Anwendung ionisierender Strahlung in medizinischer Diagnostik & Therapie

Transkript

1 Anwendung ionisierender Strahlung in medizinischer Diagnostik & Therapie DI Andreas Stemberger, MSc Strahlenschutztag 2011

2 Begriffswolke Angst Nackt-Scanner Patientendosis Strahlenschutz Hautkrebs AIT Belastung Erhitzung UV-Strahlung Hautalterung Genauigkeit Check-In Handystrahlung Tschernobyl Radiologie Magnetfeld Schwanger Kosmische Strahlung Körperscanner Bleiabschirmung Sonnenwind Märchenstunde Röntgenschürze ALARA Strahlenbiologie Ionisierung Sonnenallergie Dosimeter Sonne C-Bogen Grenzwerte Röntgenstrahlung Nuklearmedizin DNA-Schaden Wellenlänge Gefährdung Flugzeug Untersuchung Magnetismus WLAN Ethik Terrestische Strahlung Medizinphysik Urlaub Kinder Effektivdosis

3 PET/CT und PET/MR Med Austron Projekt Augentherapie bei AMD Dosismonitoring des Personals Nacktscanner Programm

4 Strahlenschutz

5 Leben mit ionisierender Strahlung Hinweis: Natürliche Strahlenbelastung in Österreich: 2,9 msv / Jahr

6 Untersuchung notwendig? Achtung: Viele Parameter beeinflussen diese Werte! Herz-Szintigraphie (NukMed): 8-12 msv (abhängig vor allem von Gewicht und appl. Dosis) Herz-CT: 4-10 msv (abhängig vor allem von Scanzeit, Schichtenanzahl und Patientengewicht) Ein state-of-the-art-ct liefert circa folgende Dosisbelastungen: Abdomen-CT 8,5 msv Leber-CT 5,9 msv Nieren-CT 6,2 msv Schädel-CT 1,8 msv Lungen-CT 4,7 msv Erinnerung: 1mSv/Jahr = Grenzwert für Allgemeinbevölkerung Aber auch Durchleuchtungen können hohe Werte ergeben : Dünndarm 7,5 msv Herzkatheter 7,0 msv PTCA+Stent 19,0 msv

7 PET/CT und PET/MR

8 PET... PET/CT (I) Positronen-Emissions-Tomographie Das Grundprinzip liegt in der Verwendung spezieller Radionuklide, welche Positronen emittieren (z.b. Fluor-18; HWZ = 110 Minuten) Physikalischer Effekt: Durch Wechselwirkung eines Positrons mit einem Elektron im Körper werden zwei hochenergetische Photonen in fast exakt entgegengesetzter Richtung ausgesendet Doppelkopf-Koinzidenz-Kamera Firma Siemens Firma ADAC

9 PET... PET/CT (II) Positronen-Emissions-Tomographie Das PET-Gerät enthält einen ringförmigen Detektorring, sodass die sogenannte 511keV-Vernichtungsstrahlung von zwei gegenüberliegenden Detektoren aufgezeichnet werden. Aus der zeitlichen und räumlichen Verteilung dieser registrierten Zerfallsereignisse können Koinzidenzen festgestellt und ausgewertet werden. Dadurch erhält man die gewünschten radioaktiven Verteilungen im Körper, dargestellt durch entsprechende Schnittbilder. Heutzutage werden PET-Geräte seitens der Herstellerfirmen ausschließlich in Kombination mit einem CT angeboten, Ausnahme stellen nur mehr sogenannte refurbished-systeme dar. Die wichtigsten klinischen Anwendungen des PET/CT sind das Staging in der Onkologie, Suche nach Entzündungsherden als auch Fragestellungen des Herzens.

10 We have PET/CT Do we need PET/MR?

11 PET/MR Unterschiedliche Designlösungen

12 The role of both PET and MR in medical diagnostics, whether combined or individually, will continue to expand.

13 Personaldosismonitoring im OP-Bereich

14 Back to the roots Ionisierende Strahlung unsichtbar geruchlos geräuschlos geschmacklos Können wir die Strahlung für uns begreifbar machen? Das ist die größte Schwierigkeit des Strahlenschutzes

15 Übersicht der Messgeräte HFK-Monitor Personalüberprüfung Kontaminationsmessgerät DL-Messgerät Jod-131-Patienten messen (Entlassungskriterien) Kontamination vorhanden? Kontamination? Dekontaminationsmassnahmen setzen! Elektronisches Personendosimeter (EPD) Direkt ablesbares Dosismeter Thermo-Lumineszenz-Dosimeter (TLD) Wiederverwendbare Dosimeter für spezielle Anwendungen (OP-Bereich, Computertomographie, Angiographie, etc.)

