Bestrahlungstechniken von konformal zur Punktbestrahlung. Dr. med. René Pahl, MaHM

Transkript

1 Bestrahlungstechniken von konformal zur Punktbestrahlung Dr. med. René Pahl, MaHM

2 Was wollen Sie später einmal werden?

3 Radioonkologie eine Blackbox?

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5 Die Evolution der Medizin Skalpell versus Photonen

6 Wie kann man Krebs mit Strahlentherapie heilen? Biologische Voraussetzungen: (Prof. Dunst) 1. Ionisierende Strahlung kann Krebszellen inaktivieren 2. Es bestehen Unterschiede zwischen malignen und benignen Zellen/ Geweben. Technische Voraussetzungen: 1. Der Tumor (das Zielgebiet) kann exakt lokalisiert werden. 2. Die Strahlung (Energiedosis) kann genau im Zielgebiet deponiert werden.

7 Aufgabenbereiche und Interdisziplinarität eines Radioonkologen

8 Beratung, Indikation

9 Planungs-Computertomographie

10 3D-Bestrahlungsplanung 3D-Konformations-Strahlentherapie CT-Untersuchung zum Erstellen eines 3D-Datensatzes des Zielgebietes Optimale Anpassung der Strahlenfelder an Konfiguration des Zielvolumens Exakte Berechnung der Strahlenbelastung von gesunden Organen (z.b. Niere, Lunge, Rückenmark). Dazu werden Dosis-Volumen-Histogramme (DVH) erstellt. Da die Toleranzdosen dieser Organe bekannt sind, kann das Risiko für dauerhafte Nebenwirkungen (Spätfolgen) minimiert werden.

11 Therapiesimulator, individuelle Maske bei Kopfbestrahlungen

12 Definition des Zielvolumens, ärztlicher Behandlungsplan

13 Geschichte der Zielvolumendefinition

14 Tumorausbreitung und Bestrahlungsvolumen Tumorvolumen (GTV, gross tumor volume): Sichtbarer Tumor Klinisches Zielvolumen (CTV, clinical target volume): Sichtbarer Tumor plus mikroskopische Umgebungsinfiltration (oder z.b. OP-Gebiet nach Tumorresektion). Die mikroskopische Infiltration beträgt, abhängig von Tumorart und anatomischen Grenzen, ca. 5 bis 30mm. In diesem Volumen wird Tumor vermutet und das CTV soll mit der verordneten Dosis bestrahlt werden. Planungszielvolumen (PTV, planning target volume): ist CTV mit Sicherheitsabstand, der Lagevariabilität von Organen (Zwerchfellbewegung, Blasenfüllung) und Reproduzierbarkeit der täglichen Bestrahlung berücksichtigt. Meistens beträgt der Sicherheitssaum um das CTV ca. 1cm.

15 Definition des Zielvolumens, Konturierung

16 Dosisberechnung durch Medizinphysiker

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18 Normale Problem 3D-Konfomationsbestrahlung der Bestrahlung eines konkaven mit Zielvolumens Vorwärts-Planung : sehr gute Dosisverteilung im Zielvolumen, ABER: Risikoorgan in der Konkavität des Zielvolumens wird nicht geschont. Behandeltes Volumen Zielvolumen Tumor Kollimator Risikoorgan

19 3D-Konformationsbestrahlung: Prostata-Ca

20 Tumorausbreitung und Bestrahlungsvolumen II Konventionell RT Tumor 3D CRT Organ I Organ II IMRT/SBRT

21 IMRT: Risikoorgan liegt zwar in einer Konkavität des Zielvolumens, kann rab er t otzdem geschont werden durch inverse Planung i Intensitätsprofile Zielvolumen Risikoorgan IMRT mt l inverser Panu ng : Richtlinien für Dosisverteilung werden vorgegeben, Computer rechnet zurück und optimiert Felder durch Iteration

22 70-jähriger Patient mit Prostatakarzinom wurde mit alleiniger externer Strahlentherapie in IMRT- Technik mit 8 Feldern behandelt. Das Bild zeigt einen Isodosenplan (hier in n Colorwash-Darstellung). Das Zielgebiet (PTV, Prostata) wird homogen erfasst (roter Bereich). Außerhalb des Zielgebietes sind die Strahlendosen deutlich niedriger; relevante dauerhafte Folgen der Bestrahlung sind bei diesen Dosen nicht zu erwarten. In den 8 Einstrahlrichtungen werden aber geringe Strahlendosen verabreicht. Die Hautdosis ist aber so niedrig, dass eine Hautreaktion nicht auftritt.

