Ionsisierende Strahlung in medizinischer Diagnostik und Therapei ...

Anwendung ionisierender Strahlung
in medizinischer Diagnostik & Therapie
DI Andreas Stemberger, MSc
Strahlenschutztag 2011

Begriffswolke
Angst
Nackt-Scanner
Patientendosis
Strahlenschutz
Hautkrebs
AIT
Belastung
Erhitzung
UV-Strahlung
Hautalterung
Genauigkeit
Check-In
Handystrahlung
Tschernobyl
Radiologie
Magnetfeld
Schwanger
Kosmische Strahlung
Körperscanner
Bleiabschirmung
Sonnenwind
Märchenstunde
Röntgenschürze
ALARA
Strahlenbiologie
Ionisierung
Sonnenallergie
Dosimeter
Sonne
C-Bogen
Grenzwerte
Röntgenstrahlung
Nuklearmedizin
DNA-Schaden
Wellenlänge
Gefährdung
Flugzeug
Untersuchung
Magnetismus
WLAN
Ethik
Terrestische Strahlung
Medizinphysik
Urlaub
Kinder
Effektivdosis

PET/CT und PET/MR
Med Austron – Projekt
Augentherapie bei AMD
Dosismonitoring des Personals
Nacktscanner
Programm

Strahlenschutz

Leben mit ionisierender Strahlung
Hinweis:
Natürliche Strahlenbelastung in Österreich: 2,9 mSv / Jahr

Untersuchung notwendig?
Achtung: Viele Parameter beeinflussen diese Werte!
Herz-Szintigraphie (NukMed): 8 - 12 mSv
(abhängig vor allem von Gewicht und appl. Dosis)
Herz-CT: 4 - 10 mSv
(abhängig vor allem von Scanzeit, Schichtenanzahl und Patientengewicht)
Ein state-of-the-art-CT liefert circa folgende Dosisbelastungen:
Abdomen-CT 8,5 mSv
Leber-CT 5,9 mSv
Nieren-CT 6,2 mSv
Schädel-CT 1,8 mSv
Lungen-CT 4,7 mSv
Erinnerung:
1mSv/Jahr = Grenzwert für Allgemeinbevölkerung
Aber auch Durchleuchtungen können hohe Werte ergeben :
Dünndarm 7,5 mSv
Herzkatheter 7,0 mSv
PTCA+Stent 19,0 mSv

PET/CT und PET/MR

PET ... PET/CT (I)
Positronen-Emissions-Tomographie
Das Grundprinzip liegt in der Verwendung spezieller
Radionuklide, welche Positronen emittieren (z.B. Fluor-18;
HWZ = 110 Minuten)
Physikalischer Effekt: Durch Wechselwirkung eines
Positrons mit einem Elektron im Körper werden zwei
hochenergetische Photonen in fast exakt entgegengesetzter
Richtung ausgesendet
Doppelkopf-Koinzidenz-Kamera
Firma Siemens
Firma ADAC

PET ... PET/CT (II)
Positronen-Emissions-Tomographie
Das PET-Gerät enthält einen ringförmigen Detektorring, sodass
die sogenannte 511keV-Vernichtungsstrahlung von zwei
gegenüberliegenden Detektoren aufgezeichnet werden. Aus der
zeitlichen und räumlichen Verteilung dieser registrierten
Zerfallsereignisse können Koinzidenzen festgestellt und
ausgewertet werden. Dadurch erhält man die gewünschten
radioaktiven Verteilungen im Körper, dargestellt durch
entsprechende Schnittbilder.
Heutzutage werden PET-Geräte seitens der Herstellerfirmen
ausschließlich in Kombination mit einem CT angeboten,
Ausnahme stellen nur mehr sogenannte refurbished-Systeme dar.
Die wichtigsten klinischen Anwendungen des PET/CT sind das
Staging in der Onkologie, Suche nach Entzündungsherden als
auch Fragestellungen des Herzens.

We have PET/CT
–
Do we need PET/MR?

PET/MR
Unterschiedliche Designlösungen

The role of both PET and MR
in medical diagnostics,
whether combined or individually,
will continue to expand.

Personaldosismonitoring im OP-Bereich

„Back to the roots“
Ionisierende Strahlung
unsichtbar
geruchlos
geräuschlos
geschmacklos
Können wir die Strahlung für uns begreifbar machen?
Das ist die größte Schwierigkeit des Strahlenschutzes

Übersicht der Messgeräte
HFK-Monitor
Personalüberprüfung
Kontaminationsmessgerät
DL-Messgerät
Jod-131-Patienten messen (Entlassungskriterien)
Kontamination vorhanden?
Kontamination? Dekontaminationsmassnahmen setzen!
Elektronisches Personendosimeter
(EPD)
Direkt ablesbares Dosismeter
Thermo-Lumineszenz-Dosimeter (TLD)
Wiederverwendbare Dosimeter für spezielle Anwendungen
(OP-Bereich, Computertomographie, Angiographie, etc.)

