Optionen der bildgestützten Bestrahlung Eine neue Dimension in der Radioonkologie

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1 ÜBERSICHTSARBEIT Optionen der bildgestützten Bestrahlung Eine neue Dimension in der Radioonkologie Florian Sterzing, Rita Engenhart-Cabillic, Michael Flentje, Jürgen Debus ZUSAMMENFASSUNG Hintergrund: Bildgebende Verfahren sind nicht nur essenziell in Diagnostik und Planung einer Strahlentherapie. Technische Neuerungen haben auch die Integration verschiedener Bildgebungsmodalitäten in die tägliche Anwendung der Radiotherapie direkt am Bestrahlungsgerät ermöglicht und damit das Management inter- und intrafraktioneller Variationen verbessert. Methode: Übersicht zur bildgestützten Strahlentherapie (IGRT) auf Basis einer selektiven Literaturrecherche. Ergebnisse: Die IGRT ist mit Hilfe von Ultraschall, 2-D-Röntgenbildgebung oder integrierter Computertomographie möglich. Sie erlaubt die sofortige Korrektur von Abweichungen der Positionierung und erhöht somit die Präzision der täglichen Bestrahlungsfraktionen. Zudem kann man auf Lage- und Füllungsvariationen von Organen direkt reagieren. Anatomische Veränderungen unter Therapie wie Gewichtsverlust, Tumorschrumpfung, Öffnung von Atelektasen können früh detektiert und in die Berechnung der anvisierten Strahlendosis einbezogen werden. Es gibt bisher keine randomisierten kontrollierten Studien, die einen Vorteil der IGRT bezüglich Nebenwirkungsspektrum und Tumorkontrolle gegenüber der konventionellen Radiotherapie zeigen. Schlussfolgerung: IGRT kann die Sicherheit herkömmlicher Radiotherapieverfahren durch eine erhöhte Präzision verbessern. Zudem wird die genaue Anwendung von Spezialbestrahlungstechniken mit knappen Sicherheitssäumen zu strahlenempfindlichen Organen gewährleistet. Eine ausgewogene Patientenselektion unter Berücksichtigung von Behandlungsziel, Plancharakteristik und maßvollem Einsatz der technischen Ressourcen ist sehr wichtig. Die IGRT sollte eingesetzt werden bei steilen Dosisgradienten zu eng benachbarten Risikostrukturen, hochkonformalen Dosisverteilungen im Gastrointestinalbereich zur Detektion von Füllungsvariationen, Dosiseskalation mittels Hochpräzisionstechniken zur Senkung der Gefahr des geographic miss oder Immobilisationsschwierigkeiten bei Schmerz oder Platzangst. Zitierweise Sterzing F, Engenhart-Cabillic R, Flentje M, Debus J: Image-guided radiotherapy a new dimension in radiation oncology. Dtsch Arztebl Int 2011; 108(16): DOI: /arztebl Abteilung für Radio onkologie und Strahlentherapie, Universitätsklinikum Heidelberg: Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Debus, Dr. med. Sterzing Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie, Universitätsklinikum Würzburg: Prof. Dr. med. Flentje Klinik für Strahlen therapie, Universitätskliniken Gießen und Marburg GmbH: Prof. Dr. med. Engenhart-Cabillic Eine hochwertige Bildgebung mittels Ultraschall, Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) oder Positronenemissionstomographie(PET)-CT ist essenziell in Diagnostik und Planung einer Strahlentherapie. Ein lokales Therapieverfahren wie die Radiotherapie steht und fällt mit der Präzision des bildgebenden Verfahrens, durch das die Definition des zu bestrahlenden Gewebes erfolgt. Nur so kann sichergestellt werden, dass abhängig von einer exakten Ausbreitungsdiagnostik (Staging) eines Tumors und der individuellen Konstellation des Patienten alle Tumorareale erfasst und gesundes Gewebe zuverlässig geschont werden können. Dies ist die Basis für einen Therapieerfolg mit möglichst geringer Nebenwirkungsrate. Technische