Kursteil Strahlentherapie

Radiologie-Kurs 6. Semester
Kursteil Strahlentherapie
Häufig behandelte Erkrankungen
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Mammakarzinom
Bronchialkarzinom
Lymphome (M. Hodgkin, Non Hodgkin-Lymphome)
HNO-Tumoren
Rektumkarzinom
Gynäkologische Tumoren (Corpus- und Zervixkarzinom)
Hirntumoren
Ösophaguskarzinom
u.v.a.m.
Ziele (Intention) der Strahlentherapie
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Kuration
Palliation
Heilung
Linderung von Beschwerden
Behandlungsformen
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Alleinige Radiotherapie
Kombinierte Therapie (Radiochemotherapie)
Präoperative/Postoperative Radiotherapie
Sonderform: Adjuvante Radiotherapie
nach OP sind nur noch (vermutete) mikroskopische Tumorreste vorhanden,
die zu vernichten sind
Physikalisch-technische Grundlagen
Strahlenarten
1.
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2.
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Elektronenstrahlung
Nutzenergie 2-25 MeV
beschleunigte Teilchen werden direkt genutzt
Erzeugung, z.B. in Teilchenbeschleunigern
(Kreisbeschleuniger, Linearbeschleuniger)
Beschleunigung in hochfrequentem Magnetfeld
Endenergie abhängig von gewählter Beschleunigungs-Spannung
Wirkung im Gewebe nur bis zu einer bestimmten Tiefe
geeignet zur Behandlung von oberflächennah gelegenen Tumorherden (z.B. HautTumoren)
Eindringtiefe (je nach Energie) 0,5 – 8 cm
am Ende rascher Dosisabfall == unter dem Herd liegendes gesundes Gewebe wird
gut geschont
hohe Dosisbelastung oberflächlicher Gewebeschichten
Photonenstrahlung
(hochenergetische) elektromagnetische Wellenstrahlung
a) Gamma-Strahlen: durch radioaktiven Zerfall entstanden
z.B. 60 Co (Energie 1,33 MeV + 1,17 MeV)
HWZ 5,3 Jahre
137
Cs (y-Energie 0,66 MeV)
HWZ 30 Jahre
b) Photonenstrahlung aus Beschleuniger-Anlage
Energie (abhängig von Gerät und Nutzung) 5-25 MeV
Eigenschaften von Photonenstrahlung
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geeignet zur Behandlung tiefer liegender Herde, z.B. Brustkorb, Becken
flacher Dosisabfall im Gewebe, je nach gewählter Energie
oberflächliche Schicht (Haut wird durch Aufbau-Effekt entlastet)
„ungewollte“ Belastung auch von gesundem Gewebe unter dem Tumorherd
mit steigender Energie zunehmende Durchdringungsfähigkeit
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3.
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Röntgenstrahlung zur Therapie
Erzeugung in Röntgenröhren
in der Praxis rückläufige Bedeutung
Arten d. Röntgen-Therapie
- Weichstrahltherapie : 6-100 kV
Sonderfall „Grenzstrahlung“ 6-12 kV
- Halbtiefentherapie: 80 – 120 kV
- Hartstrahltherapie: 200 – 400 kV
Weitere Einteilung von Strahlung
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direkt ionisierende Strahlen:
- geladene Teilchen
- Bsp.: Elektronen, Protonen,
-Teilchen, Deuteronen, Schwerionen
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indirekt ionisierende Strahlen:
- ungeladene Teilchen
- Bsp.: Röntgenstrahlen, Photonen, y-Strahlen, Neutronen
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Korpuskularstrahlung: Elektronen,
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Wellenstrahlen: Photonen, Röntgenstrahlen, y-Strahlen
-Teilchen, Schwerionen, Deuteronen, Neutronen
Bestrahlungsgeräte für Tiefentherapie
1. Telegammagerät, Telecuriegerät, ugs. „Kobaltkanone“.
2. Elektronenbeschleuniger
zu 1.) - Radioaktive Quelle im Inneren (60Co, 137Cs)
- aufwändige Blei- oder Wolfram-Abschirmung, da Strahlung nicht abgeschaltet
werden kann
- hohe Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit
- eingeschränkte Nutzbarkeit aufgrund festgelegter rel. niedriger Photonenenergien
- radioaktive Quelle verliert mit der Zeit an Aktivität, daher zunehmende
Bestrahlungszeiten
- Quellenwechsel alle 3-5 Jahre nötig (radioaktiver Abfall!)
zu 2.)
