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Technische Ausstattung

Technische Ausstattung

3D-Planung

Unter 3D-Planung versteht man die Erstellung eines Bestrahlungsplans aufgrund eines dreidimensionalen Abbilds des Patienten in seiner individuellen Anatomie. Die entsprechenden Daten werden heute nahezu ausschliesslich durch Computertomografien in der Bestrahlungslagerung gewonnen. Diese haben den Vorteil, dass sie gleichzeitig die nötigen Informationen über dichtere (z.B. Knochen) und weniger dichte Strukturen (z. B. die Lunge) liefern, denn diese Strukturen schwächen die von aussen einfallende Strahlung verschieden stark ab. Der grosse Vorteil dieser Art der Bestrahlungsplanung liegt ausserdem in der Möglichkeit, die Bestrahlungstechnik ohne Anwesenheit des Patienten soweit zu optimieren, dass die am besten geeigneten Einstrahlrichtungen, Bestrahlungsfeldformen und Intensitätsmodifikationen (häufig durch sogenannte Keilfilter) bestimmt können. Durch die genaue Kenntnis des zu behandelnden Volumens in seiner dreidimensionalen Form und der genauen Lage der besonders schonungsbedürftigen gesunden Nachbarorgane ergibt sich so die Möglichkeit, Tumoren optimal zu treffen und gleichzeitig das gesunde Gewebe bestmöglich vor ungewollter Dosis zu schützen. Ein wichtiges Hilfsmittel stellt dabei der Multilamellen Kollimator (MLC) des Beschleunigers dar. In ihm befinden sich bei unserer Anlage 120 etwa 6cm dicke Lamellen typischerweise aus Wolfram, die alle einzeln computergestützt verfahrbar sind, und es so erlauben das Zielgebiet in seiner Schattenprojektion aus dem jeweiligen Einstrahl-Blickwinkel millimetergenau zu umschliessen. Die bestrahlte Fläche ist in der Regel unregelmässig geformt und entspricht genau dem zu behandelnden Areal, nicht mehr aber auch nicht weniger.

Daneben lassen sich statistische Daten gewinnen (sog. Dosis/Volumen-Histogramme DVH), die eine Prognose des zu erwartenden Komplikationspotentials erlauben. Die resultierende Dosisverteilung ist sozusagen ein „Massanzug“ für die vorliegende Erkrankung.

IMRT

Eine besondere Form der konformalen 3D-Bestrahlung stellt die sogenannte intensitätsmodulierte Radio-Therapie (IMRT) dar. Mit ihr ergibt sich die Möglichkeit, die Strahlenintensität, also die Dosis, innerhalb eines Feldes den individuellen Bedürfnissen anzupassen. Auf diese Weise lassen sich typische Über- oder Unterdosierungen, die durch die Lokalisierung des Tumors hinter einer dichten oder weniger dichten Struktur oder durch Unterschiede in der zu durchdringenden Gewebetiefe verursacht werden, ausgleichen. Weiterhin ergibt aber auch die Möglichkeit komplizierte gewölbte Dosisverteilungen herzustellen und so Regionen z.B. im Kopf-Hals-Bereich zu behandeln in denen das Zielgebiet ein wichtiges Risikoorgan, wie z.B. das Rückenmark, teilweise umschliesst. Technisch gelöst wird das Problem der Intensitätsmodulation, indem das ursprünglich homogene Bestrahlungsfeld durch den Einsatz moderner MLC-Kollimatoren in viele kleine Feldflecken aufgebrochen wird, die einzeln dosiert werden können, und in ihre Zusammensetzung ähnlich einem Patchwork wieder das ganze Feld darstellen. Aus ehemals 5, 7 oder 9 elementaren Feldern wird dann eine Sequenz von 60 bis 100 Feldflecken. Die Dosierung einer so grossen Zahl von Feldern übersteigt in der Regel das räumliche Vorstellungsvermögen eines Menschen. Deswegen werden diese Techniken in der Regel durch eine sogenannte inverse Planung von leistungsfähigen Planungscomputern optimiert, nachdem ihnen die Kriterien vorgegeben wurden. Der Planungsphysiker verändert dann nur noch die Kriterien, um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen, und nicht mehr die eigentlichen Geräteparameter

