Herzrhythmusstörungen sind ein weitverbreitetes Gesundheitsproblem mit steigender Inzidenz aufgrund einer alternden Bevölkerung. Die heutige Standardbehandlung für Herzrhythmusstörungen ist, neben der Gabe von Medikamenten, die Katheterablation. Die Erfolgsaussichten der Katheterablation sind vor allem abhängig von der behandelten Herzregion. Während Behandlungen von Vorhofflimmern, der am häufigsten auftretenden Herzrhythmusstörung, zwar oftmals wiederholt werden müssen, bietet die Katheterablation dennoch eine Möglichkeit der Heilung für einen großen Teil der Patienten. Deutlich schlechter hingegen sind die Aussichten für die Behandlung von ventrikulären Tachykardien, da aufgrund der Dicke des Myokards oftmals keine transmurale Narbe induziert werden kann.

Eine vielversprechende Alternative ist die strahlentherapeutische Behandlung. In den letzten Jahren wurden mehrere Studien publiziert, welche die Möglichkeit erforschen, die elektrische Leitfähigkeit des Myokards durch Bestrahlung zu verändern. Hierfür sollte die Verwendung von Kohlenstoffionen durch das inverse Tiefendosisprofil große Vorteile bieten. Allerdings stellt die konforme Bestrahlung von bewegten Zielen immer noch eine große Herausforderung dar und wird noch nicht in der klinischen Routine angewendet. Besonders für die hohen Dosen, die für die Behandlung von Herzrhythmusstörungen nötig sind, ist eine sorgfältige Bewegungskompensation notwendig. In dieser Arbeit wird die erste in-vivo Studie zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen mit gescannten Kohlenstoffionen, mit dem Ziel elektrophysiologische Änderungen im Herzmuskel zu induzieren, vorgestellt. Eine Gesamtübersicht über das Experiment und die Ergebnisse befinden sich in dieser Arbeit, der Fokus liegt hierbei auf der durchgeführten 4D Bestrahlungsplanung und Bewegungskompensation. Insgesamt wurden 15 Schweine bestrahlt, welche in drei Gruppen aufgeteilt wurden: atrioventrikulärer Knoten (AVN), freie Wand des linken Ventrikels und obere Pulmonalvene. In allen Gruppen wurden Tiere mit Einzelfraktionsdosen von 40~Gy bestrahlt, mit Ausnahme der AVN Gruppe. In dieser Gruppe wurden Tiere mit Dosen von 25, 40 und 55\ Gy behandelt.

In der vorgestellten Studie war eine erfolgreiche Bestrahlungen für alle Ziele möglich. Dennoch waren die Ergebnisse auch für gleiche Dosisgruppen heterogen und dementsprechend die Erfolgsraten nicht zufriedenstellend. Eine kritische Diskussion über 4D Bestrahlungsplanung und Strahlapplikation zeigte auf, dass die deformierbare Bildregistrierung eine potentielle Fehlerquelle darstellt. Dies könnte potentielle Einschränkungen der Ergebnisse erklären. Zusätzlich wurden nach dem Experiment verschiedene Strategien entwickelt, um die Behandlungszeiten von bewegten, einzelfraktionierten oder hypofraktionierten Plänen zu verringern und zusätzlich Interplay Effekte besser zu kompensieren als die in der präsentierten Studie verwendeten Methoden. Diese Ansätze wurden in einem Simulationstool implementiert und anschließend an der Heidelberger Ionenstrahl-Therapie Anlage getestet und validiert.

Diese Arbeit fasst den aktuellen Stand der katheterlosen Ablation mit Kohlenstoffionen zusammen und stellt nötige Änderungen für zukünftige in-vivo Studien in diesem Feld dar. Dies unterstützt eine zügige Translation der katheterlosen Ablation mit Kohlenstoffionen in die klinische Routine.