Tumoren - Klinik für Radiologie und Nuklearmedizin

Geschichte Schleswig-Holsteins: Der Gottorfer Globus
Der Gottorfer Riesenglobus war ein im Garten
des Gottorfer Schlosses bei Schleswig aufgestellter
begehbarer Hohlglobus mit einem Durchmesser von
drei Metern, der zwischen 1650 und 1664 vom
Hofgelehrten und Bibliothekar Adam Olearius im
Auftrag Herzog Friedrichs III. von Gottorf entworfen und
europaweit berühmt wurde. Der Originalglobus wurde
1713 von Zar Peter dem Großen (einem Bewunderer
dieses
technischen
und
wissenschaftlichen
Meisterwerks) als Kriegsbeute bzw. erzwungenes
Staatspräsent nach Russland gebracht und befindet sich
immer noch in der Kunstkammer in Sankt Petersburg.
Heute kann man einen originalgetreuen Nachbau im
Globushaus im Garten von Schloss Gottorf besichtigen;
weltweit sind nur drei weitere solcher Hohlgloben
bekannt.
Der Nachbau des Globus steht im
Globushaus in Gottorf. Man kann das
Innere begehen und dort sitzen und
einen künstlichen, maßstabsgetreuen
Sternenhimmel und die Bahnen der
Gestirne betrachten.
Schleswig erlebte um 1650 eine wissenschaftliche Blütezeit; in diese Zeit fällt auch die
Gründung der Christian-Albrechts-Universität im Jahr 1665. Die CAU feiert also 2015 ihr
350-jähriges Bestehen.
Universität zu Lübeck / UK S-H Campus Lübeck:
Organisation der Radiologie
Klinik für
Radiologie &
Nuklearmedizin
Prof. J. Barkhausen
Sektion
Nuklearmedizin
Frau PD I. Buchmann
Institut für
Neuroradiologie
Prof. Schramm
Klinik für
Strahlentherapie
Prof. J. Dunst
Prof. G. Kovacs
Prof. D. Rades
Ltd. Physiker Dr. Nadrowitz
Radiologische Disziplinen
 Radiologische Diagnostik
Untersuchung mit konv. Röntgen, CT, MR, Ultraschall
Interventionelle Radiologie (Stents, Dilatationen, Neurolyse)
Weiterbildungszeit: 5 Jahre
 Strahlentherapie/Radioonkologie
Therapie mit Röntgenstrahlen (Linearbeschleuniger)
Therapie mit umschlossenen Nukliden (Brachytherapie, Ir-192)
Medikamentöse Tumortherapie, Palliativmedizin
Weiterbildungszeit 5 Jahre (3-5 J Strahlentherapie, fakultativ 1 Jahr
int. Onkologie, 1 Jahr Rad. Diagnostik)
 Nuklearmedizin
Diagnostik mit offenen Nukliden (Szintigraphie)
Therapie mit offenen Nukliden (Radiojodtherapie)
Weiterbildungszeit 5 Jahre
 Strahlenbiologie
 Medizinische Physik
Tätigkeitsfelder einer typischen
radioonkologischen Klinik
1200 Patienten / Jahr
(600 – 2500)
100 Patienten mit
Zweitbestrahlung
100 Patienten mit
gutartigen
Erkrankungen
10-40 Bestrahlungssitzungen (Fraktionen)
Komplizierte Techniken
2-10 Fraktionen
einfach
1000 neue Patienten
mit Tumoren
85% der Patienten einer Strahlenklinik haben Krebs
95% der Bestrahlungen erfolgen wegen Krebs
Tätigkeitsfelder einer typischen
radioonkologischen Klinik
1200 Patienten / Jahr
(600 – 2500)
100 Patienten mit
Zweitbestrahlung
1000 neue Patienten
mit Tumoren
•
•
•
•
•
100 Patienten mit
gutartigen
Erkrankungen
Ossifikationsprophylaxe nach TEP (40)
Endokrine Orbitopathie (10)
schmerzhafte Arthosen (40)
„Entzündungsbestrahlungen“
andere
Tätigkeitsfelder einer typischen
radioonkologischen Klinik
1200 Patienten / Jahr
(600 – 2500)
1000 neue Patienten
mit Tumoren
•
•
•
•
•
•
•
•
100 Patienten mit
Zweitbestrahlung
100 Patienten mit
gutartigen
Erkrankungen
Nachbestrahlung bei Brustkrebs (200)
def. RT bei Prostata-Ca (100)
def./post RT/RCT bei HNO-Tumoren (150)
def./post RT/RCT bei gyn. Tumoren (100)
Prä-/postoperative Bestrahlung bei Darmkrebs (100)
Hirntumoren (50), Lungenkrebs (50), Leukämien/Lymphome (50)
Krebs bei Kindern (50)
Metastasen (100), andere
Brusterhaltende Therapie
Wie kann man das örtliche Rückfallrisiko verringern?
