Wir schaffen Wissen heute für morgen. Paul Scherrer Institut Dr. med. Dominic Leiser Die Behandlung von Kindern am Zentrum für Protonentherapie PSI

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1 Wir schaffen Wissen heute für morgen Paul Scherrer Institut Dr. med. Dominic Leiser Die Behandlung von Kindern am Zentrum für Protonentherapie PSI PSI, 21. Februar 2015

2 Kinder und Krebserkrankungen: Obschon Krebs bei Kindern sehr selten ist, sind Krebserkrankungen die zweit häufigste Todesursache bei Kindern. Im Zeitraum von wurden in der Schweiz im Durchschnitt jährlich rund 181 Neuerkrankungen und weniger als 26 Todesfälle registriert*. Die Haupttodesursache bei Kindern sind Unfälle Krebserkrankungen treten bei Säuglingen und 1- bis 4-jährigen Kindern häufiger auf als im frühen Schulalter. Etwa 1/3 der Krebstodesfälle sind aufgrund von Leukämie. Die Sterblichkeitsrate hat um 50% abgenommen seit * Bundesamt für Statistik Page 2

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4 Patienten(auswahl) am PSI Externe Anfrage Besprechung am Tumorboard Indikation für Radiotherapie? Beste Radiotherapietechnik? Prognose/Lebenserwartung? Vergabe der Termine nach med. Indikation limitierte (Anästhesie-) Therapie- Slots Page 4

5 Patienten behandelt Pediatric Patients absolute % total number <18 years Anesthesia <3 J 41 27% 3 - <6 J 32 21% 6 - <10 J 34 23% 10 - <14 J 23 15% 14 - <18 J 20 14% % Page 5

6 Tumorarten der behandelten Kinder am PSI Diagnoses absolut % carcinoma H&N % chondrosarcoma % chordoma % meningioma % CNS parenchymal tumors % sarcoma, bone % sarcoma, soft tissue % mesenchymal tumor, begnin % Varia % % Fallbeispiel Page 6

7 Fallbeispiel 6: jähriges Mädchen 04/14 Beginn mit Kopfschmerz und Erbrechen, (Hirndrucksymptomatik) Weitere Symptome: Torticollis, linksseitige Facialisparese (House-Brackmann 1) => OP Page 7

8 Fallbeispiel 6: jähriges Mädchen 04/14 Beginn mit Kopfschmerz und Erbrechen, (Hirndrucksymptomatik) Weitere Symptome: Torticollis, linksseitige Facialisparese (House-Brackmann 1) prä-op 05/14 subtotale Tumorresektion => Histopathologie: anaplastisches Ependymom WHO Grad III post-op Page 8

9 Ependymom Das Ependymom entsteht aus neoplastischen Ependymzellen Im Bereich der ependymalen Auskleidung der Ventrikel, 2/3 sind infratentoriell lokalisiert. Prädilektionsstelle ist die hintere Schädelgrube im IV. Ventrikel häufig mit Ausbreitung in den Kleinhirnbrückenwinkel, den Hirnstamm und bis zum oberen Halsmark Es tritt vorwiegend in den ersten beiden Lebensdekaden auf 10 % der primären intrakraniellen Kindertumoren Page 9

10 Ependymom Einteilung Klassifikation gemäß WHO Subependymom (Grad I ) Myxopapilläres Ependymom (Grad I ) Ependymom (Grad II ) Anaplastisches Ependymom (Grad III ) M-Stadium M0 Kein Anhalt für Streuung M1 Mikroskopischer Tumorzellnachweis im Liquor M2 Mikroskopische Metastasen intrakraniell M3 Makroskopische Metastasen spinal M4 Metastasen außerhalb des ZNS Page 10

11 Ependymom Graph demonstrating actuarial local control rates (shown in decimal form [y axis]). The numbers in parentheses designate the number of remaining patients at risk at the given time interval. N = number of patients; RT = radiotherapy. Rogers et al, J Neurosurg Apr;102(4): Is gross-total resection sufficient treatment for posterior fossa ependymomas? Page 11

12 Fallbeispiel 6 jährige Patienten 04/14 Beginn mit Kopfschmerz und Erbrechen, (Hirndrucksymptomatik) Weitere Symptome: Torticollis, linksseitige Facialisparese (House-Brackmann 1), Morgenerbrechen 05/14 subtotale Tumorresektion Histopathologie: anaplastisches Ependymom WHO Grad III 05/14 MRI mit nahezu kompletter Resektion des sehr grossen Tumors, lediglich vor der Medulla oblongata und posterior der Pons sowie am Brachium pontis und am linken Cerebellum Reste 05/14 MRI der Wirbelsäule : kein Hinweis auf spinale Metastasierung 06-07/14 Chemotherapie gemäss Protokoll HIT-SKK /14 Zuweisung zur Protonentherapie Vorbereitung am PSI: 1. Tag: Erstkonsultation, Anästhesiegespräch 2. Tag: Moulage, Planungs-CT in Sedation Page 12