Grundsätzliche Einteilung
a) Kreisbeschleuniger (z.B. Betatron, Mikrotron, Zyklotron)
b) Linearbeschleuniger
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Funktionsweise eines Linearbeschleunigers
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Elektronen werden durch elektromagnetische Hochfrequenzwelle in evakuiertem
Beschleunigungsrohr beschleunigt
• Erzeuger der Hochfrequenz: Magnetron oder Klystron (2-3 GHz)
• Einschleusung der Elektronen über Injektor (e -Kanone)
• Umlenkung der e in Strahlerkopf (Umlenkmagnet)
- direkte Nutzung: als e -Strahl
- indirekte Nutzung: e prallen auf „Target“ aus Wolfram, Erzeugung von Photonen
Experimentelle Anlagen:
Teletherapie:
Brachytherapie:
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Neutronengeneratoren
Schwerionenbeschleuniger
Bestrahlung mit Protonen/Deuteronen
Oberbegriff für alle Bestrahlungen mit großem
Fokus-Oberflächen (Haut)-Abstand
- Bestrahlung mit kleinem oder fehlendem Fokus-Herd-Abstand
- i.d.R. Verbringung eines radioaktiven Strahlers in die Nähe des
Tumors
- verwendete Nuklide: Iridium, Yttrium, Strontium,
Rhuthenium, Radium
Formen der Brachytherapie
- Kontakttherapie:
Strahler direkt auf Körperoberfläche (Haut bei Hauttumoren,
Auge bei Aderhautmelanomen)
- Intrakavitäre Therapie:
Einbringung des Strahlers in präformierte Körperhöhlen
(Bronchus, Ösophagus, Vagina, Zervix uteri, Uteruskavum)
früher: Radiumeinlagen (hohe Strahlenbelastung für Personal)
heute: maschinelles Nachladen (Afterloading) über abgeschirmten Schutzraum
- Interstitielle Therapie:
a)
b)
direktes, invasives Einbringen von radioaktiven Drähten in
Tumorgewebe (heute auch im Afterloading-Verfahren)
temporäre Implantation
Permanentimplantation (z.B. Jod-Seeds in Prostata)
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Tiefendosisverhalten von Elektronen und Photonen
- flacherer Dosisabfall
Photonen:
steigende Energie
- größere Durchdringungsfähigkeit
- Dosismaximum wandert in tiefere
Gewebeschichten
- Dosis an der Oberfläche (Haut)
nimmt ab
Elektronen: steigende Energie
- größere Eindringtiefe
- Dosisabfall tiefer
- Dosismaximum tiefer
- Hautbelastung nimmt zu
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Vorbereitung der Strahlenbehandlung
- Sicherung der Diagnose/Staging:
- Histologie-Gewinnung
- Bildgebende Untersuchungen
(CT, MRT, Sono, u.a.)
- Endoskopische Untersuchungen
- Vorlokalisation (= Vorsimulation):
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Festlegung d. Patientenlagerung (muss reproduzierbar sein!)