Annahme:
45-jährige Patientin, Tumor wurde entfernt, aktuell gesund, Stadium pT1 pN1 M0
Rückfallrisiko
in der Brust/
an der
Brustwand
innerhalb von
10 Jahren
Keine weitere
lokale Therapie
ca. 30%
Chemo- oder
Hormontherapie
ca. 25%
Brustamputation
ca. 10%
Nachbestrahlung
ca. 4%
(+ Systemtherapie)
Fazit: nach Tumorentfernung ist Bestrahlung gleichwertig wie Radikal-OP
Organerhaltende Krebsbehandlung:
kleine Operation + Bestrahlung ersetzt Radikal-OP
Beispiel Brustkrebs
Rhabdomyosarkom der Orbita
3D-CRT- Planung
MRT coronar
Isodosenplot coronar in Rekonstruktion
Rhabdomyosarkom der Orbita
07.01.2003
16.02.2004
Multiple Hirnmetastasen bei Bronchialkarzinom. Metastasen= Absiedlungen (Kolonien).
Fernmetastasen in anderen Organen (außer Lymphknoten in Tumornähe) gelten als ein
Zeichen für aggressive Erkrankung und bedeuten Unheilbarkeit
Prinzip der externen Bestrahlung mit Linearbeschleuniger
Fokus
Raumlaser
Isozentrum
• 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.
Primärblendensystem (fokussiert Strahl auf
max. 40x40cm² in 100cm Abstand vom Fokus)
Multi-Leaf-Kollimator MLC
(gibt dem Feld die individuelle Form, 80-120
computergesteuerte Miniblenden)
MLC
Ionisierende Strahlung (Brems- bzw.
Elektronenstrahlung)
Wie wird Krebs geheilt ?
Welche Verfahren haben welchen Anteil an den Krebsheilungen ?
Eingesetzte Verfahren:
Operation allein:
OP + RT/RCT:
RT/ RCT:
Chemo-/Hormontherapie:
ca. 30%
ca. 40%
ca. 20%
ca. 10%
Anteil der Verfahren an Heilungen:
Operation:
ca. 55%
RT/RCT:
ca. 30%
Chemo-/Hormontherapie: ca. 15%
Wie wird Krebs geheilt ?
Welche Verfahren haben welchen Anteil an den Krebsheilungen ?
Eingesetzte Verfahren:
Operation allein:
OP + RT/RCT:
RT/ RCT:
Chemo-/Hormontherapie:
ca. 30%
ca. 40%
ca. 20%
ca. 10%
Anteil der Verfahren an Heilungen:
Operation:
ca. 55%
RT/RCT:
ca. 30%
Chemo-/Hormontherapie: ca. 15%
Tumorbehandlungen an einem Klinikum der
Maximalversorgung
Chirurgie
Gyn
HNO
Andere
Urologie
Pädiatrie
NC
Innere
Hämatologie
Radioonkologie
Uniklinik Halle 2000
Schätzungen anhand Klinischem Krebsregister
Wie gefährlich ist Krebs ?
Überlebensrate nach 5-10 Jahren im
Vgl. zur Normalbevölkerung
100%
80%
Krebs bei
Kindern
60%
40%
20%
Brustkrebs
T4 N2
0%
Frühfall
Prostata-Ca
M.Hodgkin,
Hoden-Ca
Mamma-Ca T1
alle
Krebspatienten
Lungenkrebs
Metastasen
Wie effektiv ist die Krebstherapie ?
60%
40%
20%
ohne moderne med. Therapie
80%
ohne moderne med. Therapie
100%
ohne moderne med. Therapie
Heilungsrate
0%
Pneumonie
Herzinfarkt
Krebs
Tumorbehandlungen an einem Klinikum der
Maximalversorgung
Chirurgie
Gyn
HNO
Andere
Urologie
Pädiatrie
NC
Innere
Hämatologie
Radioonkologie
Uniklinik Halle 2000
Schätzungen anhand Klinischem Krebsregister
Normale Zelle
Krebsentstehung aus
einer normalen Zelle
Dysplasie
spontan rückbildungsfähig
Schwere Dysplasie
Bösartige Krebszelle
In-situ-Karzinom
Invasives Karzinom
nicht mehr spontan
rückbildungsfähig
Spontane Rückbildung oder Heilung von Krebs ist extrem selten.
Ausnahme: Neuroblastom bei Babys (2 Fälle/a in D)
Verlauf von Krankheiten
Verschlechterung
schwere Lungenentzündung
Krebs
Rückenprobleme, Bluthochdruck
Zeit
Knochentumoren im Kindes- und Jugendalter
Ereignisfreies Überleben (EFS) und Gesamtüberleben (OAS) sind fast identisch: Die Primärtherapie entscheidet über Leben und
Tod oder:
Das Rezidiv ist meistens tödlich
Daten der deutschen Ewing-Sarkom-Studien,
Behandlungszeitraum 1981-1999
0.61±0.04
0.57±0.04
PP (no pMet)
Wo wirkt Röntgenstrahlung in der Zelle ?
