Bestrahlungstherapie
24. Bestrahlungstherapie
Autor:
Zoltán Vígváry
Klinik für Diagnostische Radiologie und Onkoterapie, Semmelweis Universität
Pál Zaránd
Abteilung für Onkoradiologie, Uzsoki Krankenhaus
Csilla Pesznyák
Institute für Nukleartechnik, Technische und Wirtschaft - Universität Budapest
24.1 Einführung
Das Ziel der Radiotherapie ist die Zerstörung von pathologischen Geweben, so daß die inaktiven / wohlbehaltenen Teile (zB. Haut) nur zu minimalen Schaden kommen. Dies(es) kann mit der Ausnutzung von physikalischen oder geometrischen Eigenschaften von Strahlungen erreicht werden. Die wichtigsten dieser Eigenschaften sind die Verwendung der Kreuzfeuer- Einstrahlung, die Erwählung der angemessenen Energie, die Ausnutzung der Erholungszone, die wohldefinierte Reichweite der Ionen (und der sogenannte Bragg-Gray-Peak), und die Verwendung des Gesetzes über die quadratische Strahlungsabnahme. Diese Möglichkeiten, zumindest teilweise sind mit der Hilfe der folgenden Strahlungsquellen gesichert. Die in der Therapie benutzten Strahlungsquellen können nach verscheiden Gesichtspunkten gruppiert werden.
Der Grundlage der Einteilung kann der Charakter der Quelle (radioaktives Isotop, Bremsstrahlung, gefühlte Partikeln, usw.), Dosenleistung, Typ des Gerätes, (Kobaltkanone, Beschleuniger, Afterloading-System, usw.) oder die Entfernung von den einstrahlenden Objekten (Tele- oder Brachytherapie) bedeuten. In diesem Abschnitt wird die letztere Einteilung verwendet. Wegen Platzmangels werden die heutzutage kaum, oder gar nicht benutzte Apparate höchstens erwähnt, aber nicht diskutiert.
Die wichtigsten Geräte sind: Apparate mit teletherapischer Funktion, mit brachytherapischer Funktion, spezielle Bildgebungsapparate, und Programme für Bestrahlungsplanung.
24.2 Apparate mit teletherapischer Funktion
Röntgenapparate. In der Reihenfolge ihrer Entwicklung waren die ersten Röntgenmaschienen in der Therapie benutzt. Gewöhnlich befindet sich die Hochspannung zwischen 10 und 300 kV, die Stromstärke ist zwischen 6 und 25 Milliampere zu verändern, oder sie kann konstant sein. Diese sind vom Modelltyp und vom Anwendungsbereich abhängig. Das Bereich zwischen 10 -50 kV wird in der sogenannten Weichstrahltherapie benutzt mit der Hilfe von Beryllium-Fenster Röhren, gewöhnlich mit der Kombination von konstanten Hochspannungsfilterung und stationärer Stromstärke. Der andere spezielle, in Europa benutzte Röntgenapparat ist der „Chaoul“. Er funktioniert mit spezieller Anode, konstanter Hochspannung und Röhrenstrohm, mit ständiger Filterung und von 1,5 bis 5 cm breite Fokus- Haut (FH) Abstand. Die mit 50-300 kV Wirkungsbereich, und verschiedenen Filterungen versehenen Geräte werden Orthovolt- tiefentherapischen Apparate genannt. (Ihr FH Abstand ist 30-50 cm.) Ihre Signifikanz nimmt heutzutage deutlich ab.
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Die Kobaltkanone Fast 4 Jahre war sie der wichtigste teleterapische Apparat der Tumorbehandlung. Zwar wurden für eine Weile große Hoffnungen die 137Cs Strahlungsquelle gesetzt, letztlich erwies sie danach als Sackgasse. Von den künstlichen, radioaktiven Strahlungsquellen sind die relativ geringe Größe, der über 1 MeV hoche γ-Energiewert (als hautschützender Effekt), und eine ausreichend lange Halbwertszeit zu erwarten. Die Durchschnittsenergie der zwei γ-Linien von der 60Co Strahlungsquelle ist 1,25 MeV, die Halbwertszeit ist 5,28 Jahre, und aus dem Isotop kann eine Strahlungsquelle mit 1-2 cm Durchmesser und 3-400TBq Aktivität hergestellt werden, die aus 80 cm Entfernung etwa 3 Gy/ min. Dosenleistung erzeugt.