23 Fig. 1 adj uvante RT beim Rektum - Ca: Vorteile von PT vs. 3 D- CRT/ I MRT Dynamische IMRT Wolff et al., Radiother Oncol 2012

24 3D-CRT IMRT (RapidArc) Protonen (IMPT) Sagittale und transversale Dosisverteilung bei der Behandlung eines Kindes mit Medulloblastom mit 3D-CRT, Rapid Arc-IMRT oder IMPT N. P. Brodin et al. Acta Oncol, 2011

25 Welche Probleme resultieren aus einer genauen Planung? Konventionell RT Tumor 3D CRT Organ I Organ II IMRT/SBRT

26 Elektronen-Linearbeschleuniger Linearbeschleuniger, Linac Primärblendensystem (fokussiert Strahl auf max. 40x40cm² in 100cm Abstand vom Fokus) Multi-Leaf-Kollimator MLC (gibt dem Feld die individuelle Form, computergesteuerte Miniblenden) MLC Ionisierende Strahlung (6-18MV- Photonenstrahlung bzw. Elektronenstrahlung)

27 Linearbeschleuniger erzeugen ultraharte Röntgenstrahlen (Photonen-, Bremsstrahlung) von 6 - ca. 20MV (Hochvolttherapie ab 1 MV) Vorteile: Hautschonung (Aufbaueffekt) hohe Eindringtiefe (wichtig für tiefgelegene Tumoren) geringe Absorptionsunterschiede zwischen den Geweben (Knochen wird durchdrungen) Anforderungen: Strahlenschutz (Bunker, Abschirmung im Gerät, keine Bleichschürzen!!) Bunker ist während der Bestrahlung SPERRBEREICH (sonst Kontrollbereich) zusätzlich Elektronenstrahlen (4-10MeV) für oberflächliche Bestrahlungen möglich digitale Steuerung Verifikation der Bestrahlung mit digitaler Bilderzeugung am Linearbeschleuniger (Portal imaging, Cone-Beam-CT)) individuelle Konfiguration der Bestrahlungsfelder durch Multi- Leaf-Kollimatoren (MLC)

28 Tiefendosiskurve von 18MV-Photonenstrahlung (=Röntgenstrahlung, Bremsstrahlung) eines Linearbeschleuniger Relative Dosis 2 1 Aufbaueffekt: durch Sekundärelektronen Hautschonung Dosismaximum in etwa 2cm Tiefe unendliche Reichweite Austrittsdosis oft gleicht oder höher als Eintrittsdosis 5 15 Gewebetiefe (in cm)

29 Prinzip der externen Bestrahlung mit Linearbeschleuniger Raumlaser Isozentrum Fokus Gerät (bzw. schwenkbarer Teil= Gantry) dreht sich um einen virtuellen Punkt im Raum (Isozentrum). Isozentrum ist 1000mm vom Fokus (Strahlerzeugung) entfernt Isozentrum ist durch Lasersysteme im Raum markiert. Patient wird auf dem Bestrahlungstisch so gelagert, dass der geometrische Mittelpunkt des Zielvolumens im Isozentrum liegt. Das Gerät (bzw. der Strahl) schaut immer auf den Mittelpunkt des Zielvolumens ( Beam s eye view ), auch wenn Gerät oder Tisch gedreht werden.

30 Arbeitsplatz der MTRAs, Schaltraum (Kontrollbereich)

31 Strahlentherapie beim Mammakarzinom: Einstellung am Linearbeschleuniger

32 Prinzip der externen Bestrahlung mit Linearbeschleuniger Verifikation am Therapiegerät mit dem Therapiestrahl digitale Bildrekonstruktion ( Portal imaging, Beam view ) Nachteil: gelegentlich schlechte Bildqualität

33 Verifikationsaufnahme am Bestrahlungsgerät (mittels Portal imaging, Beam-View ) Doppelbelichtung

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35 Präzision bei der täglichen Bestrahlung: Vermeidung von systematischen Fehlern ist wichtig! tägliche Bestrahlung, Idealsituation Zufälliger Fehler innerhalb der bei der Planung berücksichtigten Sicherheitsabstände (CTV wird gut bestrahlt): dieser Fehler darf nicht korrigiert werden! Systematischer Fehler (CTV wird vollständig bestrahlt): dieser Fehler muss korrigiert werden!