Membranschäden >30Gy
Proteinschäden >50Gy
DNS-Schäden
Zelltod: >1Gy
Mutationen: keine Grenze
Wirkungsweise der Strahlentherapie subzellulär
Target: DNS
Direkte Strahlenwirkung
&
indirekte (über Wechselwirkung mit
Wasser und Radikalbildung)
Abbildungen aus: Kaufmann/Moser/Sauer: Radiologie
Reparatur von DNS-Schäden: schnell und effizient
Nach Bestrahlung mit nur 1 Gy
entstehen an der DNA in jeder
Zelle:
• etwa 3000 Basenschäden
• 1000 Einzelstrangbrüche
• 40 Doppelstranbrüche
Die Reparatur erfolgt
enzymvermittelt innerhalb von
Minuten bis wenigen Stunden
(Halbwertzeit der Reparatur: 2030 min) und hinterläßt
überwiegend ein vollkommen
schadenfreie DNA. Auch
Doppelstrang-brüche werden
entgegen früherer Meinungen
überwiegend (in ca. 95%) korrekt
reparariert.
Abbildung aus: Kaufmann/Moser/Sauer: Radiologie
Brusterhaltende Therapie
Wie kann man das Rückfallrisiko verringern?
Annahme:
45-jährige Patientin, kleiner Brustkrebs (18mm), 1 Lymphknoten befallen, Stadium pT1 pN1 M0
Rückfallrisiko
in der Brust/
an der
Brustwand
Keine weitere
lokale Therapie
30-40%
Brustamputation
5-10%
Nachbestrahlung
2-5%
Tumorzellen können wandern und breiten sich mikroskopisch (mit bloßem
Auge unsichtbar) in die Umgebung aus
mikroskopische
Ausdehnung
sichtbarer
Tumor
Nach Operation können mikroskopisch kleine Reste in der
Umgebung des ehemaligen Tumors zurück geblieben sein
mikroskopische
Ausdehnung
sichtbarer
Tumor
Tumorreste nach OP können weiter wachsen und einen
örtlichen Rückfall verursachen (Lokalrezidiv)
mikroskopische
Ausdehnung
Brusterhaltende Therapie
Tumorektomie + Strahlentherapie
Standard:
1. Ganze Brust
50Gy in 5 Wochen
2. Narbe/ehem. Tumorregion
Boost 10-16Gy in 1-1,5 Wo.
Tumorgröße und notwendige Strahlendosis
mikroskopische
Ausdehnung
sichtbarer
Tumor
80Gy
70Gy
60Gy
50Gy
40Gy
Dosis für
Tumorkontrolle
Gesundes
Gewebe
Überlebende Zellen in %
(logarithmisch) SF
100%
Gewebe mit geringer
Strahlenempfindlichkeit
z.B. ZNS, Niere, kritische Organe,
„strahlenunempfindliche“ Tumoren
/= 2-3Gy
SF = e
10%
Gewebe mit hoher
Strahlenempfindlichkeit
z.B. Knochenmark, Hoden,
strahlenempfindliche Tumoren
/= 10 (-20)Gy
1%
–(D + D2)
=1/Gy; = 1/Gy2
/ = Gy
Überlebensfraktion bei 2Gy: ca. 50%
0
2
4
6 Strahlendosis D
in Gray (Gy)(linear)
Überlebende Zellen in %
(logarithmisch)
100%
1x 6Gy  3x 2Gy
Erholung/Reparatur zwischen 2 Fraktionen
Halbwertszeit der Reparatur: ca. 30min
Zeitintervall für vollständige Erholung: 6h
60%
22%
10%
1,25%
1%
0
2
Überlebensfraktion (SF) bei 1x 2Gy: 60%
(in diesem Beispiel)
3x 2Gy: 22%
1x 6Gy: 1%
4
6 Strahlendosis
in Gray (Gy)(linear)
Linear-quadratisches Modell
(Isoeffekt-Formel)
Überlebende Zellen in %
(logarithmisch) SF
100%
Gewebe mit geringer
Strahlenempfindlichkeit
z.B. ZNS, Niere, kritische Organe,
„strahlenunempfindliche“ Tumoren
/= 2-3Gy
SF = e
10%
Gewebe mit hoher
Strahlenempfindlichkeit
z.B. Knochenmark, Hoden,
strahlenempfindliche Tumoren
/= 10 (-20)Gy
–(D + D2)
=1/Gy; = 1/Gy2
/ = Gy
1%
0
2
4
6 Strahlendosis D
in Gray (Gy)(linear)
Warum Fraktionierung in der Strahlentherapie ?