Je nach Anwendungshäufigkeit reicht es, die Quelle alle 5 bis 8 Jahre zu ersetzen.
Im Hinblick auf ihre Struktur besteht sie aus einem Stator, einem beweglichen C-Arm, an dem sich ein Bestrahlungskopf befindet, und aus einem Tisch (der mindestens drehbar, und entlang drei Koordinatenachseln bewegbar ist). Wegen des großen Gewichts des Kopfes muß das andere Ende des C-Armes mit einem Ausgleichgewicht ausgestattet sein. Der Bestrahlungskopf beinhaltet die Strahlungsquelle, das Blendesystem für die Feldbegrenzung und das Feldprojektions-System. Das Gerät kann von einem separaten Operationsraum kontrolliert werden. Außerdem ist es möglich bei modernen Kobaltkanonen den Kopf um die Längsachse zu drehen.
Von seltenen Ausnahmen abgesehen bleibt die Ladung auch bei Speicherposition im Kopf. Die Bewegung zwischen Bestrahlungs- und Speicherposition kann mechanisch (beispielweise mit einer Schiebestange oder einer Rutschkuplung usw.), oder pneumatisch erfolgen. Eine andere Alternative ist, daß die Strahlungsquelle möglicherweise unbewegbar ist, und das Strahlbündel von einem Metalblock unterbrochen ist.
Zur Erhöhung der Sicherheit des Personals und der Patienten wird das Gerät mit zahlreichen Riegeln ergänzt.
Die Elektronenbeschleuniger Im Prinzip ist die Beschleunigung von Elektronen zwar ganz einfach, ihre praktische Durchführung wurde aber erst mit dem Erscheinen der Hochsleistungs- (mehr als 2 MW Kapazität) und Hochfrequenzgeräte möglich. Während des zweiten Weltkriegs wurde in Europa ein Hochleistungs- und Hochfrequenzoszillator, der sogenannte Magnetron entwickelt, wobei in den USA das für Hochfrequenzverstärkung fähige Gerät, das Klystron erschien. Beide waren militärische Geheimnisse, also bis Ende des Weltkriegs kam eine medizinische Verwendung nicht in Frage.
Die in der Medizin benutzten Beschleuniger arbeiten bei 2,97 Frequenzen.
Im Magnetron wird der kupferne Anodenblock von der zylindrischen Katode umhüllt, so daß zwischen den Beiden eine zylindförmige Kavität bleibt. Im Anodenblock werden die Resonatorkavitäten ringförmig angeordnet. Der Magnetron wird in ein homogenes, magnetisches Feld gesetzt, das auf der Horizontalebene der Abbildung Lot ist. Die aus der zentralen heißen Katode gesprühten Elektronen, folgen -beeinflußt von DC-Spannungsimpulse und dem magnetischen Feld- eine komplizierte Bahn in Richtung der Anode.
Bei Resonanz kommt eine Hochleistungs-, Hochfrequenzschwingung zustande, die mit Hilfe einer entsprechenden Antenne durch den Wellenleiter in die Beschleunigungsröhre transportiert werden kann. Gewöhnlich entstehen ein paar Hundert, je 2-5
breite Bündeln pro Sekunde.
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Das Klystron ist an sich kein Hochfrequenzgenerator, es verstärkt nur die Hochfrequenzschwingungen. Im Hinblick auf dem Aufbau besteht es aus zwei Kammern (sog. Kavitätsresonatoren) die mit einer Verbindungsröhre miteinander Verbunden sind und einer Verbindungsröhre. An der Seite der Katode wird die zu verstärkende Hochfrequenz eingeführt, die die Geschwindigkeit der Elektronen moduliert, wodurch sie an der Seite der Anode schon in kompakten Bündeln ankommen.
