Moderne Boliden I N N O V A T I O N E N I N D E R S T R A H L E N T H E R A P I E. Lena Beck. Institut für Medizinische Physik Klinikum Nürnberg

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1 Moderne Boliden 1 STRAHLENTHERAPIE 2. 0 I N N O V A T I O N E N I N D E R S T R A H L E N T H E R A P I E Lena Beck Institut für Medizinische Physik Klinikum Nürnberg

2 Gliederung 2 Strahlentherapie 2.0 Moderne Boliden Gating Methoden Stand der Technik Tomotherapie Accuray Cyberknife Accuray VERO Brainlab MRIdian VIEWRAY

3 Gating-Methoden Berücksichtigung der Organbewegung: 3 1) Überlagerung zweier CT-Bilddatensätze 1 CT-Datensatz bei Einatmung & 1 CT-Datensatz bei Ausatmung die Datensätze fusionieren Konturieren aufgrund der fusionierten Bilddaten z.b.: Atemzyklus bei Lungenstereotaxie 2) Trigger-Bestrahlung Beam ON / Beam OFF An- & Abschalten des Strahls bei zu starker Bewegung des Tumors im Vergleich zu den vorgegebenen Konturen ( Triggern ) 3) Nachführen des Strahls (Tumor Tracking) Durch Strahlnachführung (z.b.: schwenkender Kolli, mobiler Strahlerkopf) Genaue und trotzdem schnelle Behandlung möglich

4 Stand der Technik 4 LINEARBESCHLEUNIGER: Gantryrotation: 360 Ein Bildempfänger (rotiert als Gegenstück der Gantry) Strahlenfeld durch Blendensystem & MLC eingrenzbar max. FG ca. 40 x 40 cm Verschiedene X - & e - - Energien Patientenlagerung in feste Raumlaser Positionierungskontrolle: Einstellaufnahmen einmal vor der Bestrahlung Abb.1: Siemens-Linearbeschleuniger; Foto: Strahlentherapie Gemeinschaftspraxis (KNN)

5 Tomotherapie - Accuray = ein 6MV-Linearbeschleuniger zusammen mit einem CT-Detektorsystem in einer, im Kreis um den Patienten, rotierenden Gantry (ähnlicher Aufbau wie der eines Computertomographen) Bestrahlung erfolgt in Spiralbahnen 5 Abb.2: Informationsmaterial der Firma Accuray Abb.3: Informationsmaterial der Firma Accuray

6 Tomotherapie - Accuray 6 Gerätedaten: Vor jeder Bestrahlung wird eine CT-Bildserie angefertigt ggf. Anpassung der Positionierung vor der Bestrahlung an aktuelle Gegebenheiten (IGRT = Image Guided Radiotherapie) max. FG 5 x 40 cm (Schlitzkollimator) Prinzip der Tomotherapie: Schichtweises bestrahlen des Tumors aus allen Richtungen (Spiralförmiges Bestrahlen) Binärer MLC Gantryöffnung: Ø 85cm 2003 erstmals klinisch getestet Geräte im Einsatz: ca. 300 weltweit, ca. 11 in Deutschland Einziger Hersteller: Accuray

7 Tomotherapie - Accuray 7 Video 1: Informationsmaterial der Firma Accuray

8 Tomotherapie - Accuray 8 Vorteile: Bildgeführte Bestrahlung (IGRT) durch integriertes CT vor jeder Bestrahlung Ring-Gantry: Isozentrumsgenauigkeit < 0,5mm Bestrahlungsvolumen: Minimal.: 0,5 x 1 cm, Maximal.: 40 x 160 cm Nachteile: ausschließlich 6MV Photonen möglich Anschaffungskosten Wirtschaftlichkeit im Betrieb (va. Zeitverlust durch CT-Serie vor jeder Bestrahlung)

9 Cyberknife - Accuray = ein 6MV-Linearbeschleuniger, auf einem 6-Achsen-Industrieroboter montiert 9 Positionierungssystem: 2 Röntgenröhren & Bildverarbeitungsrechner Vergleich der aktuellen Röntgenbilder mit den passenden aus dem Planungs-CT Orientierung an Knochenstrukturen oder implantierten Markern ( Seeds ) Ausgleich von Verschiebungen über den Roboter Rundkollimatoreinsätze formen den Strahlenkegel Der Strahl kann während der Behandlung ständig nachgeführt werden (=Tracking) 2002: in Europa im klinischen Betrieb Geräte im Einsatz: >200 weltweit, ca. 8 in Deutschland Hersteller: Accuray Abb.4: Informationsmaterial der Firma Accuray Abb.5: Informationsmaterial der Firma Accuray