• Tumoren breiten sich mikroskopisch in die Umgebung aus. Wie bei
einer Krebsoperation (Resektion „weit im Gesunden“ nötig) muss
deshalb auch bei einer Strahlentherapie das gesund erscheinende
Gewebe in der Tumorumgebung mitbehandelt werden.
• Gesundes Gewebe kann Strahlenschäden an der DNA besser
reparieren als die meisten Tumoren. Deshalb Bestrahlung mit
niedriger Dosis pro Tag (ca. 1,8-2,0Gy) an fünf Wochentagen
(konventionelle Fraktionierung)
• Bei schnell wachsenden Tumoren ggf. Verkürzung der
Gesamtbehandlungszeit (z.B. durch Bestrahlung 2x am Tag oder am
Wochenende), sog. akzelerierte Fraktionierung
• bei kritischen Organen ist oft Reduktion der Einzeldosis und
entsprechende Erhöhung der Fraktionszahl (sog.
Hyperfraktionierung) sinnvoll.
• In der Praxis werden oft Kombinationen beider Verfahren verwendet:
hyperfraktioniert-akzelerierte Bestrahlung
Definitionen: Fraktionierung
Konventionelle
Fraktionierung
5x wöchentlich,
1,8 bis 2,0Gy pro Fraktion
Hyperfraktionierung
mehr Fraktionen („hyper“)
Einzeldosis ≤1,6Gy
Hypofraktionierung
weniger Fraktionen („hypo“)
Einzeldosis >>2Gy pro Fraktion
Akzelerierung
Verkürzung der Gesamtbehandlungszeit um
≥ 1Woche gegenüber konv. Fraktionierung
Kurative Fraktionierungsschemata
Konv. Fraktionierung 5x wöch. 1,8 – 2,0Gy (z.B. 30x 2Gy)
Gesamtdosis ca. 50-60Gy für Karzinome (20Gy Seminom/NHL) Dauer ca. 5-8 Wochen
Hyperfraktionierung, Einzeldosis <1,8Gy (z.B. 40x 1,6Gy),
Gesamtdosis höher, Dauer länger
Akzelerierte Fraktionierung Einzeldosis 1,8 – 2,0Gy,
Gesamtbehandlungszeit verkürzt, z.B. Bestrahlung am Wochenende
Hyperfraktioniert-akzelerierte Bestrahlung
Definitionen: Fraktionierung
Prinzip
Vorteile und Nachteile
Konventionelle
Fraktionierung
5x wöchentlich,
1,8 bis 2,0Gy
• Gutes Mittelmaß, bekannte Wirkung
Hyperfraktionierung
mehr Fraktionen
Einzeldosis ≤1,6Gy
• Schont Organe mit hoher Reparaturleistung, z.B.
Gehirn, Rückenmark.
• Vorteile bei geringer Toleranz, z.B. bei
vorbelasteten Geweben (Re-Bestrahlung).
• Größerer Aufwand
Hypofraktionierung
weniger Fraktionen
Einzeldosis >>2Gy
• Kurze Behandlungszeit (bei palliativer RT).
• Höhere Wirkung bei strahlenresistenten
Tumoren
• Nachteilig an Organen mit geringer Toleranz oder
hoher Reparaturleistung
Verkürzung der
Gesamtbehandlungszeit um ≥ 1Woche
gegenüber konv.
Fraktionierung
• Höhere Wirkung an schnell proliferierenden
Tumoren durch kurze Behandlungszeit, z.B.
Pharynxtumoren
• Stärkere akute Nebenwirkungen, Risiko von
Spätfolgen
Einzeldosis ≤1,6Gy
und kürzere Gesamtbehandlungszeit
• Höhere Wirkung an schnell proliferierenden
Tumoren durch kurze Behandlungszeit, z.B.
Pharynxtumoren
• Stärkere akute Nebenwirkungen
Akzelerierung
Hyperfraktioniertakzelerierte
Bestrahlung
Strahlenresistenz
Resistenzgrund
Genaue Ursache
Gegenmaßnahmen
Primäre
Strahlenresistenz
Zellen reagieren wenig auf
Bestrahlung
Es gibt keine absolute
Strahlenresistenz!!
