Technische Ausstattung
Bestrahlungstechniken
3D-konformale Bestrahlung (3DCRT)
Dreidimensionale konformale Strahlentherapie bedeutet, dass ein 3D-Datensatz (CT) der Patientenanatomie vorliegt und sich die Dosis so dicht und homogen wie möglich um das Zielvolumen verteilt.
Die Bestrahlung erfolgt in den meisten Fällen aus mehreren Richtungen, siehe Abbildung A. So summiert sich die Dosis im Zielgebiet bei gleichzeitiger Schonung des umliegenden Gewebes (im Bild: vier Felder). Die Feldgröße wird dabei so gewählt, dass gerade das Zielvolumen abgedeckt ist, aber umliegendes Gewebe möglichst nicht im Strahlungsfeld liegt. Durch einen Multi-Leaf-Kollimator (Millenium MLC120), der aus mehreren kleinen Wolframblenden besteht (120 Stück, Breite 0,5 cm und 1 cm), kann die Feldform individuell an jede Tumorform angepasst werden, siehe Abbildung B.
Intensitätsmodulierte Bestrahlung (IMRT)
Die Bestrahlung mittels IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) ist eine Weiterentwicklung der 3D-konformalen Bestrahlungstechnik. Bei dieser Technik wird das Zielvolumen aus unterschiedlichen Richtungen mit inhomogenen Feldern bestrahlt.
Die Bestrahlung erfolgt ebenfalls aus festgelegten Richtungen. Der Unterschied ist, dass sich die Leafs während der Bestrahlung bewegen. Das führt zu einer gewünschten, veränderten Intensitätsverteilung, die es ermöglicht, die Dosis wesentlich genauer der Tumorform anzupassen. Dadurch können die umliegenden Gewebestrukturen noch besser geschont werden. Die dazu notwendigen Bestrahlungsparameter werden mit Hilfe eines komplexen, mathematisch-physikalischen Optimierungsalgorithmus' berechnet.
Ziel
Die Atemgesteuerte Bestrahlung wird dann angewendet, wenn durch die Atembewegung des Patienten die Lage des Tumors verändert wird. Die Bewegung hängt von Ort und Größe des Tumors ab. Das Ziel der atemgesteuerten Bestrahlung ist, die Strahlung nur dann abzugeben, wenn die Tumorbewegung am geringsten ist oder wenn sich umliegende Organe durch die Atmung aus dem Bestrahlungsfeld herausbewegen.
Es gibt zwei Möglichkeiten die Bestrahlung auf die Atmung abzustimmen. Einerseits kann die Bestrahlung auf die Amplitude der Atmung (tiefes Einatmen), Prospectives Gating, erfolgen. Andererseits kann die Bestrahlung auf eine bestimmte Phase der Atmung abgestimmt werden, Retrospectives Gating.
Technische Durchführung
Während des Planungs-CTs wird die Atemkurve mittels RPM (Real-Time Position Management) System (Fa. Varian) aufgenommen. Dazu wird ein externer Marker an einer der Atmung repräsentativen Stelle gesetzt. Der Marker besteht aus einem Kunststoffwürfel mit infrarot-reflektierenden Plättchen. Eine am Fußende installierte Infrarotkamera registriert die Atembewegung während des 4DCTs und später auch während der Bestrahlung.
Prospectives Gating
Das prospektive Gating wird häufig bei der Bestrahlung der Brust (Mamma) verwendet. Bei der Bestrahlung der der linken Mamma, könnte es sein, dass sich das Herz und große Teile der Lunge innerhalb des Strahlungsfeldes befinden. Der Abstand zwischen Herz und Brust kann durch tiefes Einatmen (Inspiration) und Luft anhalten vergrößert werden. Das Herz befindet sich dann nicht mehr im Hochdosis-Bereich. Die Bestrahlung erfolgt dann nur im eingeatmeten Zustand. Sinkt die Atemamplitude unter eine vordefinierte Schwelle, setzt die Bestrahlung aus.
Retrospectives Gating
Beim retrospektiven Gating wird die Bestrahlung auf eine bestimmte Atemphase des Patienten abgestimmt. Dazu muss im Vorfeld ein zeitaufgelöstes CT (4DCT) angefertigt werden, das die Atembewegung und damit die Tumorbewegung im CT-Datensatz sichtbar macht. Im Gegensatz zum prospektiven Gating atmet der Patient ganz normal, periodisch ohne die Luft anzuhalten. Das Bestrahlungsfenster wird dann auf einen bestimmten Bereich festgelegt, in dem die Schonung der umliegenden Organe bzw. des umliegenden Gewebes maximal ist oder die Tumorbewegung minimal ist.
Volumen-modulierte ARC Bestrahlung (VMAT)
Diese Bestrahlungstechnik ist eine Weiterentwicklung der Intensitätsmodulierten Radiotherapie (IMRT). Genau wie bei IMRT wird die optimale Intensität (Fluenz) durch einen Optimierungsalgorithmus bestimmt, der eine wesentlich höhere Anzahl von Einstrahlrichtungen berücksichtigt.
Anders als bei IMRT rotiert bei der VMAT-Bestrahlung der Beschleuniger während der Behandlung um den Patienten. Durch Variation der Dosisrate, Rotationsgeschwindigkeit und einer darauf abgestimmten, dynamischen Multileaf-Kollimation ist es möglich, komplexe Zielvolumina bei gleichzeitiger Schonung umliegenden Gewebes zu bestrahlen, siehe Abbildung B (Schonung der linken Speicheldrüse, weiße Kontur). Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist eine verkürzte Behandlungszeit.