In der Resonatorkavität der Anodenseite wird das bei den Elektronen generierte, mit der Katodenseite frequenzidentische Hochleistungsfeld entkuppelt, wobei die Anode die Elektronen absorbiert. Dieses System kann eine Leistung von etwa 5-30 MW erreichen.
In der Bestrahlungstherapie wird bei kleineren Linearbeschleunigern mit einer Spannungsaufnahme von maximal 6 MV ausschließlich Magnetron, bei großen Beschleunigern (Spannungsaufnahme von 15 MV und höher) fast immer Klystron benutzt. Auf dem Blockschema sind die wichtigsten Teile der Linearbeschleuniger zu sehen.
(1. Impulsbetriebenes Netzgerät, 2. Operationskonsole, 3. das Klystron, 4. der Wellenleiter, 5. der Zirkulator, 6. das Elektronenstrahlsystem, 7. die Beschleunigungsröhre, 8. der Bestrahlungskopf, 9. das Vakuumsystem, 10. ACF (automatische Frequenzkontrolle), 11. das Gassystem, 12. das Kühlwassersystem.)
Zum rechten Zeitpunkt geraten die Elektronenbündeln aus dem Elektronenstrahlsystem in die Beschleunigungsröhre, wo sie unter der Einwirkung des elektromagnetischen Feldes beschleuniget werden. Die Größe der Beschleunigungsröhre hängt erheblich davon ab, mit welcher Methode die Elektronenbeschleunigung durchgeführt wird. In den sogenannten „Bewegungswellen-Geräten“ wird die Wirkung des mit der Achse der Beschleunigungsröhre parallelen elektrischen Feldes benutzt. Die langsameren Elektronenbündel können in bestimmter Zeiteinheit nur eine kürzere Strecke zurücklegen, so werden die in zum Elektronenstrahlungssystem näheren Kavitäten kürzer sein. Nachdem aber die Elektronen sich praktisch auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, werden größere, miteinander identisch lange Kavitäten benötigt. Am Ende der Beschleunigungsröhre muß die Energie absorbiert, oder zum Anfang der Röhre zurückgeleitet werden. Den Vorteil des Systems bedeutet die wohldefinierte Elektronenenergie. Ein Nachteil aber ist die lange Beschleunigungsröhre, die das Zusammenhalten des Elektronenbündels erschwert, und ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit der Drehtrommel-Aufhängung.
Moderne Linearbeschleuniger sind -abgesehen von Geräten eines Herstellers- alle Stehwellen-Geräte. Ihre Beschleunigungsröhren sind 1,7-mal kürzer als die der Bewegungswellen-Apparate. Eine weitere bedeutende Größenreduzierung wurde dadurch erreicht, dass die sog. Anschlußkavitäten, in denen keine Beschleunigung stadtfindet, vom Weg des Elektronenbündels “angeordnet” wurde. Eine weitre, jedoch nur geringe Größenreduzierung bedeutet aber, daß die Energie im Wellenleiter von der Seite eingeleitet wird. Als Gesamtergebnis ergibt sich eine kurze Beschleunigungsröhre (zusammen mit dem Elektronenstrahlungssystem). Die Röhre kann bei 6 MV Energie, ohne Ableitungsmagnet gegen das Isozentrum gelenkt werden, bei einem Energiebereich von 10 bis 25 MV benutzt passt sie in dem C-Arm. Den Nachteil bedeutet das breitere Elektronenspektrum.