Tumorvolumen
Je mehr Zellen, desto
• Höhere Dosis der
höher ist die zur
Strahlentherapie
Tumorkontrolle notwendige
Dosis
Proliferation
Zellen vermehren sich
während der
Behandlungszeit
• Verkürzung der
Behandlungszeit
Hypoxie
Sekundäre Resistenz durch
O2-Mangel
• Höhere Gesamtdosis
• Sim. Chemotherapie zur
Strahlenverstärkung
Tumoren sind schlechter oxygeniert als Normalgewebe
Anteil pO2
<5mm Hg (%)
Medianer pO2
(mm Hg)
133 Patienten mit HNO-Tumoren, pO2-Messung im Tumor und
Normalgewebe (M.sternocleidomast.), MLU Halle / TU München, Becker
et al., Int J Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2000
O2-Partialdruck und Radiosensibilität: Sauerstoff-Effekt
typ. medianer pO2
im Normalgewebe
typ. medianer pO2
in Tumoren
Detektion von Tumorhypoxie mit 18 FDG-PET
Hypoxie
anaerobe Glykolyse (Diffusionsradius Glucose > O2)
Hochregulierung membranöser Glucose-Transporter
Patientin mit Z.n. Mamma-Ca und SCLC, mediastinales Staging
Dicht ionisierende Strahlung mit hohem LET hat
größere biologische Wirkung
RBW (rel. Biologische
Wirksamkeit) von Neutronen
und schweren Ionen (z.B. C-14)
im Vergleich zu
Röntgenstrahlen:
im Strahlenschutz:
10-20
in der Strahlentherapie:
2-4
Mögliche Vorteile von
Schwerionen (Partikeltherapie)
bei der Behandlung von
„strahlenresistenten“ Tumoren
Abbildung aus: Kaufmann/Moser/Sauer: Radiologie
Kurative Fraktionierungsschemata
Konv. Fraktionierung 5x wöch. 1,8 – 2,0Gy (z.B. 30x 2Gy)
Gesamtdosis ca. 50-70Gy für die meisten Karzinome (Dauer ca. 5-8 Wochen)
Typische postoperative (adjuvante) Bestrahlung,
z.B. Nachbestrahlung der Brust nach brusterhaltender OP
oder bei langsam wachsenden Tumoren (Prostata-Ca, Darmkrebs),
z.T. in Kombination mit Chemotherapie
Hyperfraktioniert-akzelerierte Bestrahlung: ab der 2. oder 3. Woche Bestrahlung
mit 2x täglich ca. 1,6Gy, dadurch 74Gy in 5 Wochen möglich
Typische Bestrahlung bei schnell wachsenden Tumoren (z.B. HNO),
oft mit gleichzeitiger Chemotherapie
Kursus
Bildgebende Verfahren/Strahlenbehandlung/Strahlenschutz
Vorlesung Strahlentherapie
Radiochemotherapie
Synergismus von Strahlen- und Chemo- oder antihormoneller Therapie
Beispiel Brustkrebs
Therapie
Patientinnen mit
pN0-Status
Patientinnen mit
pN+-Status
Brusterhaltende Operation
Brusterhaltende Operation
Radiotherapie der Brust
Rezidivrate in
der Brust
+
Brusterhaltende OP + Chemother.
oder antihormonelle Therapie
Brusterhaltende OP + Chemother.
oder antihormonelle Therapie
+ Radiotherapie der Brust
30%
8%
40%
2%
Daten der NSABP-B06-Studie, Fisher et al., N Engl J Med 1989
Fazit: Bei Patientinnen, die eine Chemotherapie oder Hormontherapie bekommen hatten,
wirkte die Radiotherapie besser als bei Patientinnen, die nach der OP nur Bestrahlung
bekamen.
Strahlenbiologische Modelle zum Synergismus
von Radio- und Chemotherapie
Räumliche Kooperation
XRT
CTX
Lokale Wirkungsverstärkung
(Radiosensibilisierung)
(„1 + 1 = 2,5“ )
XRT
CTX
„Systemische“ Tumoren:
Lokalisierte solide Tumoren:
NHL, SCLC, adj. Mamma-Ca
H&N, Zervix, Harnblase, Anus
Chemo-Radiotherapie-Sequenzen
Adjuvante Chemotherapie
(nach RT oder OP)
Radiother.
neoadjuvante Chemotherapie CT
(vor RT oder OP)
simultane Radiochemotherapie
(Chemotherapie während RT)
Ziel: Strahlensensibilisierung
CT
CT
CT
Radiother.
CT
CT
CT
CT
CT
CT
Radiother.
