Stereotaktische Bestrahlung
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HERZLICH WILLKOMMEN 27. Mai 2013 Strahlentherapie Dr. med. Monika Hänggi, MBA Radioonkologin FMH Leiterin Medizincontrolling KSBL Bruderholz Inhaltsverzeichnis 1. Strahlenphysik 2. Strahlenbiologie 3. Strahlenpathologie 4. Gerätekunde / Bestrahlungstechniken / Hilfsmittel 5. Ablauf einer Strahlentherapie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 27.05.2013 SCMC: Strahlentherapie 3 Geschichte der Strahlentherapie 1896 Wilhelm Conrad Röntgen entdeckt die Röntgenstrahlen (X-Strahlen) 1896 Leopold Freund (Österreich) führt die erste Bestrahlung eines Naevus durch. Publikation des ersten Lehrbuches 1903. 1899 Sjögren und Sederholm führen die erste Bestrahlung an einem HNO-Karzinom durch. 1901 Erstes Messinstrument für die Strahlendosis Ab 1904 Verfeinerung der Bestrahlungstechniken 1948 Erster Linearbeschleuniger (1.5MeV) in Stanford gebaut. 1951 Leksell (Schweden) entwickelt die Radiochirurgie 1976 Einführung der SI-Einheit Gray 1991 Eigenständiges med. Fach mit Facharztausbildung in CH Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Strahlentherapie heute Ca. 50% der Karzinompatienten benötigen eine Bestrahlung -Meistens kurative RT mit dem Ziel der Heilung -Adjuvante RT nach einer Operation -Neoadjuvant RT zur Verkleinerung des Tumors vor einer Operation -Palliativ zur Linderung von Beschwerden bei Metastasen oder Tumorverdrängung -Aber auch Bestrahlung von benignen Erkrankungen (z.B.Tennisellenbogen, Arthrose, Fersensporn, Basaliom) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 1. Strahlenphysik Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Wechselwirkungsprozess bei Photonen-Strahlung Das einfallende Photon wird an einem Elektron gestreut -> gestreute Teilchen erzeugen biochemische und biologische Reaktionen, -> Je höher die Energie des Primärphotons, desto weiter werden Photonen vorwärts gestreut -> Behandlungstiefe abhängig von Energie in Megavolt (MV) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Dosisaufbaueffekt Steigende Photonenenergie-> Dosismaximum von der Oberfläche in die Tiefe verlagert -> Hautschonung Elektronen: Geringe Eindringtiefe Protonen: Scharfer Energiegradient Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Wirkung ionisierender Strahlung Durch die Radiolyse von Wasser entstehen: -Ionen -Freie Radikale (2/3 der Zellschädigung) -Peroxide: Begünstigt durch Sauerstoff (gut durchblutetes Gewebe, typisch bei Tumorgewebe, ist strahlensensibler) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Auswirkung der Strahlung auf Zellen Proteine: -Molekülbrüche -Ringsprengungen Nukleinsäure (DNS) -Einzelstrangbrüche -Doppelstrangbrüche (korreliert mit Zelltod) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 2. Strahlenbiologie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Dosis-Effektkurve Prozentsatz überlebender Zellen Annahme: Jeder Schaden ist irreparabel -> Kurvenverlauf exponentiell 500 100 10 20 40 60 80 Dosis in Gy Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 100 Dosis-Effektkurve Prozentsatz überlebender Zellen Experiment zeigt aber -Zellen erholen sich bei niedriger Dosis nach vier Stunden -> Schulter bei niedrigen Dosen -Exponentieller Kurvenverlauf bei hoher Dosis 500 Schulter 100 10 20 40 60 80 Dosis in Gy Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 100 Abhängigkeit vom Zellzyklus •Zellen befinden sich in unterschiedlichen Zellzyklusphasen -> Nach einer Strahlendosis überleben Zellen •Mitose- und G2-Phase sind am sensibelsten -> Synchronisation: resistente Zellen wechseln in sensiblen Teil des Zellzyklus •Tumoren mit hoher Zellteilungsrate strahlensensibel Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Fraktionierung Tumorgewebe wird geschädigt wegen hoher Zellteilungsrate Guter Durchblutung -> vermehrte Bildung von schädigendem Peroxid Schlechte zelleigene Reparaturmechanismen Gesundes