Schnellsiede-Durchgang
Das Konzept der Dosis
Energiedosis D [Gray, Gy]
In Material absorbierte Energie!
Äquivalenzdosis [Sievert, Sv]
Wirkung auf biologisches Gewebe!
Dazu wird die Energiedosis mit einem Strahlungswichtungsfaktor w R multipliziert, der die
unterschiedliche biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlenarten berücksichtigt…
Effektivdosis [Sievert, Sv]
Berücksichtigung verschiedener Gewebearten!

Erste Annäherungen ...
Messungen mittels EPD

... erste Probleme
“Alarmdosimeter”
Schwer unter dem sterilen Gewand anzubringen
Während der Prozedur nicht ablesbar

Die Idee dahinter ...
DoseAware-System

In medias res
Neurochirurgie (PLIF, 2 Segmente)
Uro-OP
(Perkutane Litholapaxie)

In der Praxis ...

Meine ersten Schwierigkeiten ...
Wer hat nun eigentlich welche Dosimeter-Farbe?
Das Spiel: Ich dreh mich einfach um ;-)
Nicht die Dosis allein zählt …

Erste DoseAware - Bilanz
Grundlagen des Strahlenschutzes (3-A-Regel) können
sehr gut in die Praxis umgesetzt werden
Farbbalken sind sehr intuitiv und anschaulich
“Learning by doing”
Dosisoptimierung ist möglich
Bewusstsein für Strahlungsdosen muss bei den
Mitarbeitern geschaffen und in Folge forciert werden
Eine Interpretation der Ergebnisse sollte von einer im
Strahlenschutz ausgebildeten Person erfolgen (speziell
Medizinphysiker oder Strahlenschutzbeauftragte)

3. Am Flughafen
(Check-In)

„Nackt-Scanner„

x
Ganzkörperscanner
Röntgenstrahlung
Die rückgestreute Strahlung (im Gegensatz zum klassischen Röntgengerät) wird
zur Oberflächenanalyse verwendet. Der sogenannte Röntgenscanner („backscatter
x-ray“) arbeitet mit höherer Photonenenergie, wobei wegen den sehr empfindlichen
Detektoren geringe Intensitäten ausreichen. Die mittlere Gesamtstrahlenbelastung
eines einzelnen Scans soll bei circa 0,1 – 0,2 µSv liegen (aktuell ungefähr 0,05 µSv).
Terahertz-Strahlung
Terahertz-Strahlen sind elektromagnetische Wellen, die mit einer Frequenz
zwischen 0,1 und 10 Terahertz schwingen. Sie befinden sich damit im Bereich
zwischen Mikrowellen und Infrarotlicht, somit sind sie Teil der natürlichen
Wärmestrahlung.
Passive Technik: Bei der passiven Methode wird nur die natürliche Wärmeabstrahlung
des menschlichen Körpers detektiert, wodurch ein Abbild der
Körperkonturen ohne anatomische Details erzeugt werden kann.
Aktive Technik: Ein fokussierter Strahl scannt den Körper ab und durch
Variation der Wellenlänge wird aus der Rückstreuung ein Bild rekonstruiert.
Auf diese Weise können gestochen scharfe dreidimensionale Darstellungen
des nackten Körpers des Überprüften erzeugt werden.

Grundlegende Idee
Bragg-Kurve
Wikipedia

Medizinische Ausstattung
Phase I bis …

Medizinische Ausstattung
… Phase III

Medizinische Ausstattung
Weiterführende Informationen: http://www.ebgmedaustron.at/

Innovative
Möglichkeiten
der Therapie
Altersabhängige Makuladegeneration
-
Von der Studie zum klinischen Alltag

AMD – Kurze Einführung
Altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist
eine schwerwiegende Augenerkrankung, von der
in Österreich ~ 25.000 Menschen betroffen sind!

Macula lutea (lat., „Gelber Fleck“)
– Empfindlichster Teil der Netzhaut
– Für das zentrale Sehen verantwortlich
– Ermöglicht das Erkennen von Details und
Gesichtern sowie Lesen, Fernsehen, …
– Bei Beschädigung bzw. Zerstörung können starke
und ausgedehnte Sehverluste auftreten

Leere Stellen & blinde Flecken
80% Trockene AMD (Nicht neovaskuläre Form)
– Weniger schwerwiegend / Meist langsamer Verlauf
– Man hat leere Stellen im zentralen Sehbereich
– Hilfe für die Erkrankten erfolgt z.B. mittels Leselupen
– In gewissen Fällen kann die trockene AMD jedoch in
eine gefährlichere (sog. feuchte) Form übergeben
20% Feuchte AMD (Vaskuläre Form)
– Sehr schneller Verlauf mit gravierendem Sehverlust
– Charakteristisch ist die Bildung von neuen Blutgefäßen,
die in die Makula hineinwachsen
– Sehzentrum ist wie durch eine graue Scheibe abgedeckt
(blinde Flecken), nur Bildrand bleibt erkennbar