Präoperative Radiochemotherapie bei Rektum-Ca
Bestrahlung: 5x wö. 1,8Gy bis 45/50,4Gy
Simultane Chemotherapie:
Dauerinfusion von 5-FU über 120h in der 1. und 5. Woche
Hinweise:
• Strahlentherapie ambulant (10min/Tag)
• Chemotherapie meist stationär (jeweils ca. 1 Woche)
• identisches Regime auch bei postoperativer Radiochemotherapie
5-FU-Dauerinfusion mit portablen
Pumpen via Port-System
PORT: subcutaner venöser Zugang für Dauerinfusionen oder
längerfristige Infusionsbehandlung (z.B. Chemotherapie)
Präoperative Radiochemotherapie beim Rektumkarzinom
Radiotherapie:
50.4 Gy
28 x 1.8 Gy
Chemotherapie:
5-FU
(1000 mg/m²/24)
d1-5
d 29 - 33
d1
d8
1
2
d 22
d 29
4
5
Oxaliplatin
50 mg/m²/d
Woche
3
6
Rödel C et al., J Clin Oncol 2003
NSCLC Stadium III: Strahlentherapie + Chemotherapie
Wang et al,
2009
Fazit:
Beim inoperablen nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) wird die mediane
Überlebenszeit bestrahlter Patienten durch Chemotherapie verlängert, unabhängig, ob
Chemotherapie vor (sequential) oder während (concurrent) der Bestrahlung erfolgt. Die
Heilungsrate nach 3-5 Jahren wird aber nur dann relevant verbessert, wenn die
Chemotherapie gleichzeitig mit der Bestrahlung (simultane Radiochemotherapie,
concurrent chemoradiation) erfolgt.
Kursus
Bildgebende Verfahren/Strahlenbehandlung/Strahlenschutz
Vorlesung Strahlentherapie
Nebenwirkungen
Wahrscheinlichkeit für
Tumorkontrolle & Nebenwirkungen
Strahlensensibilisierung
(funktioniert, z.B. durch
simultane Chemotherapie)
Radioprotektion
des gesunden Gewebes
(durch opt. Bestrahlung)
Strahlendosis
Verlauf von akuten und chronischen Strahlenreaktionen
während/nach Strahlentherapie
Schweregrad der
Strahlenreaktion
akute
Strahlenreaktion
(oft unvermeidlich)
Radiotherapie
Dauer ca. 6 Wochen
chronische
Strahlenreaktion
(möglichst
verhindern)
Zeit
Postmenopausale Patientinnen (>50 Jahre) mit brusterhaltender
Therapie + TAM + Ganzbrust-RT
• Studie von 1992 bis Juni 2000
• 769 Patientinnen > 50 Jahre mit BET
• pT1-2, R0-Resektion, pN0, ER pos. oder unbekannt
• Randomisation: Tam (20mg/d über 5 Jahre) versus TAM + RT
• Radiotherapie:
Innerhalb von 12 Wochen nach OP
Ganze Brust 40Gy (16 x 2,5Gy, 5F/Woche, Ontario-Trial)
4-6MV oder Telekobalt
Boost (Elektronen oder Photonen)
Ergebnisse:
• hochsignifikanter Effekt der RT auf lokale Kontrolle in der Brust
• weniger axilläre Rezidive nach RT (0,5% vs. 2,55, p<0,05)
• keine signifikanten Unterschiede in den Nebenwirkungen
• Hauptnebenwirkung: Hitzewallungen durch Tam (53/69 Grad 3-NW)
Fyles et al., N Engl J Med 351: 963-970, 2004
Oropharynx-Ca cT3 N2 M0
• OP (Resektion, mod. ND) + adj. Radiochemotherapie (66Gy + Cispl.)
• primäre Radiochemotherapie (70Gy + Cisplatin) + ggf. selektive ND
Gelegentlich sind Nebenwirkungen unvermeidlich:
Korrelation von akuter Toxizität (Mukositis) und Überleben bei HNO-Tumoren
Mukositis Grad 3-4
(PEG nötig)
60%
40%
RT / RCT in rand. ARO-Studien
Wendt, JCO 1998 (3J)
20%
Budach, DEGRO 2001 (2J)
Staar, IJROBP 2001 (2J.)
Halle, Cis/Taxol (3J.)
0%
20%
40%
60%
3J-ÜLR
REUTERS
Der an Kehlkopfkrebs erkrankte US-Schauspieler Michael
Douglas ist offenbar genesen. In einem Fernsehinterview
erklärte er, dass der Tumor verschwunden sei. Die Freude in
der Familie ist groß, das Fazit nüchtern: "Es war kein Spaß.
Ist es bis heute nicht."
New York - "Nach allem, was ich über diese besondere Krebsart
weiß, habe ich den Tumor besiegt", sagte Michael Douglas dem
Moderator Matt Lauer in einem Gespräch, ….. Im August 2010
hatte Douglas, der mit der Schauspielerin Catherine Zeta-Jones
verheiratet ist und zwei Kinder hat, bekanntgegeben, dass man
bei ihm Kehlkopfkrebs im fortgeschrittenen Stadium
diagnostiziert habe. Er unterzog sich einer Strahlen- und
Chemotherapie und nahm fast 15 Kilogramm ab.