Gewebe kann sich erholen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Radiosensitizer -Sauerstoffwirkung an hypoxischen Zellen ->Oxydation und Fixierung des Strahlenschadens -Eingreifen in den Stoffwechsel der DNS -Verhinderung der Zellreparatur -Synchronisation des Zellzyklus Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Sensible Grenzen zwischen Tumorkontrolle und Komplikation Ziel: Maximale Kontrolle bei Minimum an Komplikationen Zielerreichung erschwert durch enggesetzte Grenzen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie 3. Strahlenpathologie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Nebenwirkungen Abhängig von Dosishöhe Fraktionierung, Einzeldosis Bestrahlungs-Volumen (Ganzkörper vs. Teilbestrahlung) Vorschädigung des Gewebes (vorgängige Strahlentherapie) Strahlensensibilität des Gewebes (besonders sensibel: Blutzellen, Immunsystem, Haarwurzeln, Linse, Lunge, Niere) Frühreaktionen: Abfall der Zellvorstufen des roten Knochenmarkes nach 3 Tagen Spätreaktionen: nach Wochen oder Monaten Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Strahlensensibilität des Gewebes Strahlendosen, die innerhalb von 5 Jahren zu Komplikationen führen: Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Tumordosis Mammakarzinom 50 Gy + 10 Gy Boost Prostatakarzinom 70 Gy Bronchuskarzinom 60Gy HNO-Karzinom 60-70 Gy Hirnmetastasen 40Gy Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Nebenwirkungen Frühreaktionen: -Übelkeit, Durchfall, Blasenbeschwerden (RT Bauch) -Schluckschmerzen, Stomatitis (RT Lunge, HNO) -Haarausfall (RT Hirn) -Verfärbungen der Haut Spätreaktionen: -Stuhl- und Harndrang (RT Bauch) -Lungenfibrose (RT Lunge, Mamma) -Mundtrockenheit (RT HNO -> Speicheldrüsen) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 4. Gerätekunde / Bestrahlungstechniken Hilfsmittel Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Häufigste Bestrahlungsarten Perkutane Bestrahlung = Teletherapie (griech. Tele=fern) -> Bestrahlung von aussen Interstitielle Bestrahlung = Brachytherapie (griech. brachys= kurz, nah) -> Bestrahlung durch Strahlenquelle im Körper Stereotaktische Bestrahlung Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Perkutane Bestrahlung - Teletherapie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Bestrahlungsgeräte für die perkutane RT Orthovoltbestrahlung (100-250 KV-Photonen) Telekobalt-Bestrahlung (1MV-Photonen) Linearbeschleuniger (4-20 MV-Photonen) Protonen-Beschleuniger Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Orthovoltbestrahlung Konventionelle Röntgenstrahlen erzeugt in einer Röntgenröhre Geringe Eindringtiefe Einsatz: -Oberflächliche Hauttumoren -Insertionstendinopathien -Fersensporn -Schmerzhafte Arthrosen -Gynäkomastie Quelle: Radiologie Bad Soden Bestrahlung einer Daumengrundgelenksarthrose Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Telekobaltbestrahlung Kobalt-60 als natürliche Strahlenquelle Gammastrahlen -> Eindringtiefe kann, im Gegensatz zum Linearbeschleuniger, nicht variiert werden Telekobaltgeräte werden und wurden durch moderne Linearbeschleuniger abgelöst Aber Kobalt-60 wird als Radionuklid eingesetzt in der Brachytherapie oder Stereotaxie (Gammaknife) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Der Linearbeschleuniger •Glühdraht erzeugt durch hohe Spannung Elektronen -> RT mit Elektronen •Elektronen werden in einer Vakuumröhre beschleunigt. •Durch Abbremsung an einer Metallplatte wird die entstandene Energie als Photonen freigesetzt -> RT mit Photonen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Unterschied Elektronen – Photonen Dosisaufbaueffekt Bestrahlung mit Elektronen Kantonsspital Baselland Bestrahlung mit Photonen -> Aufbaueffekt Dr. Monika Hänggi Quelle: Sauer: Strahlentherapie und Onkologie für MTRAs Bestrahlung mit Linearbeschleuniger: Elektronen Energie: 6-20 MeV -Begrenzte Eindringtiefe von einigen cm -> oberflächliche Bestrahlung -Eingrenzung