13 1. Serie bis 30.6 Fallbeispiel 6 jährige Patienten 2. Serie bis 3. Serie bis 4. Serie bis Page 13

14 Fallbeispiel 6 jährige Patienten Summenplan 100% = 59.4 Gy(RBE) Page 14

15 Fallbeispiel 6 jährige Patienten Summenplan 100% = 59.4 Gy(RBE) Bei der Abschluss-Untersuchung: Allgemeinstatus sehr gut Umschriebene Alopezie Grad I im Nackenbereich, Radiodermatitis Grad I Page 15

16 Protonen- versus Photonen-Radiotherapie: Representative (A) proton RT plan and (B) intensity-modulated RT plan for infratentorial ependymoma. MacDonald S M et al. Neuro Oncol 2013;15: Page 16

17 Protonen- versus Photonen-Radiotherapie: Falls M+ Ependymom=> Ganzachsenbestrahlung Dosisvergleiche zeigen eine 8-15-fache Risikoreduktion für strahleninduzierte Zweitkarzinome (Miralbell R, Oncol Biol Phy 2002) Analyse aus Schweden: initialen Kosten der Protonentherapie ungefähr 2.5-mal höher als die Kosten der Photonentherapie. (Lundkvist J, Cancer 2005) Aber Behandlungskosten der Photonentherapie-assoziierten Nebenwirkungen 8-mal höher. Zusatzkosten entstanden aufgrund von IQ Verlust, Haarverlust, Wachstumshormon-Defizit, Hypothyreoidismus, Osteoporose und Zweitkarzinomen. Photonentherapie insgesamt 2.6-mal teurer als die Protonentherapie, bei 0.68 Qualitäts-angepassten Lebensjahren (QALY) weniger. Page 17

18 Protonen- versus Photonen-Radiotherapie: Risiko der Induktion von Sekundärmalignomen Mass. General Hospital, Boston (Chung, ASTRO 2008): Retrospektive Studie. Vergleich von 503 Protonen-Patienten ( ) mit 1591 Photonen Patienten (SEER*-Krebsregister)( matched cohorts ) Nachsorgezeit (median): 7.7 Jahre (Protonen), 6.1 Jahre (Photonen) Inzidenz von Sekundärmalignomen: 6.4% Protonen (32 Pat.) versus 12.8% Photonen (203 Pat.) P = Page 18

19 Protonen- versus Photonen-Radiotherapie: Neurokognitive Funktion Siop 2010, Boston Page 19

20 Die Protontherapie Anlage am PSI: Vom Beschleuniger zur Behandlung Gantry 1 Gantry 2 COMET cyclotorn Optis 2 Exp/PIF Page 20

21 PSI s supraleitendes Cyclotron Protonen = positive geladene Teilchen = Teilchenbeschleuniger 3.5m Durchmesser 250 MeV Protonen Max. Reichweite in Wasser ~37cm Page 21

22 Die Protontherapie Anlage am PSI: Vom Beschleuniger zur Behandlung Gantry 1 Gantry 2 COMET cyclotorn Optis 2 Exp/PIF Page 22

23 Gantry 1 Bestrahlung von Tiefliegenden Tumoren Spot scanning an Gantry 1 Seit 1996 Bestrahlung von tiefliegenden Tumoren mit MeV Protonen (~4-30cm Reichweite) a rotation Page 23

24 Gantry 2 Page 24

25 Gantry 2 Page 25

26 Die Protontherapie Anlage am PSI: Page 26 Page 26

27 dosis Strahlentherapie mit Protonen Tiefendosiskurve Protonen Gewebetiefe im Patient Page 27

28 dose Der physikalische Vorteil photons spread-out Bragg peak single proton Bragg peak Unnötige Dosisbealstung Photonen Unnötige Dosisbelastung 0.0 Protonen Es gibt keinen signifikanten radiobiologischen Unterschied zwischen Protonen und Photonen Hauptvorteil der Protonen verglichen mit Protonen: Die Dosisverteilung tumor depth [cm] Page 28

29 Protonen Technik am PSI Das spot scanning Prinzip Ablenkmagnet Proton pencil beam Target Range shifter plate Page 29

30 Protonen Technik am PSI PSI Spot scanning - Technik Page 30

31 Strahlentherapie im Kindes- und Kleinkindesalter Protonentherapie weltweit anerkannt als bevorzugte Form der Strahlentherapie Hochpräzisionstherapie auf kleinem anatomischen Raum Deutliche Reduktion unnötiger Bestrahlung von Normalgeweben Reduktion von Strahlung = Reduktion von Entwicklungsstörungen = Reduktion von Langzeitschäden Reduktion des Risikos der Induktion von Zweitkrebs im späteren Leben Page 31