Noch nicht einmal seine Kinder habe man rausgehalten. Die nahmen dem Schauspieler zufolge regen
Anteil an seiner Krebsbehandlung. Manchmal habe er sie mit zur Strahlentherapie genommen. "In
diesem Alter war das gut für sie. Sie fanden das cool. Und es hat sie ein bisschen für die Zeit
entschädigt, in der ihr Vater immer auf dem Sofa lag und nicht aufstehen konnte." Nachdem klar war,
dass der Tumor weg sei, sei die Erleichterung groß gewesen. "Wir haben in den letzten Tagen eine große
Party gefeiert."
Aus: Spiegel online
Patient mit M.Hodgkin,
akute Hautreaktion bei
Ende der Mantelfeld-RT
mit 40Gy
Verlauf einer akuten Strahlenreaktion
Verlauf von akuten und chronischen Strahlenreaktionen
während/nach Strahlentherapie
Schweregrad der
Strahlenreaktion
akute
Strahlenreaktion
Idealer OP-Zeitpunkt
etwa 6 Wochen nach
Ende der
Radiotherapie
chronische
Strahlenreaktion
Radiotherapie
Dauer ca. 6 Wochen
Zeit
Nebenwirkungen nach Strahlentherapie (Spätfolgen)
Spätfolgen (>90d nach Strahlentherapie), z.B.
 Haut: Unterhautfibrose, Teleangiektasien
 HNO-Bereich: Xerostomie, Osteoradionekrose der Mandibula
 Becken: Darmstenose, radiogene Proktitis, Schrumpfblase
 Gehirn: Hirnnekrose, HVL-Insuffizienz, Querschnittslähmung
 Risiko: leichte Formen (Grad 1) rel. häufig (5-20%), schwere
Nebenwirkungen (Grad 3-4) sollen je nach Situation 0-1% bis
maximal 5-10% betragen
 Sekundärmalignom-Risiko: Krebsentstehung durch Strahlen- (oder
Chemo-)therapie: 2-5% nach 20 Jahren
Sonderfall: Bestrahlung bei Kindern
 Wachstumsstörungen (Knochen, Brustdrüse)
 Sekundärmalignomrisiko besonders hoch, deshalb strenge
Indikationsstellung
Chronische Strahlenfolge an der Haut nach Röntgentherapie in Siebtechnik
Strahlenspätfolge:
Hautreaktion Grad 1, Teleangiektasien submammär nach Brust-RT
Spätfolgen nach perkutaner Strahlentherapie im Halsbereich im frühen
Kindesalter: verkürzter Hals, Atrophie der Muskulatur, Fibrose,
Teleangiektasien. Patient klinisch beschwerdefrei
Spätfolgen nach perkutaner
Strahlentherapie (craniospinale
Bestrahlung) wegen
Medulloblastom: der 1 Jahr ältere
Bruder wurde 6 Jahre zuvor
bestrahlt und ist jetzt kleiner als
sein jüngerer Bruder; Folge von
Hormondefizit
(Hypophysenbestrahlung) und
vermindertem Wachstum speziell
der Wirbelsäule. Außerdem
verminderter Haarwuchs nach
Schädelbestrahlung.
Patient geheilt und klinisch
beschwerdefrei. Heilung dieser
Erkrankung ist ohne
Strahlentherapie praktisch nie
möglich.
Patientin mit RT wegen Mamma-Ca, massive akute Hautreaktion bei 50Gy,
V.a. genetisch bedingte Überempfindlichkeit (z.B. Nijmegen-BreakageSyndrom), genetische Testung von der Patientin abgelehnt
65-jähriger Radiologe (Aufnahme 1986): chronische Strahlenschäden an der
Hand, die jahrelang bei Röntgenuntersuchungen im Strahlenfeld war.
2.Finger wurde vor 5 Jahren wegen Synovialsarkom (radiogener Tumor)
amputiert.
Sonderfall von Strahlenspätfolgen: Malignominduktion
Beispiel: Lungenkrebs nach Brustbestrahlung
mit Bestrahlung: 2,5%
ohne Bestrahlung: 1%
(Deutsch et al., Cancer 2003)
Daten der US-amerikanischen Studiengruppe NSABP.
Patientinnen wurden nach Operation wegen Brustkrebs bestrahlt oder nicht. Nach 25
Jahren betrug die Rate von Lungenkrebs bei dann noch lebenden Patientinnen etwa 1%
ohne Bestrahlung und 2,5% nach Bestrahlung. Das Risiko für Lungenkrebs wurde also
durch die Bestrahlung (und die damit verbundene Strahlenbelastung der Lunge) mehr
als verdoppelt, war aber absolut gering (ca. 1,0 bis 1,5%)
Strahlenchirurgie
Begriffsdefinitionen
Radiochirurgie (Strahlenchirurgie)
 Präzisionsbestrahlung von kleinen Tumoren bis etwa 3cm
Größe
 Früher vor allem Hirntumoren, zunehmend auch andere
Tumoren, vor allem Lebertumoren und Lungentumoren
und Metastasen
 Besonders aufwändige Technik mit hoher Präzision
 Einmalige Bestrahlung mit ca. 25Gy (sehr hohe
Erfolgsquote)
 Steiler Abfall der Strahlendosis in der Umgebung, daher
kaum Nebenwirkungen
Die Entwicklung der Radiochirurgie
ca. 1985: der schwedische Neurochirurg
Lars Leksell führt Strahlentherapie als
Ersatz für Operation bei unzugänglichen
Hirntumoren ein. Sein dafür entwickeltes
Kobaltgerät nennt er Gamma-Knife.