Neuerungen haben nun die Integration verschiedener Bildgebungsmodalitäten direkt am Bestrahlungsgerät ermöglicht. Bisher erfolgt eine Schnittbildgebung zu Beginn, das heißt zur Planung einer Behandlung. Die folgenden Therapiefraktionen werden hierauf basierend geplant und die tägliche Einstellung der Behandlung wird durch Markierungen auf der Haut oder auf Fixierungshilfen wie Masken oder Vakuummatratzen reproduziert. Dies kann durch spezielle Kontrollaufnahmen mittels Röntgenfilmen oder Digitalaufnahmen kontrolliert werden und somit eine Reproduzierbarkeit innerhalb gewisser Toleranzen gewährleisten. Je nach Immobilisationsmethode und den damit verbundenen Lagerungsvariationen können Positionierungsabweichungen von mehreren Millimetern auftreten (1, 2). Für viele Behandlungskonzepte kann dies durch die Wahl adäquater Sicherheitsabstände in der Planung einer Radiotherapie berücksichtigt und damit die verlässliche Abdeckung eines Zielvolumens sichergestellt werden. Die direkte Integration einer Bildgebung am Bestrahlungsgerät erlaubt nun die tägliche Kontrolle von Lagerungsgenauigkeit, Tumorposition und möglichen Veränderungen der Patientenanatomie, wie zum Beispiel einer Tumorschrumpfung oder der Öffnung einer Atelektase (3). Somit kann man direkt auf Veränderungen gegenüber der initialen Planungsbildgebung reagieren (4). Positionierungsungenauigkeiten können sofort korrigiert werden und anatomische Änderungen, die eine Modifikation der Bestrahlung erfordern, können frühzeitig erfasst und nötige Konsequenzen können zeitnah eingeleitet werden. Die Radioonkologie wurde so durch die bildgestützte Bestrahlung ( image-guided 274 Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April 2011

2 radiotherapy, IGRT) in ihren Möglichkeiten erweitert. Gerade während Therapien über mehrere Wochen können erhebliche Veränderungen auftreten, bei denen ein unmodifiziertes Weiterbehandeln auf Basis der initialen Bildgebung unter Umständen große Abweichungen in Dosisverteilung, Tumorkontrolle und Nebenwirkungswahrscheinlichkeit haben kann (5, 6). Die vorliegende Arbeit stellt Hintergrund, Motivation, technische Realisierung und Anwendung der bildgestützten Strahlentherapie dar. Hierzu wurde eine selektive Literaturrecherche in PubMed durchgeführt mit den Stichworten: IGRT, image-guidance, imageguided radiotherapy, cone-beam-ct, in-room- CT, fan-beam-ct und tomotherapy. Interfraktionelle Variationen Moderne Bestrahlungsverfahren erlauben individuelle Dosisgradienten von wenigen Millimetern. Mit dieser Präzision lassen sich im Computer auf einer statischen Planungsuntersuchung hochexakte Bestrahlungspläne berechnen. Doch in der Realität werden keine statischen Computertomographien behandelt, sondern Patienten mit einigen Variablen. Die Gesamtheit aller Veränderungen und Abweichungen, die zwischen den einzelnen Behandlungssitzungen (Fraktionen) auftreten können, bezeichnet man als interfraktionelle Variationen. Abbildung 1: Beispiel einer Positionsabweichung (Übereinanderlagerung von Planungs-CT in grau und Lagekontroll-CT in gelb): Fehlpositionierung der Prostata, die durch die bildgestützte Strahlentherapie korrigiert werden kann. Positionierungsgenauigkeit Der erste wesentliche Faktor ist die Positionierung. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit hängen stark von der anatomischen Region und der Positionierungshilfe ab. Es werden unterschiedliche Systeme eingesetzt, die eine Repositionierung exakt wie unter Planungsbedingungen ermöglichen. Trotz dieser Immobilisation mit Hilfe von Masken, Schulterfixationen, Armlagerungsschalen oder Vakuummatratzen kann zum Teil eine erhebliche Variation von über 10 mm zwischen den einzelnen Fraktionen bestehen (2, 7) (Abbildung 1). Schließlich werden bei all diesen Verfahren Ober - flächenmarkierungen verwendet. Die tatsächliche Positionierung in der Tiefe, zum Beispiel eines Lungen - tumors oder eines abdominalen Organs, kann sich jedoch deutlich anders zeigen (8). Die bildgestützte Bestrahlung erlaubt die Detektion solcher Abweichungen und die sofortige Korrektur und erhöht somit die Präzision der Bestrahlungsfraktionen. Dies ist besonders bedeutsam bei modernen Hochpräzisionstechniken mit individueller Dosisverteilung Eskalation der Dosis im Zielvolumensbereich Schonung eng benachbarter strahlenempfindlicher Organe. In diesen Situationen können kleine Positionierungsabweichungen bereits große Abweichungen in der Dosisverteilung bewirken. Während herkömmliche Verfahren unter Verwendung weniger Stehfelder begrenzt anfällig gegenüber solchen Variationen waren, können bei Hochpräzi - sionstechniken Unterdosierungen des Zielvolumens oder Überdosierungen eines zu schonenden Organs resultieren. Abbildung 2 zeigt dies am Beispiel einer myelonschonenden Rebestrahlung. Hier wird nach vorausgegangener Bestrahlung der Wirbelsäule ein Plasmocytomrezidiv konformal erfasst unter Schonung des umschlossenen Rückenmarks. Dabei stellt die IGRT sicher, dass eine solche Dosisverteilung präzise appliziert wird (9). Organbeweglichkeit Die Beweglichkeit der inneren Organe kommt als weitere Variable hinzu. Auch bei perfekter Lagerung von knöchernen Strukturen kann beispielsweise die Niere eine erhebliche Lagevariabilität von mehreren Zentimetern aufweisen. So ist eine ventrale Verlagerung möglich, was bei der Radiotherapie paraaortaler Lymphknoten eine Schädigung der Niere verursachen kann (Abbildung 3). Abbildung 2: Myelonschonende Rebestrahlung eines Plasmocytomrezidivs. Die bildgestützte Strahlentherapie stellt die präzise Anwendung sicher. Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April

3 Abbildung 3: Zwei kontrastmittelgestützte Computertomographien des Abdomens zeigen die Lagevariabilität der rechten Niere. Eine Bildgebung direkt in Bestrahlungsposition kann eine unbeabsichtigte Bestrahlung und Schädigung der Niere vermeiden. Im Thorax kann der Ösophagus enorme Lagevariationen zeigen, wie Abbildung 4 verdeutlicht. Ein hochkonformaler Bestrahlungsplan, bei dem nicht das gesamte Mediastinum anvisiert wird, ist empfindlich für eine solche Seitwärtsverlagerung der Speiseröhre. Je nach der mittels IGRT festgestellten Position kann ein entsprechender Bestrahlungsplan appliziert und ein geographic miss verhindert werden (10). Auch bei der Radiotherapie der Prostata können Füllungsdifferenzen des Rektums erhebliche Auswirkungen auf die Dosis der Prostata beziehungsweise die Belastung für das Rektum haben. Bei Prostatakarzinomen der höheren Risikogruppen (Risikoklassifikation nach TNM-System, PSA-Wert, Gleason-Score) wird eine Erhöhung der Therapiedosis bis 80 Gy und teilweise darüber angestrebt man spricht von einer Dosiseskalation. Um die akute und chronische gastrointestinale Toxizität zu senken, wird mit Techniken wie der intensitätsmodulierten Strahlentherapie (IMRT) eine Schonung des Rektums erreicht. Bei übermäßiger Füllung des Rektums kann eine deutlich erhöhte Belastung der Rektumvorderwand resultieren, da das Rektum in die Hochdosisregion vorverlagert wird (Abbildung 5) (11, 12). Die Bildsteuerung ermöglicht, dies bereits auf dem Bestrahlungstisch zu erkennen und die Bestrahlung erst unter optimalen Bedingungen etwas später