Falls nötig gibt es praktisch für die Lenkung des Elektronenbündels (nach dem Verlassen des Austrittfensters) in die Richtung des Isozentrums zwei Methoden. In den Bewegungsgeräten wird mit den vielen nötigen Magneten der sog. „Slalomtechnik“ benutzt. Das Elektronenbündel „fährt“ in den ersten zwei Magnetfeldern in solcherweise „Slalom“, daß das dritte Feld, das etwas mehr als 90o ist, es wohl fokussiert in Richtung des Patienten lenkt. (Das 90o breitet das breite Spektrum aus, statt es zu fokussieren!)
In den Stehwellen-Geräten werden achromatische, 270o Grad Magnete benutzt, die mit der entsprechenden Gestaltung des magnetischen Feldes das breite Spektrum fokussiert und gegen das Isozentrum lenkt.
Das Bündel kann weiterhin mehrere Anwendungen haben. Im Falle einer Elektronen-Bestrahlung wird das enge Bündel mit der Hilfe von zwei Strahlungsfolien „ausgebreitet“, wenn aber eine Bremsstrahlung benötigt wird verwendet man ein Zielobjekt aus geeigneter Materie (zB. Wolfram). Das Zielobjekt ist so gestaltet, daß die homogene Bestrahlung nicht an der Körperoberfläche, sondern in einem großen Feld (40x40 cm2{SUP), 10 cm tief zustande kommt. Dementsprechend muß an der Oberfläche ein sog. „over flattening“ erzeugt werden. Zu den Beschleunigern gehört ein kompliziertes Riegel-System. Zum einen dient es als direkter Sicherheitsriegel, zum anderen dient es zur Kontrolle der Konstantivität von strahlenphysischen Parametern. Das wahrscheinlich wichtigste ist das Ionisations-Kammersystem. Es kontrolliert nicht nur die Symmetrie, Homogenität und Dosenleistung, aber auch die Überlieferung der Dose. Zur Gestaltung der entsprechenden Felder dient das Blendesystem. Die Gestalt der Felder kann mit Absorbenten (bzw. Blocken), die Dosenverteilung zwar mit Keilen modifiziert werden. Letztere werden neuerdings entweder Softwaregesteuert, durch Bewegung des Kollimators (dynamischer Keil), oder mit der Kombination eines, in einem Winkel von 60 Grad verkeilten und eines offenen Feldes erreicht. Auf dem folgenden Bild ist ein Linearbeschleuniger zusammengebildet mit einem Röntgenapparat zu sehen.
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Ein wichtiger Vorschritt war die (H/)Erstellung des Lamellenkollimators (MLC, multileaf collimator). Damit sind Felder von beliebiger Gestalt zu formieren. Der MLC kann als selbständige Einheit funktionieren, oder kann eines der Blendenpaars ersetzen. Heutzutage gibt es zwei Sorten vom MLC, der eine ist in der traditionellen Bestrahlungstherapie verwendet (er besteht aus 52-120 Lamellen, und ist geeignet für Bestrahlung von großen Feldern, bis 40 cm), der andere ist der μMLC, geeignet für Bestrahlung von Feldern nicht größer als 10 cm, aber in sorgfältigen Schritten (stereotaktische Bestrahlung). Der MLC ist ein unentbehrliches Instrument für die konformale- und die intensitätsmodulierten Bestrahlungstherapie.
Weitere Partikelbeschleuniger.
Im Folgenden wir über einigen weiteren Geräten diskutiert. Insgesamt sind sie nur bei wenigen Prozent der Patienten gebraucht. In diesem Abschnitt werden jene Apparate ignoriert die neuerdings keine pragmatische Bedeutung haben (zB: der Betatron), oder werden voraussichtlich keine bekommen.
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(Ausgangsbahn der Bündeln, Hochenergiebündel, Elektronbahnen, Elektronstrahlungssystem/ Elektronenkanone, der Resonator, die Vakuumkammer, Elektronenbündeln, Mikrowellen-Trafo als Netzteil)
Das Cyberknife (kybernetisches Messer)
Praktisch ist es die Kombination einer Linearbeschleuniger und eines Robot-Armes, ergänzt mit entsprechenden Bildgebungsmethoden. Im Vergleich zu anderen Linearbeschleunigern die doppelte Frequenz ergibt die Größenminderung der Resonatorkavitäten und der Beschleunigungsöhre.