ca. 1990: stereotaktische
Strahlenchirurgie am
Linearbeschleuniger am DKFZ (Kimmig),
Mini-Multi-Leaf-Kollimator von Brainlab, Lars Leksell (1907-1986)
ab 1993 kommerziell verfügbar.
• ca. 1998: Cyberknife, Roboter für Strahlenchirurgie
• ca. 2005: bildgeführte Strahlentherapie am Linac
Radiochirurgie:
Bildfusion (CT – MR) und Zielvolumendefinition
Strahlenchirurgie bei singulärer Hirnmetastase
Zeit
1.Tag
2.Tag
ca. 8.00h
ca. 15.00h
Maßnahme
Dauer
Beratung, Untersuchung, Aufklärung
ca. 1h
MRT
ca. 1h
Ankunft (nüchtern), Maske
Planungs-CT mit KM
45min
30min
Berechnung, Programmierung des Geräts, QA
(„Quality assurance“)
ca. 3 Stunden
Bestrahlung
Abschlussgespräch, Entlassung
ca. 45min
ca. 20 min
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 22952-Studie, Kocher et al., J Clin Oncol 2011
Fraktionierungs-Regime
extrem hohe biologische Wirkung einer Einzeitbestrahlung
/=3Gy
/=2Gy
1x 25Gy
140Gy
168Gy
3x 10Gy
78Gy
90Gy
5x 2x5Gy
80Gy
87Gy
37x 2Gy
74Gy
74Gy
Hochpräzisionsbestrahlung mit ExacTrac-Positionierungssystem
(500 T€, 3 Systeme in Norddeutschland, eines an der Uni Lübeck)
• Infrarot-Positionierungssystem an der Decke
plus
• stereotaktische Röntgenröhren am Boden
erlaubt Kontrolle der Position
und Bewegung des Patienten
vor und während der
Bestrahlung
Radiochirurgie bei atembeweglichen Tumoren:
Technische Möglichkeiten
• Bestrahlung in Atemstillstand (Narkose mit Jet-Ventilation, ab ca. 2000)
• Bestrahlung des gesamten von der Atemexkursion betroffenen
Volumens (4D-CT)
• Gating: Bestrahlung nur in einer bestimmten Atemphase (Gerät wird
durch Atemzyklus des Patienten an- und abgeschaltet)
• Tracking: aktive Nachführung des Strahls (aktuell am CyberKnife)
CyberKnife
(Linearbeschleuniger am Roboterarm
Roboter von KuKa aus Augsburg,
Linac aus USA,, Software für
Tracking von Prof. Achim
Schweikard, Institut für Robotik,
Uni Lübeck)
Partikeltherapie
Strahlentherapie mit Protonen und Kohlenstoffionen
Physikalische (und mögliche biologische) Vorteile von
Protonen/Ionen
Depth of tumor
•
•
•
•
•
•
geringe Eintrittsdosis
hohe Dosis erst in definierter
Eindringtiefe (sog. „Bragg-Peak“)
dahinter steiler Dosisabfall
dadurch sehr präzise Dosisverteilungen möglich
geringste Umgebungsbelastung
im
Verhältnis zu konventionellen
Bestrahlungstechniken mit Photonen
bei schweren Ionen (z.B.
Kohlenstoff)-Ionen höhere Effektivität
wegen hohem RBE im Bereich des BraggPeaks; dadurch Behandlung von relativ
strahlenunempfindlichen Tumoren
möglich
Fig. 1
adjuvante RT beim Rektum-Ca: Vorteile von PT vs. 3D-CRT/IMRT
Dynamische IMRT
Wolff et al., Radiother Oncol 2012
Senkung des Risikos für Sekundärmalignome:
es kommt auf die Integraldosis an!
Photonen
Protonen
M.Herbst, RPTC
RT-Technik und Risiko für Sekundärmalignome (berechnet)
Bei einer normalen Lebenserwartung lag das absolute Risiko bei 55% (Rapid Arc ),
31%(3D CRT) und 4 % (IMPT, Protonentherapie mit Scanning)
N.P.Brodin et al. Acta Oncol, 2011
Die schönste Insel Deutschlands:
Trave-Insel mit Lübecker Altstadt (UNESCO-Welterbe)