10 Cyberknife - Accuray 10 Video 2: Informationsmaterial der Firma Accuray

11 Cyberknife - Accuray 11 Video 3: Informationsmaterial der Firma Accuray

12 Vorteile: Positionierungsgenauigkeit: 0,2mm Tumor-Tracking (Nachfahren des Strahls) Cyberknife - Accuray Schonende Bestrahlungsmethode durch die Aufteilung der eingestrahlten Dosis auf bis zu 100 verschiedenen Einstrahlrichtungen mit jeweils sehr geringen Einstrahldosen Keine Kopf- oder Köperrahmen z.b.: Maske oder STX-Lagerungsrahmen 12 Abb.7: Informationsmaterial der Firma Accuray Nachteile: ausschließlich 6MV Photonen möglich Abb.6: Informationsmaterial der Firma Accuray Eignet sich nur für bestimmte Tumore va. bei kleinvolumigen und gut abgegrenzten Tumoren z.b.: Gehirn- und Rückenmarkstumoren Feldgröße: Ø 5-60 mm Behandlungsdauer: zw. 30 und 120 Minuten Benötigte Bunkergröße: ca. 6,5m x 5,3m x 3m (L/B/H)

13 VERO Brainlab 13 Vero GmbH: Zusammenarbeit von Brainlab und Mitsubishi IGRT (= Image Guided Radiotherapy) SBRT (= Stereotactic Body Radiotherapy) (typisch: wenige Fraktionen, hohe ED) Bildgebung: 2 Röntgenröhren (aus allen Winkeln möglich); auch CBCT Dynamik: Ring: ± 60 Gantry: ± 185 MLC-Einheit: ± 2,5 Dynamic Wave Arc Dynamic Tracking Arc Der Strahl kann während der Behandlung ständig nachgeführt werden (=Tracking) Abb.8: Informationsmaterial der Firma Brainlab

14 VERO Brainlab 14 Video 4: Informationsmaterial der Firma Brainlab

15 VERO Brainlab 15 Weitere Gerätedaten: Das System besitzt keine Blenden, dafür sind die Lamellen des MLC höher (ca. 11 cm Höhe) Isozentrumsgenauigkeit ~ 0,2mm max. FG: ca. 15 x 15 cm Geräte im Einsatz: ca. 18 weltweit, 2 in Deutschland Einziger Hersteller: Vero GmbH (Tochtergesellschaft von Brainlab & Mitsubishi) Abb.9: Informationsmaterial der Firma Brainlab

16 VERO Brainlab 16 Vorteile: Bildgeführte Bestrahlung (IGRT) Einstrahlwinkel optimiert durch: Gantry-Rotation + Ring-Rotation (3D Ringdrehung) Ring-Gantry: Isozentrumsgenauigkeit 0,2mm Durch das Tumor-Tracking: Kleineres bestrahltes Volumen UND geringere Bestrahlungszeit Nachteile: ausschließlich 6MV Photonen möglich Maximale Feldgröße : 15 x 15 cm Benötigte Bunkergröße: 6m x 6m x 3,10m (L/B/H) & unter dem Fußboden 1,30m Anschaffungskosten

17 MRIdian - VIEWRAY 17 = MR-basiertes IGRT-Bildgebungssystem kombiniert mit einem Telekobalt-Therapiegerät Echtzeit MR-Bildgebung während der Bestrahlung sehr hoher Weichteilkontrast Positionierungskontrolle des Patienten vor und während der Bestrahlung (IGRT) auch SBRT Anwendungen Gating auf Basis der Bildinformation Vergleich der aktuellen Bilder (Organlagen) mit den vorgegebenen Konturen (Bedingungen) alle 300 Millisekunden Beam ON/Beam OFF (Triggerbestrahlung) Abb.10: Informationsmaterial der Firma View Ray Bestrahlung durch: drei Co-60 Quellen (in 120 Abstand zueinander auf einer Kreisbahn) Abb.10: Informationsmaterial der Firmen VIEWRAY und Conmedica max. FG: 27,3 cm x 27,3 cm

18 Weitere Gerätedaten: Hersteller: VIEWRAY aus den USA 3 Geräte im klinischen Einsatz (USA); (in Deutschland noch keines) MRIdian - VIEWRAY Eigenes Planungssystem (Planungsoptimierung in wenigen Minuten) 18 Abb.11: Informationsmaterial der Firmen VIEWRAY und Conmedica Empfohlene Bunkergröße: ca. 7,5m x 6,0m x 2,9m (L/B/H) + unter dem Fußboden: ca. 38cm Statt einem Dosismonitor zwei Uhren (Überwachung der genauen Bestrahlungszeit) Abb.12: Informationsmaterial der Firmen VIEWRAY und Conmedica

19 MRIdian - VIEWRAY 19 Video 5: Informationsmaterial der Firmen VIEWRAY und Conmedica

20 MRIdian - VIEWRAY 20 Vorteile: MR-Bildmaterial mit Hochkontrast (va. sehr gute Weichteildarstellung) Lagerungskontrolle durch Live- Bildgebung während der kompletten Bestrahlung gegeben (IGRT) Die Bildgebung verursacht keine Strahlenexposition für den Patienten Einfaches technisches Konzept (Co-60): Ständige Verfügbarkeit Geringer dosimetrischer Aufwand Geringe Ausfallzeiten & erfordert wenig techn. Infrastruktur Nachteile: Beschränkung auf nur eine Strahlungsart Strahlenexposition des Personals (Kontrollbereich) Co-60-Quelle: Bestrahlungszeit verlängert sich (HWZ) Quellenwechsel in regelmäßigen Abständen nötig Entsorgung Tiefendosisverlauf nicht für tiefliegende Tumoren geeignet Anschaffungskosten (Wirtschaftlichkeit)

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 21