Das Mikrotron
Das Mikrotron ist eine zirkuläre Teilchenbeschleuniger, die nur eine Resonatorkavität enthält. Die durchlaufenden Elektronen werden mit der Hilfe des homogenen magnetischen Feldes zur Umlaufbahn gezwungen und wieder in die Resonatorkavität geleitet. Mit der Geschwindigkeitszunahme der Elektronen stiegt der Radius der Umlaufbahn immer mehr, und bei dem erzielten Energieniveau können die Elektronenbündel zum therapischen Apparat zugeführt werden, wo auf bestimmten Energieniveaus sowohl als Elektronenbündeln, als auch –nach dem Einschlag- für Bremsstrahlung angewendet werden können. Eine weiterentwickelte Version beinhaltet mehrere Resonatorkavitäten miteinander verkoppelt („race track Mikrotron“), ansonsten mit unverändertem Funktionsprinzip. Weiterhin läßt sich seine Wichtigkeit am besten dadurch zu charakterisieren, daß solange jährlich 500 Linearbeschleuniger im Betrieb gesetzt werden, werden solange nur etliche (1-2) Mikrotronen hergestellt.
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Die Tomotherapie
Das Funktionsprinzip ist mit dem des Spiral-CT-s identisch, beide haben als Strahlungsquelle bei niedriger Energie laufende Linearbeschleuniger, und ist mit einem binaren MLC ergänzt.
Das Gamm-Kknife (Gamma Messer)
Es beinhaltet verschiedene Anzahl von der 60Co –Strahlungsquellen, deren kollimierten Bündeln auf einem Punkt gerichtet sind („Leksell Gamma-Knife“).
Laut der chinesischen Methode werden etliche Bleistift-Strahlen erzeugt, die sich auf einem Bogen befinden, der aber einer Achse entlang bewegt wird. Beide Techniken sind für die präzise Bestrahlung in kleinem Volumen geeignet.
Das Zyklotron
Unter den in der ärztlichen Praxis verwandten Zirkularbeschleunigern verfügt über die größte Bedeutung das Zyklotron. Es dient einem doppelten Zweck: zum einen wird es zur Herstellung von Isotopen mit kurzen Halbwertszeiten benutzt (die im Bereich der Nuklearmedizin, ins besonders in der Positronen-Emissions-Tomographie, PET eine bedeutende Rolle haben), zum anderen kann es in der Bestrahlungstherapie anwendet werden: in der Proton- und Neutronentherapie. Die letzteren werden mit der Hilfe von einer Kernreaktion hergestellt, erzeugt von der Beschleunigung schwererer Ionen (zB: Proton, Deuterium, Alphateilchen).
Das Gerät besteht aus zwei, voneinander unabhängigen, halbkreisförmigen Magneten, zwischen denen das Hochfrequenzfeld (hin/)eingeschaltet wird. Das Hochfrequenzfeld beschleunigt die aus der in zentraler Position gesetzten Ionenquelle stammenden Partikeln ausschließlich zwischen den zwei Magnetbacken, und das magnetische Feld zwingt sie auf Umlaufbahn. In den Beschleunigugsspalt zurückkehrend werden die Teilchen wiederum beschleunigt. Hinsichtlich der steigenden Geschwindigkeitszunahme der Teilchen vergrößert sich das Umlaufsbahnradius schrittweise, und bei entsprechender Geschwindigkeit (Energie) werden die Teilchen herausgeführt. Wenn die Herstellung von Neutronen gewünscht ist, müssen die auf 15-50 MeV Energie beschleunigten gegen einem Zielobjekt mit niedrigerer Ordnungszahl (zB: mit Beryllium) stoßen. Der Höchstwert des Energiespektrums von Neutronen, aufgetreten in der Kernreaktion wird –abhängig von der Energie der Kolisionspartner Deuteron- zwischen 6 und 20 MeV sein. Die Tiefendosis-Kurve des Bündels ähnelt sich stark der von der Kobaltkanone. Aus strahlenbiologischer Sicht ist der einzige Vorteil der Neutronen, daß bei ihnen praktisch kein Sauerstoffeffekt ergibt (s. im Kapitel über die Strahlenbiologie).