durchzuführen (13). Anatomische Veränderungen unter Therapie Auch eine Änderung in Form, Volumen und Umgebung eines Tumors kann durch eine Dichteänderung eine veränderte Schwächung der Röntgenstrahlen bewirken. Kommt es beispielsweise während einer länger dauernden kombinierten Radiochemotherapie eines HNO-Tumors zu einer radiogenen Mucositis, kombiniert mit einer Chemotherapie-bedingten Übelkeit, kann der Patient drastisch an Gewicht verlieren. Dies kann eine vermehrte Bewegung der Zielstrukturen in zentrale Richtung bewirken, was zu einer erhöhten Dosis auf Haut und Speicheldrüsen führen kann. In erster Regel gilt es, solchen Phänomenen mittels geeigneter Supportivmaßnahmen und Ernährungstherapie vorzubeugen, um die Toxizität einer solchen Behandlung zu minimieren. Tritt ein Gewichtsverlust trotzdem auf, ist es von entscheidender Bedeutung, dies früh festzustellen. Die zur Lagekontrolle dienende Bildgebung kann man auch zur Berechnung der aktuellen Dosisverteilung nutzen. Dies gibt dem Strahlentherapeuten die Möglichkeit, rechtzeitig in einer Behandlungsserie den Bestrahlungsplan anzupassen und somit die optimale Qualität des Bestrahlungsplans auch über einen mehrwöchigen Zeitraum aufrechtzuerhalten (14 16). Neben dem Gewichtsverlust kann auch eine Größenveränderung des Tumors bedeutsame Auswirkungen haben. So können beispielsweise Lymphome rasch unter Radiotherapie eine Größenregredienz zeigen. Befindet sich ein solches Lymphom direkt neben einer strahlensensiblen Struktur, kann eine Tumorschrumpfung eine verminderte Schwächung des Röntgenstrahls und in der Konsequenz unter Umständen eine erhöhte Dosis auf die Risikostruktur zur Folge haben. Andere Konsequenzen hat eine Vergrößerung des Tumors unter Radiotherapie. Durch eine reaktive inflammatorische Reaktion oder eine Einblutung kann eine Volumenzunahme dazu führen, dass der Tumor aus dem anvisierten Zielgebiet herauswächst und ihn die angepeilte Dosis verfehlt. Kommt es zu einem echten Progress des Tumors unter Bestrahlung ist zu überlegen, ob die Therapie abgebrochen werden muss. Ohne die Bildsteuerung würde eine Behandlungsserie fortgesetzt und der Patient würde unnötig belastet und einer nicht wirksamen Therapie unterzogen. Therapiealternativen können mit der neuen Methode unter Umständen rascher eingeleitet werden. In der herkömmlichen Strahlentherapie durchgeführte Lagekontrollen dienen in erster Linie der Zielpunktverifikation, Veränderungen von Weichteilprozessen werden unter Umständen übersehen. Hierfür ist eine zusätzliche CT-Bildgebung notwendig. 276 Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April 2011

4 Auch Änderungen in der Umgebung eines Tumors wie die Öffnung einer Atelektase oder die Größenänderung eines Ergusses bei der Behandlung eines Bronchialkarzinoms, können früh detektiert und deren Auswirkung auf die anvisierte Strahlendosis berechnet werden. Intrafraktionelle Bewegung Sind die interfraktionellen Variationen erkannt und behoben beziehungsweise wurde der Bestrahlungsplan auf geänderte anatomische Verhältnisse adaptiert, kann die Behandlung mit verbesserter Präzision erfolgen. Es bleibt jedoch die Unsicherheit aller Veränderungen, die innerhalb der Bestrahlungssitzung selbst auftreten können, was man als intrafraktionelle Variation bezeichnet. Da es sich hierbei hauptsächlich um Bewegungsphänomene handelt, wird oft direkt von der intrafraktionellen Bewegung gesprochen (17). Erster Faktor ist die Bewegung des Patienten selbst, die durch eine intensive Aufklärung sowie eine geeignete Immobilisation verhindert beziehungsweise minimiert werden