Maike Saphörster:
Dosimetrische Untersuchungen kleiner und heterogener Felder in Partikelstrahlen - Masood Qamar:
Evaluation der patientenbezogenen Qualitätssicherungsmaßnahmen in der Partikeltherapie - Charlotte Breitenbach:
Bildgestützte Modulationsstärkenbestimmung in der Partikeltherapie von Lungenkrebs