36 Hochpräzisionsbestrahlung mit ExacTrac-Positionierungssystem Infrarot-Positionierungssystem an der Decke plus stereotaktische Röntgenröhren am Boden erlaubt Kontrolle der Position und Bewegung des Patienten vor und während der Bestrahlung

37 FOCUS

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39 Strahlenchirurgie

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41 Strahlenchirurgie bei singulärer Hirnmetastase Zeit Maßnahme Dauer 1.Tag 2.Tag ca. 8.00h ca h Beratung, Untersuchung, Aufklärung MRT Ankunft (nüchtern), Maske Planungs-CT mit KM Berechnung, Programmierung des Geräts, QA ( Quality assurance ) Bestrahlung Abschlussgespräch, Entlassung ca. 1h ca. 1h 45min 30min ca. 3 Stunden ca. 45min ca. 20 min

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43 Video Cyberknife

44 Lungenmetastase Vol: 2,4cc Patient inoperable und mit Atemgerät CyberKnife Behandlung Jun Fraktionen Dauer < 30 Minuten pro Sitzung

45 Neue Methoden bei inoperablen Patienten: Strahlenchirurgie Hochpräzisionsbestrahlung von kleinen Tumoren mit wenigen hochpräzisen Bestrahlungen erreicht Heilungsraten wie eine OP, aber fast ohne Risiko Vor Strahlentherapie Nach 2 Monaten Nach 52 Monaten Patient mit einem kleinen Lungenkrebs (der mit rotem Kreis markierte weiße Fleck im CT-Bild). Der Tumor war zwar technisch operierbar, der Patient war aber wegen schlechter Lungenfunktion nicht OP-fähig. Aufnahme des ersten Patienten mit Lungenkrebs, der in Deutschland mit Hochpräzisionsbestrahlung (Strahlenchirurgie) behandelt wurde. Die Behandlung erfolgte vor 15 Jahren an der Uniklinik Heidelberg, und der Patient wurde dadurch dauerhaft geheilt; die Aufnahme wurde freundlicherweise von Prof. P. Fritz (Heidelberg/Siegen) zur Verfügung gestellt. Mittlerweile gilt diese Form der Strahlentherapie als Standardverfahren für Patienten mit Lungentumoren, die ein hohes OP-Risiko haben.

46 Radiochirurgie: Bildfusion ( CT MR) und Zielvolum endefinition

47 Hochpräzisionsbestrahlung ( Strahlenchirurgie ) ist besser als OP bei Hirnmetastasen OP RS Rezidive an behandelter Stelle treten nach Strahlenchirurgie (RS) nur halb so oft auf wie nach OP EORTC Studie, Kocher et al., J Clin Oncol 2011

48 Nachwuchsprogramme

49 Ansprechpartner als Pate: Prof. Dunst

50 Junge DEGRO für Assistenzärzte

51 Lernerfolg

52 Kontrollfragen zum Lernzielkatalog 1.Wie heißt das Großgerät, das (weit überwiegend) für die externe Strahlentherapie (perkutane Bestrahlung) verwendet wird? 2.Welche Vorteile haben hochenergetische Röntgenstrahlen (Photonenstrahlung, Bremsstrahlung) in der Krebsbehandlung? 3.Erläutern Sie das technische Grundprinzip einer Standard- Strahlentherapie! 4.Beantworten Sie folgende typische Fragen, die Patienten oft stellen! Wird man radioaktiv belastet? Was spürt man während der Bestrahlung? Welche Einschränkungen muss man während einer typischen Strahlentherapie beachten? Wie lange dauert eine typische Bestrahlung? Kann die Behandlung ambulant durchgeführt werden?

53 Typische Klausurfrage Mit welchem Teil eines Linearbeschleunigers wird das Bestrahlungsfeld der Konfiguration des Zielvolumens angepasst? a. ) Focus b.) Isozentrum c.) MLC (Multi-Leaf-Kollimator) d.) Isodosenplan e.) Beschleunigerröhre