Die Tiefendosis-Kurve der monoenergetischen Ionen sieht besonders attraktiv aus. : in der Nähe der Oberfläche ist kaum ein Viertel des Maximalwertes zu sehen, und erst (von der Energie abhängig) bei größerer Tiefe beginnt sie scharf zu steigen (der Bragg-Peak), dann fällt sie plötzlich auf null. Das Problem liegt darin, daß die Halbwertsbreite des Bragg-Peaks 2-3 cm ist, also wesentlich weniger als die gewöhnliche lineare Größe der zu bestrahlendes Bereiches, benutzt in der klinischen Praxis. In dem Sinne muß der menschliche Gewebe mit einem Filter ersetzt, damit der Bragg-Peak „erhöht“, und mehrere Wellen superponiert werden. Dadurch können die aus der Kleindose stammenden Vorteile an der Oberfläche völlig verschwinden.
24.3 Strahlungsquellen und Apparate in der Brachytherapie
Die Klassifikation der Strahlungsquellen in der Brachytherapie kann nach den benutzten Isotopen, der Halbwertszeit, dem Ziel des Verwendens, der Wiederholbarkeit, oder nach den Isotopengerätetypen durchgeführt werden. Dieser Abschnitt erörtert nicht das heutzutage nicht mehr verwendete 226Ra Isotop, oder die früheren, wiederverwendbaren, für manuelle Behandlung fähigen Strahlungsquellen, sondern werden jetzt ausschließlich die geschlossenen Strahlungsquellen erörtert. Die nachfolgende Tabelle gibt Auskunft über etlichem Angaben von Strahlungsquellen benutzt in der Brachytherapie. Die Daten sind informell, da vom Material des Gehäuse des Gerätes abhängig entsteht auch fluoreszente Röntgenstrahlung, gleichzeitig dient das Gehäuse für die Absorption von Elektronen überflüssig für die Bestrahlungstherapie, und von Photonen mit niedriger Energie.
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-, Ophtalmologie
Permanente Brachytherapie, „Seed-Implantation“
Die inneren Strahlungsquellen, die sogenannten „Seeds“ sind in der Wirklichkeit kleine Stäbchen mit ungefähr 0,8-1 mm Durchmesser, und 4-5 mm Länge, deren Struktur, von der Isotopensorte und der Verwendung abhängig sehr abwechslungsreich ist. Zum Beispiel wird 123I wegen seiner niedriger Energie mit einem, in sehr dünnem Ti-Kapsel montierten Träger verbindet, und da die 103Pd-Quelle auf einer Röntgenaufnahme unbemerkbar sein würde, muß daher in der Mitte des Seeds ein Bleisignal installiert werden, usw. Die Seeds werden durch den Stechkanal mit speziellen Instrumenten in die richtige Position gebracht.
Kontaktbestrahlung
Die Bestrahlung der Körperoberfläche kann mit speziellen Instrumenten, der sog. Applikatoren ausgeführt werden. Mesistens werden die verschiedenartigen, aber gewöhnlich kugelschalenförmigen, in der Ophthalmologie benutzten, mit 186Ru Strahlungsquelle ausgestatteten Applikatoren verwendet. Größenornungsmäßig kommt jährlich ein Fall auf 100000 Personen in der Bevölkerung.
Theoretisch ist die Herstellung von individuellen Oberflächenapplikatoren aus lodenen Seeds möglich. In Ungarn sind die kostbaren Seeds nicht vielfältig verbreitet.