und Bündelung der Strahlen mittels eines Tubus -Einsatz -bei Boostbestrahlung (=Aufsättigung der Dosis an der Oberfläche) -Operationsnarbe bei Mammakarzinom -Leiste (Lymphabflussgebiet) bei Analkarzinom -Hauttumoren (Basaliom, Spinaliom) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Spital Lindenhof Bestrahlung mit Linearbeschleuniger: Photonen Energie (4-20 MV) Aufbau der Energie in der Tiefe ->Hautschonung Techniken: -Steh-Feld-Bestrahlung -> zwei Felder opponierend ap-pa -> vier Felder ap-pa und seitlich (Box-Technik) -Intensitätsmodulierte Radiotherapie -Rotationsbestrahlung -Ganzkörper-Bestrahlung -Stereotaktische Bestrahlung Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Ventrodorsales Stehfeld Bestrahlung eines Mammakarzinomes Zwei um max. 180 Grad versetzte, tangential opponierende Felder Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Die Intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT) Ziel: Umschriebene Strahlendosis mit modulierter Intensität auf das Zielgebiet und dabei Schonung des umliegenden gesunden Gewebes. -Durch viele kleine Felder aus vielen unterschiedlichen Einstrahlrichtungen erfolgt die Bestrahlung -> Modulierung der Strahlendosis innerhalb des Tumors (Tumordicke) -> Gesundes Gewebe wird geschont - Anwendung bei Tumoren in enger Nachbarschaft zu sensiblen Organen / Strukturen z.B. HNO, Prostata, Hirn Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi IMRT eines Bronchuskarzinomes Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Radioonkologie St. Claraspital IMRT eines Prostatakarzinomes Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Radioonkologie St. Claraspital Hilfsmittel in der Teletherapie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Hilfsmittel zur Modifikation der Dosisverteilung Bleiblöcke ->Absorption von Strahlung -> Modifikation der Dosis -> Schonung des gesunden Gewebes Einsatz bei Ausblockung von •Lunge •Hirn •Sensible Beckenorgane (Hoden, Blase, Darm) •Rückenmark, Wirbelsäule •Speicheldrüsen •Auge Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Hilfsmittel zur Modifikation der Dosisverteilung Multi-leaf-Kollimator Motorisch steuerbare Lamellen aus abschirmendem Material, die in das Strahlenfeld gefahren werden -> Formung irregulärer Felder Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Hilfsmittel zur Modifikation der Dosisverteilung Keilfilter Schwächung der Strahlung -> definierte Asymmetrie in der Isodosenkurve Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Lindner/Kneschaurek: Radioonkologie Hilfsmittel: Fixationshilfen -> Strahlenfeld unabhängig von Bewegung immer stabil ausgerichtet -> Markierungen im sichtbaren Hautbereich auf die Maske Einsatz bei HNO-Tumoren und Hirntumoren Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Die Bildgestützte RT (IGRT) Image guided Radiation Therapie Bildgebende Diagnostik, die in das Bestrahlungsgerät integriert ist, ermöglicht die Kontrolle der Lagerung während einer Strahlentherapiesitzung Physiologische Lageveränderungen durch Atmung, Darmfüllung können einbezogen werden Reaktion auf Tumorgrösse mit Anpassen des Feldes Implantierte Marker (z.B. Gold) ermöglichen noch genauere Lokalisation (Organtracking) Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Spital Lindenhof Bestrahlung mit Protonen Protonen geben die Energie erst am Ende ihrer Bahn ab Dadurch ist eine genaue Berechnung der Energie und der Laufweite / Eindringtiefe möglich ->Höhere Strahlendosis im Tumor möglich, da hinter dem Tumor keine Dosis ankommt und vor dem Tumor deutlich weniger als bei Photonenbestrahlung Einsatz bei -Augentumoren -Tumoren an Wirbelsäule -Tumoren im Gehirn / Schädelbasis Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Paul Scherrer Institut Interstitielle Bestrahlung - Brachytherapie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Die Intrakavitäre Brachytherapie Afterloading (Nachladetechnik) Eine radioaktive