16 Schnellsiede-Durchgang Das Konzept der Dosis Energiedosis D [Gray, Gy] In Material absorbierte Energie! Äquivalenzdosis [Sievert, Sv] Wirkung auf biologisches Gewebe! Dazu wird die Energiedosis mit einem Strahlungswichtungsfaktor w R multipliziert, der die unterschiedliche biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlenarten berücksichtigt Effektivdosis [Sievert, Sv] Berücksichtigung verschiedener Gewebearten!

17 Erste Annäherungen... Messungen mittels EPD

18 ... erste Probleme Alarmdosimeter Schwer unter dem sterilen Gewand anzubringen Während der Prozedur nicht ablesbar

19 Die Idee dahinter... DoseAware-System

20 In medias res Neurochirurgie (PLIF, 2 Segmente) Uro-OP (Perkutane Litholapaxie)

21 In der Praxis...

22 Meine ersten Schwierigkeiten... Wer hat nun eigentlich welche Dosimeter-Farbe? Das Spiel: Ich dreh mich einfach um ;-) Nicht die Dosis allein zählt

23 Erste DoseAware - Bilanz Grundlagen des Strahlenschutzes (3-A-Regel) können sehr gut in die Praxis umgesetzt werden Farbbalken sind sehr intuitiv und anschaulich Learning by doing Dosisoptimierung ist möglich Bewusstsein für Strahlungsdosen muss bei den Mitarbeitern geschaffen und in Folge forciert werden Eine Interpretation der Ergebnisse sollte von einer im Strahlenschutz ausgebildeten Person erfolgen (speziell Medizinphysiker oder Strahlenschutzbeauftragte)

24 3. Am Flughafen (Check-In)

25 Nackt-Scanner

26 x Ganzkörperscanner Röntgenstrahlung Die rückgestreute Strahlung (im Gegensatz zum klassischen Röntgengerät) wird zur Oberflächenanalyse verwendet. Der sogenannte Röntgenscanner ( backscatter x-ray ) arbeitet mit höherer Photonenenergie, wobei wegen den sehr empfindlichen Detektoren geringe Intensitäten ausreichen. Die mittlere Gesamtstrahlenbelastung eines einzelnen Scans soll bei circa 0,1 0,2 µsv liegen (aktuell ungefähr 0,05 µsv). Terahertz-Strahlung Terahertz-Strahlen sind elektromagnetische Wellen, die mit einer Frequenz zwischen 0,1 und 10 Terahertz schwingen. Sie befinden sich damit im Bereich zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht, somit sind sie Teil der natürlichen Wärmestrahlung. Passive Technik: Bei der passiven Methode wird nur die natürliche Wärmeabstrahlung des menschlichen Körpers detektiert, wodurch ein Abbild der Körperkonturen ohne anatomische Details erzeugt werden kann. Aktive Technik: Ein fokussierter Strahl scannt den Körper ab und durch Variation der Wellenlänge wird aus der Rückstreuung ein Bild rekonstruiert. Auf diese Weise können gestochen scharfe dreidimensionale Darstellungen des nackten Körpers des Überprüften erzeugt werden.

27

28 Grundlegende Idee Bragg-Kurve Wikipedia

29 Medizinische Ausstattung Phase I bis

30 Medizinische Ausstattung Phase III

31 Medizinische Ausstattung Weiterführende Informationen:

32 Innovative Möglichkeiten der Therapie Altersabhängige Makuladegeneration - Von der Studie zum klinischen Alltag

33 AMD Kurze Einführung Altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist eine schwerwiegende Augenerkrankung, von der in Österreich ~ Menschen betroffen sind!

34 Macula lutea (lat., Gelber Fleck ) Empfindlichster Teil der Netzhaut Für das zentrale Sehen verantwortlich Ermöglicht das Erkennen von Details und Gesichtern sowie Lesen, Fernsehen, Bei Beschädigung bzw. Zerstörung können starke und ausgedehnte Sehverluste auftreten

35 Leere Stellen & blinde Flecken 80% Trockene AMD (Nicht neovaskuläre Form) Weniger schwerwiegend / Meist langsamer Verlauf Man hat leere Stellen im zentralen Sehbereich Hilfe für die Erkrankten erfolgt z.b. mittels Leselupen In gewissen Fällen kann die trockene AMD jedoch in eine gefährlichere (sog. feuchte) Form übergeben 20% Feuchte AMD (Vaskuläre Form) Sehr schneller Verlauf mit gravierendem Sehverlust Charakteristisch ist die Bildung von neuen Blutgefäßen, die in die Makula hineinwachsen Sehzentrum ist wie durch eine graue Scheibe abgedeckt (blinde Flecken), nur Bildrand bleibt erkennbar