Afterloading (manuelles Nachladesystem)
Die Benennung der Methode deutet schon auf ihr Wesen hin. Für die Verminderung der Strahlenbelastung unter dem Personal werden inaktive Instrumente, wie der Führungsdraht, lehre Nadeln, und Fixierungsinstrumente (Template) dem Therapieplan entsprechend in den Patienteneingeführt. Erst nachdem alle inaktive Instrumente entsprechend angeschlossen sind (in der, schon während der inaktiven Phase für entsprechend erwiesen) werden die Strahlungsquellen manuell hineingesetzt. Gewöhnlich wird ein 192Ir-Draht benutzt, hergestellt aus Ir-Pt Legierung, und mit Strahlenschutz versehenen Instrumenten auf gewünschter Größe zugeschnitten. Die andere übliche Methode ist, daß in 1 cm lange Weiten in eine Kunststoffröhre 3mm große 192Ir Strahlungsquellen platziert werden, und die gewünschte Röhrenlänge mit einem Schnitt an einer inaktiven Strecke erreicht wird.
Nachladeverfahren (Afterloading)
Es ist ein Prozess, während späterhin die entsprechende Dosenverteilung versichernden Applikatoren (meistens in separaten Untersuchungszimmern) in die Patienten eingeführt werden, und nachdem die entsprechende Position mit der Hilfe von bildgebenden Verfahren überprüft wird, wird die gewünschte Dosenverteilung mit der Bewegung einer Punktquelle erreicht.
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Die Haupteinheiten der Nachladegeräten sind die Folgende: die Quellenbewegungsapparat, der Kanalwähler, der Container, die Quellenleitungsröhren und Applikatoren, sowie der computerisierte Hauptprozessor. Außer dem installierten System und den Riegeln ist sie mit sicherheitstechnischen Geräten ausgerüstet. Ein sicherheitstechnisch wichtiger Teil des modernen Afterloading-Gerätes ist die inaktive Quelle („dummy“), die vor dem Anfang der tatsächlichen Bestrahlung alle Strahlungsquellenbewegungen kontrolliert. Mit der Bewegung der Punktquellen können beliebige Strahlungsquellen imitiert werden, wozu nur die Bestimmung der schrittweislichen Aufenthaltszeiten nötig ist. Die ordinären Quellen sind das 192Ir und umso weniger das 60Co. Gewöhnlich ist die Anfangsaktivität der Iridium-Quelle 370 GBq, im Falle der Kobalt-60-Quelle 37 GBq. Die Iridium-Quelle kann eine höhere spezifische Aktivität erreichen, so kann sie in vielerleier Applikatoren, einschließlich Nadeln angewendet werden. Ihr Nachteil ist aber, daß in Instituten mit größerem Umlauf die Ladungswechsel alle drei Monate nötig ist. Wegen der niedrigeren spezifischen Aktivität der Kobalt-Quellen ist die Ladung größer, und daher zum Spickeln solider Gewebe nicht geeignet, aber zur Kavitätenbestrahlung (wie die Speiseröhre, der Afterdarm, oder gynäkologische Organe) viel eher. Die nötige Häufigkeit des Ladungswechsels ist ausschließlich von der Qualität der Befestigung der Strahlungsquelle am Bewegungskabel determiniert.
24.4. Spezielle bildgebenden Apparate
Der Simulator
Er ist ein spezieller bildgebender Apparat, dessen Quelle-Detektor-Abstand variabel ist. Er ist für sämtliche Bewegungstypen der klassischen Beschleunigern fähig, und ermöglicht die Überprüfung der Bestrahlungsplanen.
Der CT-Simulator
Er ist ein klassischer CT-Apparat, der die anatomischen Verhältnisse zur Bestrahlungsplanung versichert, und spezielle Lasereinrichtungen für Bezeichnung im Koordinatensystem und für die den Eintritt ins magnetische Feld beinhaltet.