Strahlenquelle wird ferngesteuert in die Körperöffnung geschoben, verbleibt bis zum Erreichen der Enddosis dort und wird danach wieder entfernt. Anwendung bei Endometriumkarzinom, Zervixkarzinom Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: www.elekta.com, Die interstitielle Brachytherapie Implantation von radioaktiven, permanenten Strahlenquellen -> kleine, gekapselte Strahlenquellen (Seeds) mit kurzer Halbwertszeit. Anwendung beim Prostatakarzinom Quelle: Spital Lindenhof Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Stereotaktische Bestrahlung Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Stereotaktische Bestrahlung Gammaknife 1968 entwickelt durch den schwedischen Neurochirurgen Leksell 201 Kobaltstrahlenquellen (Gammastrahlung) werden über Zylinder (Kollimatoren) auf einen Punkt gebündelt -> Exakte Strahlendosis auf Zielgebiet -> Gute Verträglichkeit, Schonung gesundes Gewebe Anwendung bei Hirntumoren/ -metastasen, Augentumoren, Malformationen an Hirngefässen Quelle: www.elekta.com Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Stereotaktische Bestrahlung von Hirnmetastasen mittels IMRT Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Quelle: Radioonkologie St. Claraspital Exkurs: Radiojodtherapie Fachgebiet Nuklearmedizin Radioaktives Jod-131: -Betastrahlung (90%) Reichweite 0.5mm -Gammastrahlung (10%) Reichweite bis ausserhalb des Körpers -> Strahlenschutz wird oral verabreicht und in die Schilddrüsenzellen aufgenommen Energiedosis abhängig von Erkrankung •Hospitalisierung bis die Radioaktivität auf 5µSv/h im Abstand von 1m abgesunken ist -physikalische Halbwertszeit 8 Tage, biologische HWZ abhängig von Ausscheidung •Einsatz bei Schilddrüsenkarzinom, Morbus Basedow, Autonome Schilddrüsenadenome Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 5. Ablauf einer Strahlentherapie Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi Ablauf einer Strahlentherapie 1. Erstgespräch 2. Bestrahlungsplanung 3. Simulation 4. Bestrahlung 5. Abschlussgespräch Unterschiedliche Fachleute involviert: Fachleute für medizinisch-technische Radiologie (MTRA) Medizinphysiker Radioonkologen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 1. Erstgespräch Der behandelnde Arzt bespricht: -Ablauf der Therapie -Behandlungsplan -Erfolgsaussichten -Nebenwirkungen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 2. Bestrahlungsplanung Unter Einbezug von bildgebender Diagnostik (z.B. Computertomographie -> 3D) -Eingrenzen des Tumorvolumens -Schonung des gesunden Gewebes -Dosisberechnung Zusammenarbeit zwischen MTRA, Medizinphysiker und Arzt Endziel: Ausreichend hohe Strahlendosis auf den Tumor und die Ausbreitungswege unter möglichster Schonung des gesunden Gewebes Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 3. Simulation Übertragung des Bestrahlungsplanes mit Referenzpunkten und Bestrahlungsfeldern auf den Patienten. -Genaue Lagerung -Projektion über ferngesteuerten Laser -Markierungen auf der Haut oder Masken -> Duschverbot -Tättowierung von Punktmarkierungen auf die Haut Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 4. Bestrahlung: Erstbestrahlung mit bildgestützter Einstellung -Präzise Lagerung den Markierungspunkten entsprechend -Kontrolle der Übereinstimmung Strahlenfeld – Markierungspunkte -Dokumentation der Lagerung -Letzte Kontrolle durch den Arzt -Dauer ca. 15 – 30 Minuten Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi 4. Bestrahlung -Nach der Erstbestrahlung finden tägliche Sitzungen von wenigen Minuten statt -5 X / Woche -> fraktionierte Bestrahlung -Nachtragen der Markierungspunkte -Regelmässige Kontrollen bezüglich Nebenwirkungen beim Arzt Nach Abschluss der Bestrahlung gibt es ein Abschlussgespräch beim Arzt und einen Kontrolltermin nach 4-6 Wochen zur Beurteilung möglicher Nebenwirkungen Kantonsspital Baselland Dr. Monika Hänggi HERZLICHEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT Dr. Monika Hänggi