36 Früherkennung möglich? Ja, mittels Amsler-Sehtest Ein Auge bedecken (Lesebrille aufsetzen, falls vorhanden) Amsler-Netz in einer bequemen Lesedistanz halten Punkt in der Mitte mit dem anderen Auge fixieren Auf wellenförmige oder verschwommene Linien achten. Diese könnten auf AMD hinweisen Augenarztbesuch! Test mit anderem Auge wiederholen

37 Therapiemöglichkeiten I Lasertherapie und Chirurgie Uneffizient für feuchte Form der Makuladegeneration Derzeit häufigsten angewandten Therapien Photodynamische Therapie der Neovaskularisation Intravitreale anti-vegf Medikamente (Avastin, Macugen, Lucentis ), um eine Regression der Neovaskularisation zu bewirken Medikamentenapplikation (mittels Spritze) in einem Abstand von etwa 4 bis 6 Wochen. Ergo: Belastung für Patienten und verabreichende Abteilung ist sehr hoch Modernste Therapie ( state-of-the-art ) Reguläre Behandlung mit Lucentis (monatliche Gabe)

38 Variante A - Radiologie Das IRay-System ist ein nicht invasives, stereotaktisches Strahlenchirurgiesystem Bildgeführtes, automatisches Roboter-Positionierungssystem Stark kollimierte Strahlung mittels drei Eintrittsfenster 100kV-Nennspannung (fix) 1 mm Fokusgroße (fix)

39 Zusammenfassung Keine invasive Prozedur (2 Mitarbeiter) Einfache Handhabung (vorallem bzgl. Strahlenschutz) Lokalanästhesie Dauer der totalen Prozedur: ~ 10 Minuten Dauer der Bestrahlung: < 2 Minuten Kontrollierte fokale Bestrahlung im Zielgebiet Wird durch 3-fache Bestrahlung erreicht

40 Variante B - Nuklearmedizin

41 Gerätedetails

42 Strahlungsquelle Die radioaktive Quelle im NeoVista Epi-Rad 90 Epiretinal Ophthalmic System basiert auf einem Strahler unter Verwendung von Strontium-90/Yttrium-90 Strontium-90 mit einer Halbwertszeit von 29.1 Jahren zerfällt in das Tochternuklid 90 Y (HWZ = 64.1 Stunden), wobei es eine relativ kurze effektive Penetrationstiefe besitzt Die Möglichkeit zur Abgabe der gewünschten therapeutischen Dosis in der Behandlungszone unter Minimierung der Bestrahlung von nicht erwünschten Arealen wird so erreicht Die Quellenaktivität beträgt maximal 555 MBq, sodass die Behandlungsdauer relativ kurz ist (3 bis 5 Minuten)

43 Dosimetrie 0.56 Gy an der Linse 6 Gy (Läsionsrand) 2.4 Gy (Optischer Nerv) 24 Gy (Zentrum der Läsion)

44 Praktisches Therapiebeispiel Positionierung des Behandlungskreuzes erfolgt über dem CNV-Bereich, so nahe wie möglich bei der Fovea lokalisiert. Es wird eine Dosis von 24 Gy in dem Bereich der Fovea erzielt, welcher den aktiven Bereich der CNV darstellt. Der gesamte CNV- Komplex erhält zumindest eine Dosis von 16 Gy (bezogen auf die Isodosenkurven) Die Lokalisation der Kanüle (bezogen auf eine 10-Uhr-Sklerotomie-Einführung) sollte bei der Bestrahlung so positioniert werden, dass eine eventuelle Tamponade der großen retinalen Gefäße verhindert wird. CNV = choroidal neovascularization

45 Zusammenfassung Minimale invasive Prozedur (Team: 6 Mitarbeiter) Durchführung während partieller Vitrektomie-Prozedur Lokalanästhesie Dauer der totalen Prozedur: ~ 45 Minuten Dauer der Bestrahlung: < 5 Minuten Kontrollierte fokale Bestrahlung im Zielgebiet ~ 3 mm in der Tiefe ~ 5.5 mm im Durchmesser

46 D anke! D I A ndreas Stem berger, M Sc K rankenhaus R udolfstiftung Ä rztliche D irektion Stabsstelle M edizinphysik andreas.stem berger@ w ienkav.at