Früherkennung möglich?
Ja, mittels Amsler-Sehtest…
– Ein Auge bedecken (Lesebrille
aufsetzen, falls vorhanden)
– Amsler-Netz in einer bequemen
Lesedistanz halten
– Punkt in der Mitte mit dem anderen
Auge fixieren
– Auf wellenförmige oder
verschwommene Linien achten.
Diese könnten auf AMD hinweisen
Augenarztbesuch!
– Test mit anderem Auge wiederholen

Therapiemöglichkeiten I
Lasertherapie und Chirurgie
– Uneffizient für feuchte Form der Makuladegeneration
Derzeit häufigsten angewandten Therapien
– Photodynamische Therapie der Neovaskularisation
– Intravitreale anti-VEGF Medikamente (Avastin ® ,
Macugen ® , Lucentis ® ), um eine Regression der
Neovaskularisation zu bewirken
Medikamentenapplikation (mittels Spritze) in einem Abstand
von etwa 4 bis 6 Wochen. Ergo: Belastung für Patienten und
verabreichende Abteilung ist sehr hoch
Modernste Therapie („state-of-the-art“)
– Reguläre Behandlung mit Lucentis (monatliche Gabe)

Variante A - Radiologie
– Das IRay-System ist ein nicht
invasives, stereotaktisches
Strahlenchirurgiesystem
– Bildgeführtes, automatisches
Roboter-Positionierungssystem
– Stark kollimierte Strahlung
mittels drei Eintrittsfenster
– 100kV-Nennspannung (fix)
– 1 mm Fokusgroße (fix)

Zusammenfassung
Keine invasive Prozedur (2 Mitarbeiter)
– Einfache Handhabung (vorallem bzgl. Strahlenschutz)
– Lokalanästhesie
– Dauer der totalen Prozedur: ~ 10 Minuten
– Dauer der Bestrahlung: < 2 Minuten
Kontrollierte fokale Bestrahlung im Zielgebiet
– Wird durch 3-fache Bestrahlung erreicht

Variante B - Nuklearmedizin

Gerätedetails

Strahlungsquelle
– Die radioaktive Quelle im NeoVista Epi-Rad 90 Epiretinal
Ophthalmic System basiert auf einem Strahler unter
Verwendung von Strontium-90/Yttrium-90
– Strontium-90 mit einer Halbwertszeit von 29.1 Jahren
zerfällt in das Tochternuklid 90 Y (HWZ = 64.1 Stunden),
wobei es eine relativ kurze effektive Penetrationstiefe
besitzt
– Die Möglichkeit zur Abgabe der gewünschten
therapeutischen Dosis in der Behandlungszone unter
Minimierung der Bestrahlung von nicht erwünschten
Arealen wird so erreicht
– Die Quellenaktivität beträgt maximal 555 MBq, sodass
die Behandlungsdauer relativ kurz ist (3 bis 5 Minuten)

Dosimetrie
0.56 Gy an der Linse
6 Gy
(Läsionsrand)
2.4 Gy (Optischer Nerv)
24 Gy
(Zentrum der Läsion)

Praktisches Therapiebeispiel
Positionierung des “Behandlungskreuzes”
erfolgt über dem CNV-Bereich, so nahe wie
möglich bei der Fovea lokalisiert. Es wird
eine Dosis von 24 Gy in dem Bereich der
Fovea erzielt, welcher den aktiven Bereich
der CNV darstellt. Der gesamte CNV-
Komplex erhält zumindest eine Dosis von
16 Gy (bezogen auf die Isodosenkurven)
Die Lokalisation der Kanüle (bezogen auf
eine 10-Uhr-Sklerotomie-Einführung) sollte
bei der Bestrahlung so positioniert werden,
dass eine eventuelle Tamponade der
großen retinalen Gefäße verhindert wird.
CNV = choroidal neovascularization

Zusammenfassung
Minimale invasive Prozedur (Team: 6 Mitarbeiter)
– Durchführung während partieller Vitrektomie-Prozedur
– Lokalanästhesie
– Dauer der totalen Prozedur: ~ 45 Minuten
– Dauer der Bestrahlung: < 5 Minuten
Kontrollierte fokale Bestrahlung im Zielgebiet
– ~ 3 mm in der Tiefe
– ~ 5.5 mm im Durchmesser

D anke!
D I A ndreas Stem berger, M Sc
K rankenhaus R udolfstiftung
Ä rztliche D irektion
Stabsstelle M edizinphysik
andreas.stem berger@ w ienkav.at