Konformale Strahlentherapie/ IMRT

Die lokale Tumorkontrolle ist ein wichtiger Bestandteil der Behandlungsstrategie bei jedem Tumorpatienten. Es konnte nachgewiesen werden, daß eine fehlende lokale Tumorkontrolle zu einem größeren Risiko von Tochtergeschwülsten (Metastasen) und geringeren Überlebenschancen führt. Bei einer Reihe von Tumorerkrankungen sind die Strahlendosen, die gegenwärtig üblicherweise eingestrahlt werden, nicht geeignet, um eine zufriedenstellende lokale Tumorkontrollrate zu erreichen. Konformale Strahlentherapie bedeutet eine Behandlungsmethode, die eine sorgfältige reproduzierbare Lagerung, dreidimensionale computerunterstützte Bestrahlungsplanung und Therapiemaschinen umfassen, die eine hohe Dosis optimal angepasst an das zu bestrahlende Volumen (=Zielvolumen) applizieren können. Ein Beispiel für ein solches Volumen ist die Prostata. Eine bessere Dosisanpassung erlaubt höhere Strahlendosen am Zielvolumen und gleichzeitig geringere Strahlendosen am umgebenden gesunden Gewebe.

Die konformale Strahlentherapie nutzt verschiedene Techniken der Anpassung des Strahlenfelds und der Schonung des gesunden Gewebes. Die einfachste Technik ist die Verwendung von mehreren, coplanaren Stehfeldern, d.h. die multiplen Strahlenfelder konvergieren in einer einzigen Ebene. Dazu wird der Patient zunächst exakt gelagert, ggf. mit Lagerungshilfen, und es wird in dieser Position eine Computertomographie (CT) angefertigt. Die Serie von CT-Schichten wird aneinandergereiht, und nach Konturierung des Zielvolumens in jeder einzelnen Schicht, ergibt sich im Bestrahlungsplanungscomputer ein virtuelles Zielvolumen (= Tumorvolumen + Sicherheitssaum). Der Strahlentherapeut und der Medizinphysiker erarbeiten gemeinsam die Bestrahlungstechnik, d.h. Einfallswinkel der Bestrahlungsfelder und die Größe der Bestrahlungsfelder, die dem Zielvolumen in der jeweiligen Strahlerkopfposition am nächsten kommt. Eine bessere Anpassung der rechteckigen oder quadratischen Felder an das Zielvolumen wird dadurch erreicht, daß individuell geformte Metallblöcke in den Strahlengang eingebracht werden. Beispiele für diese einfache Form der konformalen Strahlentherapie sind 4-Felder-Techniken beim Prostatakarzinom oder bei anderen Beckenbestrahlungen.

Vor ca. 10 Jahren wurde ein motorisch gesteuerter Mehrlamellen-Kollimator zur individuellen Feldformung in der Patientenbehandlung eingesetzt. Die Lamellen sind meist präziser zu positionieren als die Metallblöcke. Dennoch können letztere in bestimmten Situationen weiterhin von Vorteil sein.

Wenn der Bestrahlungstisch und das Bestrahlungsgerät aus der Nullstellung gedreht werden, können Bestrahlungsfelder abweichend von der normalen Rotationsachse eingestellt werden (sog. non-coplanare Felder). Im Prinzip kann das Zielvolumen damit aus jeder beliebigen Richtung bestrahlt werden. Allerdings können bestimmte Positionen wegen der möglichen Kollision von Tisch und Bestrahlungsgerät nicht genutzt werden. Außerdem sind einige Winkeleinstellungen unpraktisch und nicht sinnvoll, z.B. wenn bei einer Beckenbestrahlung der Strahleneintritt über den Kopf erfolgen soll. Trotz dieser Einschränkungen kann durch non-coplanare Felder eine Dosisreduktion am gesunden Gewebe von 50-75% erreicht werden.

Die non-coplanare Bestrahlungstherapie ist in Planung und Ausführung wesentlich komplizierter als coplanare Bestrahlungen. Der Bestrahlungsplanungscomputer muß die Strahlendosis an jedem Punkt des Weges eines Strahlenfeldes und in jedem Volumenelement („Voxel“) im Tumor berechnen und dabei die Streudosis aus den anderen Volumenelementen mitberücksichtigen. Je nach Berechnungsmodell wir die Rechenzeit bei dieser komplizierten Bestrahlungsplanung um das 50-100fache verlängert. Wenn extreme Genauigkeit gewünscht wird, kann eine spezielle Rechenmethode (Monte Carlo Methode) verwendet werden, bei der die Effekte von Billionen von Photonen bei der Berechnung berücksichtigt werden. Eine Berechnung mit dieser Methode ist aufwendig und dauert mit einem modernen Computer ca. einen Tag. Bei einer Planberechnung wird der Berechnungsvorgang deshalb auf mehrere Computern verteilt.

Eine neue Methode der perkutanen Bestrahlung ist die intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT). Im Gegensatz zur konventionellen Planung, bei der die Dosisverteilung so homogen wie möglich sein soll, wird bei der IMRT versucht, irreguläre Volumina zu bestrahlen, wobei an verschiedenen Stellen im Tumor unterschiedliche Strahlendosen deponiert werden können. Die IMRT kann auf verschiedene Arten erreicht werden. So besteht die Möglichkeit, viele verschieden große und geformte Felder einzusetzen („Step-and-Shoot-Methode“). Ferner können mit dem Multileaf-Kollimator individualisierte Felder dynamisch während einer Bestrahlung verändert werden ("dynamisches IMRT"). Dabei kann sich auch das Bestrahlungsgerät bewegen, so daß eine inhomogene Dosisverteilung mit erhöhter Strahlendosis am Tumor und sehr niedriger Dosis am gesunden Gewebe erzeugt wird. Die technischen Anforderungen an die IMRT sind enorm. Auch die Überprüfung, ob die berechnete mit der tatsächlich applizierten Dosis übereinstimmt (Dosimetrie) ist aufwendig. Eine besonders schnelle IMRT-Variante ist das sogenannte Rapid-Arc-Verfahren, bei der in einer Gantrydrehung eine intensitätsmodulierte Strahlendosis hochpräzise appliziert werden kann.  

Zur konformalen Strahlentherapie gibt es klinisch relevante Daten z.B. beim Prostatakarzinom, Lungenkarzinom und Hirntumoren. Die meisten Daten wurde beim Prostatakarzinom gesammelt. Verschiedene Arbeitgruppen konnten nachweisen, daß höhere Strahlendosen zu einer besseren lokalen Tumorkontrolle führen. Langfristige Ergebnisse bzgl. einer besseren Überlebenschance liegen noch nicht vor, es erscheint aber plausibel, daß eine bessere lokale Tumorkontrolle mit einer höheren Überlebenswahrscheinlichkeit einhergeht.