Anbringung von Fixiermitteln (z.B. Bestrahlungsmaske)
Festlegung eines Referenzpunktes für die Computerplanung
- Planungs-Computertomographie:
• Erstellen eines 3-D-Patientenmodells mittels CT
• Markierung des Referenzpunktes
- Planungs-Rechner:
• Festlegung des zu behandelnden Gebietes (Zielvolumen) durch den Arzt
• Erstellen eines Bestrahlungsplanes durch den Physiker
- Simulation:
• Übertragen des Bestrahlungsplanes auf den Patienten
• Anzeichnen des Isozentrums und der Bestrahlungsfelder
Alternative:
Direkte Festlegung der Bestrahlungsfelder am Simulator ohne CT-Planung
= Konventionelle Simulation bzw. Planung
z.B. bei Bestrahlung von Skelettmetastasen
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Physikalisch-technische Bestrahlungsplanung
Hauptziel:
Hohe, gleichmäßige Dosis im Tumor und gleichzeitig optimale Schonung des
umgebenden gesunden Gewebes
Festzulegende Parameter:
- Bestrahlungstechnik:
Einzelstehfeld
Gegenfelder
Mehrfelderbestimmung
Pendelbestrahlung
- Parameter für jedes Feld: Feldlänge und –breite
Blendendrehwinkel
Gewicht im Vergleich zu den anderen Feldern
Strahlenart (Elektronen/Photonen)
Strahlenenergie
Möglichkeiten, die Dosis im Zielgebiet zu optimieren:
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Fokus-Haut-Abstand (Abstandsquadratgesetz)
Keilfilter (Feld wird zu einer Seite hin abgeschwächt)
Satelliten bzw. Blöcke aus Bleilegierung: individuelle Feldform möglich
Multi-Leaf-Kollimator: Feldform durch viele maschinelle Lamellen im Strahlerkopf
Strahlendosis
Einheit: 1 Gy (1 Gray) = Energiedosis
Kurative Dosen bei Tumoren: 60-70 Gy, Einzeldosis ca. 2 Gy
abhängig von:
Histologie
Tumorgröße
Malignitätsgrad
Begriffe zur räumlichen Dosisverteilung
- Isodose:
- Oberflächendosis:
- Einfallsdosis:
- Tumorvolumen:
- Zielvolumen:
- Behandlungsvolumen:
- Risikoorgane:
Linie in einer anatomischen Schnittebene, die alle Punkte
gleicher Energiedosis verbindet
Einfallsdosis (z.B. an der Haut) + Rückstreudosis aus dem
Gewebe
Dosis an der Oberfläche ohne Rückstreuung aus dem Gewebe
makroskopisch sichtbarer Tumor
Tumorvolumen (makroskopisch und mikroskopisch) mit Sicherheitssaum
Gewebe, das eine therapeutisch (hohe) Dosis erhält (auch
gesundes Gewebe und Risikoorgane)
besonders zu schonende Organe und Gewebe, die über einer
bestimmten Toleranzdosis zu teilweise schweren Nebenwirkungen und Spätfolgen neigen.
z.B. Rückenmark, Lunge, Herz, Nieren, Dünndarm, u.a.
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Zeitliche Dosisverteilung:
- Einzeitbestrahlung:
- Fraktionierung:
gesamte Dosis in 1 Fraktion
Aufteilung der Gesamtdosis in mehrere Einzeldosen
(= Fraktionen)
Vorteil: Erholungsvorgänge in gesunden Körperzellen,
daher bessere Verträglichkeit
- Konventionelle (= Standard-)Fraktionierung:
Einzeldosis 1,8 – 2,0 Gy, 5 mal pro Woche, Gesamtdosis 50-70 Gy.
- Abweichend: z.B. Hyper- oder Hypofraktionierung
Hyperfraktionierung: ED liegt unter 1,8 Gy
Hypofraktionierung: ED ab 2,5 Gy oder größer
Nebenwirkungen nach Radiotherapie:
Formen:
Akute NW, Bsp.: Haut, Schleimhäute
Subakute NW, Bsp.: Lunge, Pneumonitis)
Spätfolgen, Bsp.: Nervenschäden, Fibrose
Indikationen zur palliativen Strahlentherapie
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Blutung, z.B. Bronchus
Atelektase mit Luftnot
Schmerzen, z.B. Knochenmetastasen, Nerveninfiltration
Hirnmetatasen
Frakturgefährdete Knochenherde
Notfallindikationen
-
obere Einflussstauung
akute Rückenmarkskompression mit Querschnittslähmung
Tumorblutung, z.B. Zervixkarzinom, Bronchus
Indikationen bei gutartigen Erkrankungen
-
degenerative und entzündliche Skeletterkrankungen, z.B. Arthrose
hypertrophische Prozesse, z.B. Keloide, Hämangiome
akute Entzündungen, z.B. Furunkel
endokrine Orbitopathie
Prophylaxe heterotoper Ossifikationen nach TEP u.a.
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