muss. Zweiter Faktor ist die Atembewegung, die sich vor allem auf die Lage von Tumoren der Lunge und der Leber auswirkt. Während manche Tumoren sich gar nicht oder nur wenige mm bewegen, sind maximale Bewegungen von bis zu 3 cm beschrieben (18). Aber auch für Risikostrukturen wie die Nieren oder den Magen muss eine solche Bewegung berücksichtigt werden. Zum einen kann sie bis auf ein gewisses Maß (unter 1 cm) reduziert werden, beispielsweise durch eine abdominale Kompression (19). Zum anderen kann durch die Erfassung der maximalen Bewegungsamplitude mittels zeitlich aufgelöster Computertomographie (4DCT) ein geeigneter Sicherheitssaum gewählt werden, der den gesamten Raum einschließt, innerhalb dessen sich die Zielstrukturen potenziell bewegen. Ein anderes Vorgehen besteht darin, nur während gewisser Atemphasen zu bestrahlen, was als Gating bezeichnet wird (20). Dadurch können Sicherheitssäume kleiner gehalten und die Belastung umliegender Gewebe etwas reduziert werden. Diese Methode setzt aber neben der initialen Erfassung der Bewegung auch ein Monitoring während der Therapie selbst voraus. Hier ermöglicht die bildgesteuerte Strahlentherapie mittels kontinuierlicher Überwachung der Tumorposition eine solche zeitliche Anpassung auf bestimmte Atemphasen. Mit speziellen Methoden kann der Therapiestrahl auch dem beweglichen Tumor nachgeführt werden. Ein solches Tracking eines Tumors beschleunigt die Therapie durch Verkürzung der inaktiven Zeitintervalle. Allerdings erfordert ein solches Nachführen des Therapiestrahls komplexe Techniken. Diese sind in Form von beweglichen Roboterarmen oder schnellen Multileaf- Kollimatoren verfügbar. Sowohl Gating als auch Tracking sind aufwändige Verfahren. Sie sind bei wenigen Patieten notwendig und werden eingesetzt, wenn herkömmliche Verfahren mit einer zu hohen Belastung der Risikoorgane einhergehen. Abbildung 4: Lagevariabilität des Ösophagus, dargestellt mit Hilfe eines In-room-CT : Oben die Ausgangssituation mit korrespondierendem Bestrahlungsplan. Bei Seitwärtsverlagerung (unten) kann ein alternativer Plan verwendet werden. So verhindert die bildgestützte Strahlentherapie ein geographic miss. Technische Realisierung Um den genannten Unsicherheitsfaktoren Rechnung zu tragen, kann nun eine Bildgebung direkt am Bestrahlungsgerät die zuvor beschriebenen Veränderungen sichtbar machen und diese können direkt korrigiert werden (21). Es gibt verschiedene technische Lösungen, die einzelnen Verfahren der Bildgebung zu integrieren. Weichteilstrukturen wie beispielsweise die Prostata können mit Hilfe des Ultraschalls dargestellt und ihre Position mittels eines stereotaktischen Koordinatensystems zur Planungssituation im Ausgangs-CT korreliert werden (22). Mit digitalen Röntgenaufnahmen in zwei Ebenen kann ebenfalls die Positionierung überprüft werden. Man ist hier jedoch weitestgehend auf die Abbildung knöcherner Anatomie begrenzt. Diese Methode eignet sich daher vor allem für kleinere Tumoren im oder mit direktem Bezug zum Knochen, wie zum Beispiel ossäre Metastasen oder Schädelbasistumoren. Zur besseren Darstellung von Weichgewebstrukturen kann eine volumetrische Bildgebung mittels Computertomographie eingesetzt werden, die entweder durch ein zusätzliches CT-Gerät im Bestrahlungsraum oder neuartig konstruierte Bestrahlungsgeräte erfolgen kann (23 25, e1, e2). Abbildung 6 zeigt ein ins Bestrahlungsgerät integriertes CT. Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April

