3D, IMRT, IGRT, VMAT

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3D, IMRT, IGRT, VMAT

Intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT)
Die intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT) ist eine Weiterentwicklung der computergestützten dreidimensionalen Bestrahlungstechnik. Die auf dreidimensionale Datensätze basierende Bestrahlungsplanung basiert auf die Schnittbildgebung der Computertomographie. Im Unterschied zu der nach wie vor genutzten konventionellen 3D-Planung, bei der die Intensität der einzelnen Bestrahlungsfelder über die gesamte Feldfläche konstant ist, wird bei der IMRT jedes Feld in viele Subfelder unterschiedlicher Intensittät aufgeteilt. Die Summe aller Felder mit allen Subfeldern resultiert in einer dreidimensionalen Intensitätsmodulation im bestrahlten Volumen. Diese Modulation aus den verschiedenen Richtungen ermöglicht es komplexe Tumorformen konformaler (enger) und genauer zu bestrahlen und gleichzeitig umgebendes Gewebe besser zu schonen.

Technisch wird dies durch Metalllamellen ermöglicht, die unabhängig voneinander durch das Feld fahren. Somit sind manche Bereiche des gesamten Bestrahlungsfeldes kürzer geöffnet, manche länger. Dies resultiert in einem "Dosisgebirge". Grundsätzlich wird technisch das Verfahren der Step and Shoot-Methode von der Sliding-Window-Technik unterschieden. Bei der ersten Technik fahren die Metalllamellen in eine bestimmte Position und geben eine Öffnung vor. Dieses Subsegment des Feldes wird dann bestrahlt. Danach fahren die Lamellen in die nächste Position um das nächste Subsegment frei zu geben und so weiter.








Dosisverteilung einer IMRT mit hoher Konformalität im Bereich des mit hoher Dosis zu bestrahlenden Enddarms und der Lymphabflüsse in den Leisten (Analkarzinom).


Grundsätzlich wird technisch das Verfahren der Step and Shoot-Methode von der Sliding-Window-Technik unterschieden. Bei der ersten Technik fahren die Metalllamellen in eine bestimmte Position und geben eine Öffnung vor. Dieses Subsegment des Feldes wird dann bestrahlt. Danach fahren die Lamellen in die nächste Position um das nächste Subsegment frei zu geben und so weiter.

Bei der Sliding-Window-Technik fahren die Lamellen während kontinuierlicher Bestrahlung in unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch das Bestrahlungsfeld. Beiden Methoden erfordern spezielle Bestrahlungsplanungsprogramme mit denen genau die Bewegung der Lamellen nach den anatomischen Vorgaben berechnet werden kann.

Die technisch modernste Art diese Modulation anzuwenden sind Rotationsbestrahlungen mit kontinuierlich erfolgender Intensitätsmodulation (Rapid Arc der Fa. Varian, Tomotherapy oder Volumetrc Arc der Fa. Elekta). Statt einzelner modulierter Bestrahlungsfelder wird zum Beispiel bei der Rapid Arc Bestrahlungstechnik mit nur einem oder zwei Bögen bestrahlt, was neben einer hochkonformalen Bestrahlung auch in einer wesentlich kürzeren Behandlungsdauer pro Tag resultiert.

In unserer Klinik sind mit allen 3 Linearbeschleunigern intensitätsmodulierte Bestrahlungen möglich. Zur Anwendung kommt ausschliesslich die Sliding-Window-Technik, die bei gleicher Präzision und Dosisrate eine schnellere Behandlung pro Feld ermöglicht. Seit dem Frühjahr 2011 bestrahlen wir auch in Rapid Arc Rotationstechnik.

 

Bildgestützte Bestrahlung - Image Guided Radiotherapy (IGRT)
Moderne Linearbeschleuniger sind technisch hochpräzise Geräte, die millimetergenaue Bestrahlungen ermöglichen. Regelmäßige medizinphysikalische Qualitätskontrollen garantieren diese technische Präzision in der täglichen Routine.
Neben einer genauen Bestrahlung des Tumors hat diese Genauigkeit auch das Ziel, benachbarte Gewebe und Organe zu schonen.

Vorraussetzung dafür ist aber, dass sich der Tumor und die Organe im Augenblick der Bestrahlung an exakt der Stelle befinden, die sie zum Zeitpunkt der Bestrahlungsplanungsuntersuchung (meist Planungs-Computertomographie) hatten.

Die Lagerung des Patienten mit Hilfe der Hautanzeichnungen ist nur annähernd genau, Lagekontrollen erfolgen zumeist durch digitale Aufnahmen mit Hilfe des Primärstrahls. Dies liefert zweidimensionale Bilder, ähnlich einem Röntgenbild, mit Darstellung knöcherner Strukturen. Durch den Vergleich mit aus der Planungs-Computertomographie generierten digital rekonstruierten Bildern werden Lagekontrollen und Lagekorrekturen auf Basis des knöchernen Skeletts durchgeführt.

Viele Organe sind im Körper in gewissen Grenzen beweglich. Zum Beispiel heben und senken sich Brustkorb und Bauch beim Atmen; Magen und Darm sind ständig in Bewegung; Blase und Darm weisen unterschiedliche Füllungszustände auf. Diese haben wiederum Auswirkungen auf die Lage und Form benachbarter Organe.

Die oben beschriebenen 2D-Lageverifikationen können diese Bewegungen nicht darstellen, so dass die bestrahlten Volumina um die möglichen Bewegungsspielräume erweitert werden mössen.

Eine Möglichkeit, diese Volumina reduzieren zu können, ist unter anderem die Implantation von Lokalisationsmarkern in Tumoren, die auf den Kontrollaufnahmen gut zu erkennen sind und genaue Lagekorrekturen zulassen. Diese Methode wird zum Beispiel beim Prostatakarziom immer häufiger eingesetzt. Am Linearbeschleuniger zusätzlich installierte Röntgenanlagen können diese winzigen Marker genau detektieren, so dass unmittelbar genaue Lagekorrekturen möglich sind.






Seitliche Verifikationsaufnahme mit Darstellung implantierter Gold- Lokalisationsmarker zur genauen Lagerungskontrolle und -korrektur.


Auch mit Hilfe von Schnittbilduntersuchungen unmittelbar vor einer Bestrahlung läßt sich die anatomische Lage der Organe darstellen. Dies kann man sich auch zur Lagekontrolle und Lagekorrektur zu Nutze machen, ist aber mit einer zwar geringen, aber zusätzlichen Strahlenbelastung vergesellschaftet. Technisch umsetzbar ist dies über einen im Bestrahlungsraum installierten Computertomographen oder mittlerweile über eine am Beschleuniger selbst integrierte CT-Funktion.






Moderner Linearbeschleuniger mit seitlich angebrachter Röntgenanlage zur Lagerungsverifikation (kV- und MV-Bildgebung sowie "Cone-Beam-CT"-Funktion).

 

Da die Darstellung von Organen auch mit Ultraschall möglich ist, wurden auch Systeme entwickelt, die ultraschallgestützt zur Lageoptimierung beitragen können. All diese Systeme werden unter dem Überbegriff der bildgestützten Strahlentherapie zusammengefasst (engl.: image guided radiotherapy) und finden immer mehr Eingang in die tägliche strahlentherapeutische Behandlung.