Calypso 4D Tracking – Adaptive Strahlentherapie dynamischer Zie
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Strahlentherapie von sich bewegenden Tumoren Andreas Rau “Krebsforschung heute: Neue Wege und neue Einsichten” Heidelberg, 04.05.07 Überblick • Konzepte der Strahlentherapie - Konformal - Intensitätsmoduliert • Organbewegung in der Strahlentherapie - Klassifizierung - Methoden - Forschung: Adaptive / Geführte / 4D Strahlentherapie 04.05.06 | Seite 2 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Strahlentherapie • „Nach der Chirurgie, die häufigste und erfolgreichste Behandlungsmethode gegen Krebs“, W. Schlegel • Mehr als 50% der Krebspatienten erhalten Strahlentherapie • Typische Indikation für die Strahlentherapie: bösartige, lokalisierte, nicht metastasierte Tumore → 60% aller Krebspatienten 04.05.06 | Seite 3 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Ablauf der Strahlentherapie 04.05.06 | Seite 4 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Ziel der Strahlentherapie von Tumoren Ionisierende Strahlung vermag Zellen zu töten Folgliches Ziel: Maximale Strahlendosis im Tumor → Heilung Minimale Strahlendosis in umliegendem Gewebe → Toxizität 04.05.06 | Seite 5 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie 111 Jahre Strahlentherapie Minimise unwanted dose to normal tissues Tumour Traditional cross-fire therapy 1896<1950 04.05.06 | Seite 6 Autor: Andreas Rau Rotation therapy 1950s DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Conformal therapy 1990-2000s Technik der Strahlentherapie: Linearbeschleuniger 04.05.06 | Seite 7 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Technik der Strahlentherapie: Multileafkollimator 04.05.06 | Seite 8 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Konformale Strahlentherapie 04.05.06 | Seite 9 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) 04.05.06 | Seite 10 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie IMRT: Intensitätsmoduliertes Strahlfeld 04.05.06 | Seite 11 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Bewegung im Ablauf der Strahlentherapie Zeit [Tagen] Interfraktionell Bestrahlungsfraktion Planungs-CT + + + 04.05.06 | Seite 12 Autor: Andreas Rau Magnetresonanztomographie Nuklearmed. Bildgebung Ultraschall DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Intrafraktionell Fehldosierung als Folge von Bewegung Tatsächliche Bestrahlung Geplante Bestrahlung Blase Strahlung Strahlung Zielvolumen 04.05.06 | Seite 13 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Strategien 1. Bewegung minimieren Beispiele: • Externe Fixierung: Kopfmaske, Vakuummatraze • Rektalballon • Atemkontrolle (ABC) • Ernährungsprotokoll 2. Bewegung messen, verstehen und berücksichtigen Beispiele: • Atembewegung • Prostata 04.05.06 | Seite 14 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Bewegung minimieren Medical Intelligence P.A. Kupelian 04.05.06 | Seite 15 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Atembewegung 04.05.06 | Seite 16 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Prostatabewegung 04.05.06 | Seite 17 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Messung der Organbewegung Zeit [Tagen] Bestrahlungsfraktion Planungs-CT Tägliches CT Röntgenbildgebung interfraktionell 04.05.06 | Seite 18 Autor: Andreas Rau • • • Atemgurt Externe Marker Interne Marker intrafraktionell DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Bewegungsklassifizierung • Interfraktionelle Verformung • Intrafraktionelle Bewegung • Intrafraktionelle Verformung 04.05.06 | Seite 19 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Abnehmende Wichtigkeit ? • Interfraktionelle Bewegung Röntgenbildgebung an Bord 04.05.06 | Seite 20 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Tracking externer Marker 04.05.06 | Seite 21 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Elektromagnetisches Tracking interner Marker Calypso 4D Localization System 1.8 mm Beacon transponder EM Ortungsantenne 8 mm 4D Zielpunktkoordinaten 04.05.06 | Seite 22 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Intrafraktionelle Prostatabewegung C.A. Enke 04.05.06 | Seite 23 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Systematische Erfassung der Prostatabewegung 04.05.06 | Seite 24 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Kombiniertes Tracking von Atembewegung 04.05.06 | Seite 25 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Tracking der Calypso-Marker mit Calypso EM Tracking 04.05.06 | Seite 26 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Tracking der Calypso-Marker mit Röntgenbildgebung • Dosis pro Bild: 500 µGy • Rechenzeit pro Bild: ca. 60 ms • Erfolgsrate: 100% 04.05.06 | Seite 27 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Ja und jetzt? Welchen Nutzen hat die Messung intrafraktioneller Bewegung? 1. Plananpassung für zukünftige Fraktionen 2. Intrafraktionelle Patientenrepositionierung 3. Echtzeitangepasste Bestrahlung: Dynamische Strahlblende (Multileafkollimator, MLC) 04.05.06 | Seite 28 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Patientenrepositionierung FIG. 3A FIG. 3B Lateral 2nd correction Vertical 1 correction st Longitudinal T. Willoughby 04.05.06 | Seite 29 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie DMLC – „Breathing leafs“ P. Keall, Stanford 04.05.06 | Seite 30 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie DMLC – 2D Tumor tracking Courtesy Martin Tacke, DKFZ 04.05.06 | Seite 31 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie Zusammenfassung • Organ- und Tumorbewegung erschwert die konformale Bestrahlung von Tumoren • Man unterscheidet inter- von intrafraktioneller Bewegung • Interfraktionelle Bewegung: Röntgenbildgebung • Intrafraktionelle Bewegung: Elektromagnetisches Tracking implantierter Marker • Dynamische Ansteuerung von Strahlblenden (Multileafkollimatoren) 04.05.06 | Seite 32 Autor: Andreas Rau DKFZ – Med. Phys. in der Strahlentherapie