5 Abbildung 5: Radiotherapie der Prostata, Schachbrett-Übereinanderlagerung von Planungs- CT (grau) und Kontroll-CT (gelb): Auch bei perfekter Übereinstimmung von Hautmarkierungen kann die Füllungsvariation des Rektums eine unbeabsichtigte Mehrbelastung des Rektums zur Folge haben. Einbindung in die klinische Strahlentherapie Die bildgeführte Strahlentherapie ist aufwändig. Sie benötigt spezielle technische Ausstattungen und stellt eine Herausforderung für Finanz- und Arbeitskraftressourcen dar. Der bisherige Standard besteht darin, die auftretenden Variationen auf ein möglichst niedriges Maß zu reduzieren und diese mit geeigneten Sicherheitssäumen miteinzuberechnen. Unter Verwendung Abbildung 6: Beschleuniger mit integriertem Kegelstrahl-CT (Beschleuniger als Strahlquelle) geeigneter Zielverfahren wie der Stereotaxie und durch Anfertigung von Kontrollaufnahmen in Form von 2-D-Röntgenbildern oder Computertomogrammen kann eine Therapie zusätzlich überwacht werden. Die tägliche Bildsteuerung direkt am Bestrahlungsgerät inklusive der sofortigen Korrektur hingegen ist deutlich aufwändiger, sowohl bezüglich der Anschaffungs- und Wartungskosten der Geräte als auch im Hinblick auf die benötigte Zeit der Durchführung, Ausbildung des Personals und Qualitätsicherung. Randomisierte kontrollierte Studien zum Vergleich von Toxizität und Wirksamkeit existieren nicht. Trotzdem ist die IGRT in der Radioonkologie eine wichtige Methode, die zur sicheren und präzisen Anwendung moderner Techniken wie beispielsweise der intensitätsmodulierten Radiotherapie oder Partikeltherapie beitragen (3). Entscheidend ist, dass die beschriebenen Methoden nur ein Glied der Kette von Diagnosestellung, Bildgebung, Immobilisation, Planung und täglicher genauer Durchführung einer Radiotherapie darstellen. Nur wenn all diese Elemente stimmen, kann das volle Potenzial der Strahlentherapie ausgeschöpft werden. Wichtig ist auch festzuhalten, dass keineswegs jeder Patient eine solche Bildsteuerung benötigt. In vielen Fällen können die genannten Variationen mittels geeigneter Sicherheitssäume im Voraus miteinkalkuliert und so eine sichere Applikation der beabsichtigten Dosis im Tumor erreicht werden. Die bildgesteuerte Strahlentherapie sollte dann eingesetzt werden, wenn Tumorart, Tumorlokalisation, angestrebte Dosis und benachbarte Risikostrukturen solche Sicherheitssäume und eine gewisse Variationsbreite nicht tolerabel machen. Dies ist der Fall in unmittelbarer Nähe von Rückenmark, Hirnstamm, Sehnerv oder Parotis, insbesondere wenn eine Dosiseskalation angestrebt wird oder bei Rebestrahlungen maximale Organschonungen notwendig sind. Zudem ist die IGRT bei abdominalen oder pelvinen Tumoren vorteilhaft, wenn gastrointestinale Füllungsvariationen Organverlagerungen hervorrufen können (e3), wie zum Beispiel bei der hochdosierten Radiotherapie des Prostatakarzinoms. Es gibt bisher keine konkreten Leitlinien der Fachgesellschaften zur Indikationsstellung der IGRT. Insbesondere existieren keine randomisierten kontrollierten Studien, die einen Vorteil der IGRT bezüglich Nebenwirkungsspektrum und Tumorkontrollwahrscheinlichkeit zeigen. Zudem ist zu beachten, dass die ergänzende Bildgebung bei Verwendung der vorgestellten Röntgenverfahren eine zusätzliche Dosisbelastung für die Patienten bedeutet. Diese liegt je nach genutzter Technik zwischen 0,1 und 3 % der Therapiedosis und daher sollte die Methode nicht ohne Grund eingesetzt werden (e4). Wenn aber diese zusätzliche Dosis die Verwendung kleiner Sicherheitssäume ermöglicht und die genaue Applikation der Bestrahlungsdosis am richtigen Ort gewährleistet, wird in der Endbilanz die Belastung und das Risiko für die Patienten gesenkt. Eine Verkleinerung von Sicherheitssäumen kann die 278 Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April 2011