Cone Beam CT

Das Cone Beam CT ist eine besondere Form der Computertomographie, bei dem anstelle der im normalen CT verwendeten Streifendetektoren ein flächiger Detektor zur Aufnahme der Projektionsbilder verwendet wird. Auch wenn die aus diesen Projektionen berechneten Schnitte nicht die volle Bildqualität eines diagnostischen Computertomographen erreichen, ergibt sich dennoch die einzigartige Möglichkeit, mit weniger als einer ganzen Rotation von Röntgenröhre und Detektor in kurzer Zeit ein ganzes Volumen abzutasten. Bei uns ist die Cone Beam CT Einheit direkt am Beschleuniger montiert und kann dazu verwendet werden auf sehr einfache Weise eine Organregion des Patienten zu erfassen und mit den Ausgangsdaten des Planungs-CT zu vergleichen. Auf diese Weise werden dreidimensionale Informationen mit echtem Weichgewebskontrast gewonnen, die es erlauben die Lage der inneren Organe relativ zum Bestrahlungsgerät zu beurteilen und gegebenenfalls zu korrigieren. Manchmal werden die Verfahren der bildgestützten Navigation bei der Strahlentherapie auch unter der Bezeichnung IGRT (Image Guided Radio Therapie = Bild geführte Strahlentherapie) zusammengefasst, wobei die Möglichkeit von Cone Beam CT einen wesentlichen Bestandteil darstellt.

Linearbeschleuniger

Für die moderne Strahlentherapie werden ultraharte Röntgenstrahlen benötigt. Deshalb werden die zur Erzeugung der Strahlung benötigten Elektronen in einem modernen Linearbeschleuniger mit Hilfe eines Mikrowellenfelds hoher Intensität mehrfach sozusagen schubweise beschleunigt und erreichen ihre Endenergie von typischerweise 4 bis 20 Millionen Volt (MV) erst nach der Durchquerung mehrerer Beschleunigungsabschnitte. Den Namen Linearbeschleuniger haben die Geräte ihrer geradlinigen Bauform zu verdanken, die sie von den früher verwendeten Kreisbeschleunigern unterscheidet.

Brachytherapie

Unter dem Begriff Brachytherapie versteht man die Therapie mit strahlenden Quellen, die ihre Wirkung in kurzem Abstand zum Ort der Quelle entwickeln. Der grosse Vorteil für den Patienten besteht in der kurzen Reichweite, die das umgebende gesunde Gewebe entlastet, und der präzisen Plazierung der Strahlung möglichst im Inneren des Tumorgewebes. In unserer Klinik kommen zwei verschieden Formen der Brachytherapie zum Einsatz. Dies sind die HDR und die LDR Therapie.

Bei der HDR Behandlung kommen kleine Iridiumstrahler zur Anwendung, die fest mit einem flexiblen Führungsdraht verschweisst sind. Die Therapie funktioniert so, dass unter Durchleuchtung oder CT-gestützt feine Katheter in die Körperhöhlen geschoben werden, die von Tumor umgeben sind und dort genau am richtigen Ort positioniert werden. Eine Lokalisierung mittels eines Endoskops ist ebenfalls möglich. Ausserdem kann eine interstitielle Therapie durchgeführt werden, bei der unter Narkose Hohlnadeln in die Tumorregien gestochen werden. Mittels computergestützten Planungssystemen kann dann eine Anordnung von Bestrahlungspositionen ermittelt werden die das Bestrahlungsgebiet optimal abdeckt. Anschliessend werden die Katheter mit dem einem Automaten verbunden, der die den Draht mit der Quelle innerhalb des Katheters präzise an Ihren Bestimmungsort bringt. Die Dosis bestimmt sich dann nach der Verweilzeit der Quelle an einem Ort und der Zahl der Bestrahlungspositionen. Dieses Verfahren wird m Afterloading („Nachladen“) genannt, weil der Katheter erst nach der Plazierung mit der Quelle „beladen“ wird.

Bei der LDR Brachytherapie, die wir bei Prostatakarzinomen anwenden, handelt es sich um eine interstitielle Therapie. Hier werden der schwachaktive Jod-Quellen, die sich in gasdicht verschweissten Titanhüllen befinden, direkt in das Organ implantiert und verbleiben dort. Das Jod zerfällt langsam und gibt dabei eine immer geringer werdende Dosis an das Gewebe ab bis die Intensität nach etwa einem Jahr praktisch unbedeutend ist. In der Zwischenzeit aber werden die Tumorzellen extrem wirksam von der Strahlung abgetötet und so vollständig zum Verschwinden gebracht. Auch hier wird die Dosisverteilung während der Operation computergestützt optimiert und die genaue Plazierung bilddatengestützt überwacht, wobei wir transrektales Ultraschall und Röntgen-Durchleuchtung zur Bildgewinnung verwenden.

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