24.5. Der Prozess der Bestrahlungsplanung
Wenn der Patient nach der entsprechenden Untersuchung bei der Bestrahlungtherapie erscheint wird er (sie) erst auf dem Bett fixiert, dann wird eine „therapische“ CT-Bildserie für die Bestrahlungsplanung erstellt. Die Konturierung-Arbeitsstation empfängt diese Bilder über ein informatischer Netzwerk oder auf einem Datenträger. Mit der Hilfe eines Programmes wird der Zielbereich und die zu schützende Organe eingezeichnet, und danach werden die Daten die Planungsstation geschickt. Im Lichte des Zielbereiches müssen die gerechte Strahlungsqualität, die Strahlungsenergie, die Felderverteilung, und die Feldenmodifizierungs-Instrumente (Riegeln, Blockwerke, MLC) ausgewählt werden. Darauf folgend gelangt der Plan, nach seiner Analyse und Genehmigung mit Hilfe des „record & veryfy-Systems“ zum Leitcomputer des Simulator- und Einstrahlungsgeräten. Im Simulator werden die Felder am Patienten eingestellt, und wird danach kontrolliert, ob die im Simulator erstellte die im System zu Prüfungszwecken erstellte Aufnahme vom mit der vom Planungssystem hergestellte, digital rekonstruierte Röntgenaufnahme (DRR) identisch ist. Vom Beginn der Therapie soll der Plan nochmals an dem Bestrahlungsapparat auch kontrolliert werden. Von dem zur Verfügung stehenden Instrumentenparks wird ein Film zur Feldkontrolle, oder irgendein elektrisches Gerät fähig für Feldkontrolle benutzt. Das erhaltene Bild soll abermals mit der Aufnahme des Simulators und der DRR verglichen werden, erst danach kann die Behandlung beginnen.
Der Prozess der Bestrahlungsplanung in der Teletherapie:
- a. Fixation des Patienten
- b. Planungsserie aus CT-Bilder
- c. Bestimmung der zu verteidigenden Organe (Konturierung)
- d. Festlegen des Zielvolumens
- e. Erstellung des Bestrahlungsplanes
- f. Dosimetrische Kontrolle des Plans
- g. Analyse des Plans im Hinblick auf die Dosenbelastung der Organe und der Zielregion
- h. Simulation des Plans auf dem Patienten (gewöhnlicher- oder CT-Simulator)
- i. Felderkontrolle mit dem Bestrahlungsgerät
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Unsere Planungssysteme sind imstande mit drei Algorithmen-Typen zu rechnen:
- Auf Messung basierende Rechnungsalgorithmen
- Auf Modellen basierende Algorithmen, die das „Bleistift-Strahl“ Konvolutionsmodell verwenden, und -um Inhomogenitäten zu beachten- in erster Linie die äquivalente freie Bahnlänge berücksichtigen.
- Der Wandel der lateralen Elektronen- und Photontransfers wird nicht modelliert (es gibt keine laterale Bestreuung).
- Auf Modellen basierende Algorithmen, die primär das Punkt-Kernel Konvolutions- / Superpositionsmodell benutzen, und die Densitätswandeln in 3D berücksichtigen. Sie modellieren die Veränderung der lateralen Elektronen- und Photontransport in guter Näherung (laterale Bestreuung).
Empfohlene Literatur zum Thema Bestrahlungstherapie:
Emerald Consortium: Image Database Vol. 1: Physics of X-ray Diagnostic Radiology ISBN 1 870722 03 5, Vol. 3: Physics of Radiotherapy ISBN 1 870722 09 4. Emerald Consortium, 1999.
Johns, H. E. Cunningham, J. R.: The Physics of Radiology (Fourth Edition) Charles C. Thomas Publisher, Springfield, Illinois, USA 1983. pp. 796
Kahn, F. M.: The Physics of Radiation Therapy. 2nd ed. Williams & Wilkins, Baltimore, 1994. pp. 542
Perez, C. A., Brady, L. W.: Principles and Practice of Radiation Oncology. 3rd ed. on CD-
Übersetzt von György Oszlánszky
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