6 Belastung von angrenzenden Strukturen vermindern und damit die Nebenwirkungswahrscheinlichkeit senken. Die IGRT verursacht zusätzliche Kosten für Anschaffung und Wartung der notwendigen Technik. Zudem reduziert sie durch den höheren Zeitaufwand von circa fünf Minuten pro Fraktion den Patientendurchsatz pro Bestrahlungsgerät. Demgegenüber steht der vermutete Nutzen einer erhöhten Sicherheit und Präzision verbunden mit der Reduktion von Nebenwirkungswahrscheinlichkeiten. Zudem kann die Gewährleistung der genauen Applikation von Hochpräzisionstechniken die Erfolgswahrscheinlichkeit einer Radiotherapie erhöhen. Der Nachweis hierfür muss noch erbracht werden. Es bleibt die Frage, wie viel eine bessere Verträglichkeit kosten darf. Resümee Die bildgesteuerte Strahlentherapie kann herkömmliche Radiotherapieverfahren durch eine Erhöhung der Präzision sicherer machen. Außerdem wird die genaue Anwendung von Spezialbestrahlungstechniken mit knappen Sicherheitssäumen zu strahlenempfindlichen Organen gewährleistet. Eine ausgewogene Patientenselektion unter Berücksichtigung von Behandlungsziel, Plancharakteristik und maßvollem Einsatz der technischen Ressourcen ist sehr bedeutsam. Die IGRT sollte verwendet werden bei: steilen Dosisgradienten zu eng benachbarten Risikostrukturen hochkonformalen Dosisverteilungen im Gastrointestinalbereich zur Detektion von Füllungsvariationen Dosiseskalation mittels Hochpräzisionstechniken zur Senkung der Gefahr des geographic miss Immobilisationsschwierigkeiten bei Schmerz oder Platzangst. KERNAUSSAGEN Die bildgestützte Strahlentherapie (IGRT) beschreibt die Integration der Bildgebung direkt ins Bestrahlungsgerät. Trotz geeigneter Immobilisation des Patienten kann es zu Ungenauigkeiten kommen: Man unterscheidet zwischen inter- und intrafraktioneller Variation. IGRT erhöht die Genauigkeit der Anwendung einer Strahlentherapie durch sofortige Korrektur von Abweichungen. Nicht jede Strahlentherapie muss mit Bildsteuerung erfolgen; sie wird eingesetzt bei bewegten Zielen, in unmittelbarer Nähe zu Risikoorganen und bei schwierigen Rebestrahlungen. Es gibt keine randomisierten kontrollierten Studien, die die Toxizität und Wirksamkeit der IGRT mit der einer konventionellen Radiotherapie vergleichen. Interessenkonflikt Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht. Manuskriptdaten eingereicht: , revidierte Fassung angenommen: LITERATUR 1. Kupelian PA, Lee C, Langen KM, et al.: Evaluation of image-guidance strategies in the treatment of localized prostate cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2008; 70: Sterzing F, Kalz J, Sroka-Perez G, et al.: Megavoltage CT in helical tomotherapy clinical advantages and limitations of special physical characteristics. 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7 20. Guckenberger M, Krieger T, Richter A, et al.: Potential of image-guidance, gating and real-time tracking to improve accuracy in pulmonary stereotactic body radiotherapy. Radiother Oncol 2009; 91: Jaffray D, Kupelian P, Djemil T, Macklis RM: Review of image-guided radiation therapy. Expert Rev Anticancer Ther 2007; 7: Boda-Heggemann J, Kohler FM, Kupper B, et al.: Accuracy of ultrasound-based (BAT) prostate-repositioning: a three-dimensional online fiducial-based assessment with cone-beam computed tomography. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2008; 70: Thieke C, Malsch U, Schlegel W, et al.: Kilovoltage CT using a linac- CT scanner combination. Br J Radiol 2006; 79 Spec No 1: Pouliot J: Megavoltage imaging, megavoltage cone beam CT and dose-guided radiation therapy. Front Radiat Ther Oncol 2007; 40: Morin O, Gillis A, Chen J, et al.: Megavoltage cone-beam CT: system description and clinical applications. Med Dosim 2006; 31: Anschrift für die Verfasser Dr. med. Florian Sterzing Klinik für Radioonkologie und Strahlentherapie in der Kopfklinik des Universitätsklinikums Heidelberg Im Neuenheimer Feld Heidelberg Florian.Sterzing@med.uni-heidelberg.de SUMMARY Image-Guided Radiotherapy A New Dimension in Radiation Oncology Background: The vital importance of imaging techniques in radiation oncology now extends beyond diagnostic evaluation and treatment planning. Recent technical advances have enabled the integration of various imaging modalities into the everyday practice of radiotherapy directly at the linear accelerator, improving the management of interand intrafractional variations. Methods: We present the topic of image-guided radiotherapy (IGRT) on the basis of a selective review of the literature. Results: IGRT can be performed with the aid of ultrasound, 2D X-ray devices, and computed tomography. It enables instant correction for positioning deviations and thereby improves the precision of daily radiotherapy fractions. It also enables immediate adjustment for changes in the position and filling status of the internal organs. Anatomical changes that take place over the course of radiotherapy, such as weight loss, tumor shrinkage, and the opening of atelectases, can be detected as they occur and accounted for in dosimetric calculations. There have not yet been any randomized controlled trials showing that IGRT causes fewer adverse effects or improves tumor control compared to conventional radiotherapy. Conclusion: IGRT is more precise and thus potentially safer than conventional radiotherapy. It also enables the application of special radiotherapeutic techniques with narrow safety margins in the vicinity of radiosensitive organs. Proper patient selection for IGRT must take account of the goals of treatment and the planning characteristics, as well as the available technical and human resources. IGRT should be used for steep dose gradients near organs at risk, for highly conformal dose distributions in the gastrointestinal tract where adjustment for filling variations is needed, for high-precision dose escalation to avoid geographic miss, and for patients who cannot lie perfectly still because of pain or claustrophobia. Zitierweise Sterzing F, Engenhart-Cabillic R, Flentje M, Debus J: Image-guided radiotherapy a new dimension in radiation oncology. Dtsch Arztebl Int 2011; 108(16): DOI: Mit e gekennzeichnete Literatur: The English version of this article is available online: Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April 2011

8 ÜBERSICHTSARBEIT Optionen der bildgestützten Bestrahlung Eine neue Dimension in der Radioonkologie Florian Sterzing, Rita Engenhart-Cabillic, Michael Flentje, Jürgen Debus eliteratur e1. Mackie TR, Balog J, Ruchala K, et al.: Tomotherapy. Semin Radiat Oncol 1999; 9: e2. Mackie TR, Holmes T, Swerdloff S, et al.: Tomotherapy: a new concept for the delivery of dynamic conformal radiotherapy. Med Phys 1993; 20: e3. Perkins CL, Fox T, Elder E, Kooby DA, Staley CA, 3rd, Landry J: Image-guided radiation therapy (IGRT) in gastrointestinal tumors. Jop 2006; 7: e4. Ding GX, Coffey CW: Radiation dose from kilovoltage cone beam computed tomography in an image-guided radiotherapy procedure. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2009; 73: Deutsches Ärzteblatt Jg. 108 Heft April