PTB-Mitteilungen 2013 Heft 2

n Ionisierende Strahlung in der Medizin PTB-Mitteilungen 123 (2013), Heft 2
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International Commission
on Radiation
Units and Measurements,
Determination
of Absorbed Dose in
a Patient Irradiated
by Beams of X or
gamma Rays in
radiotherapy Procedures,
ICRU Report
24, 1991
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International Commission
on Radiation
Units and Measurements,
Patient
Dosimetry for X-rays
used in Medical
Imaging, ICRU
Report 74, Journal
of the ICRU, Vol. 5,
No.2 (2005), Oxford
University Press
ist „tumour matched dose distribution“. Eine der
neuesten Entwicklungen in der externen Strahlentherapie
ist die Intensity Modulated Radiation
Therapy (IMRT), bei der der Patient aus verschiedenen
Einfallsrichtungen mit einer Vielzahl von
schmalen, auf die entsprechende Tumorgeometrie
angepassten, irregulär geformten Strahlungsfeldern
bestrahlt wird.
Bei der Brachytherapie wird der Tumor direkt
bestrahlt, indem kleine radioaktive Quellen,
sog. Seeds, in den Patienten eingeführt und im
Tumor oder in dessen Nähe plaziert werden. Der
große Vorteil dieser Therapieform ist, dass vom
Tumor entfernt liegendes gesundes Gewebe nicht
bestrahlt wird. In der Brachytherapie werden
heutzutage überwiegend radioaktive Photonenstrahlungsquellen
verwendet, entweder Hochdosisleistungsquellen
(Ir-192-Seeds) oder Niedrigdosisleistungsquellen
(I-125 Seeds) abhängig von
Tumorart, -geometrie und -position im Körper.
Eine möglichst gleichmäßige und ausreichend
hohe Dosisverteilung im Tumor wird durch die
gleichzeitige Verwendung von mehreren Seeds
erreicht. Auch bei dieser Therapieform kann nicht
verhindert werden, dass gesundes Gewebe in
direkter Umgebung vom Tumor bestrahlt wird.
Um strahlungssensibles Gewebe in der Nähe des
Tumors zu schützen, werden sog. Applikatoren
unterschiedlichster Geometrie eingesetzt, die das
Strahlungsfeld abschirmen und so sensible Organe
geschont werden können. Eine neueste Entwicklung
in der Brachytherapie ist die Verwendung von
Miniatur-Röntgenanlagen. Anstatt mit radioaktiven
Quellen, deren Handhabung aufwendige
Strahlenschutzvorkehrungen erfordert, erfolgt die
Therapie mit kleinsten Röntgenröhren (Röhrenspannungen
bis 50 kV), die direkt in den Körper
eingebracht werden. Auch hier kann durch die
Verwendung von Applikatoren die Geometrie des
Strahlungsfeldes im Patienten den Erfordernissen
entsprechend angepasst werden.
Bei der Anwendung ionisierender Strahlung
in der Medizin spielt die Höhe der Dosis und
deren Unsicherheit eine wichtige Rolle. Es gilt das
sog. ALARA-Prinzip: so viel wie nötig so wenig
wie möglich. In der Diagnostik ist die Herausforderung,
so wenig Dosis wie möglich dem zu
untersuchenden Patienten zu applizieren, aber
dennoch so viel, dass eine aussagekräftige Bildgebung
und damit verlässliche Diagnose möglich
ist. Bei der Strahlentherapie soll eine ausreichend
hohe Dosis im Tumor deponiert werden, so dass
die Krebszellen absterben, gleichzeitig darf die
Dosis nicht zu hoch sein, um das umliegende
gesunde Gewebe nicht unnötig zu schädigen.
Kurzgesagt: Zum Wohle des Patienten ist in der
Diagnostik und Strahlentherapie eine verlässliche,
rückführbare und qualitätsgesicherte Dosismessung
mit entsprechend geringer Messunsicherheit
von großer Bedeutung. Im Report 24 der ICRU
(International Commission of Radiation Units and
Measurements) 3 wird für eine optimale Strahlentherapie
gefordert, dass im Tumor die Unsicherheit
der deponierten Dosis max. +/- 2,5 % (k = 1)
sein soll. In der Röntgendiagnostik fordert die
ICRU im Report 74 4 eine Gesamt-Unsicherheit
der Dosismessung von 7 % (k = 2). Beide Forderungen
werden heutzutage leider nicht immer
erreicht, insbesondere in der Strahlentherapie
stellt die Messunsicherheit noch eine große
Herausforderung dar. In der Strahlentherapie ist
die Dosis-Messgröße die Wasser-Energiedosis, in
der Röntgendiagnostik ist die Basis-Messgröße
der Dosimetrie die Luftkerma. Beide Messgrößen
haben die Einheit Gray (abgkürzt: Gray (Gy);
Gy = J/kg).
Für die Darstellung der Einheiten dieser Messgrößen
betreibt die PTB verschiedene Primärnormale
(siehe Beiträge in diesem Heft: „Kalorimetrische
Bestimmung der Wasser-Energiedosis“ von
A. Krauss; „Dosimetrie für die Brachytherapie“
von U. Ankerhold und T. Schneider; „Metrologische
Aspekte der Dosimetrie in der Röntgendiagnostik“
von L. Büermann). Durch Kalibrierung
von Sekundärnormalen werden die Einheiten
weitergegeben und damit eine Rückführbarkeit
in der Dosismessung sichergestellt. In der Röntgendiagnostik
wird für die Qualitätssicherung
für bestimmte Messzwecke die Verwendung von
bauartgeprüften Dosimetern vorgeschrieben. Im
Bereich der Dosimetrie in der Strahlentherapie
gelten die Regelungen des Medizinproduktegesetzes
(MPG) und der Medizinprodukte-Betreiberverordnung
(MPBV).
In der Röntgendiagnostik und Strahlentherapie
werden als Sekundärnormale fast ausschließlich
Ionisationskammern (siehe Beitrag in diesem
Heft „Dosimetrie mit Ionisationskammern in
der externen Strahlentherapie“ von R.-P. Kapsch)
verwendet. Diese zeigen eine hohe messtechnische
Stabilität und Zuverlässigkeit, gute Mess-
Charaktistika (z. B. geringe Energieabhängigkeit
des Ansprechvermögens) und deren Eigenschaften
lassen sich sehr gut mit Simulationsrechnungen
beschreiben. Es werden Ionisationskammern
unterschiedlichster Bauform (zylinderförmige,
kugelförmige oder flache, planparallele Kammern)
und Luftvolumina (Volumina von 0,015 cm 3 bis
0,6 cm 3 in der Strahlentherapie und bis ca. 100 cm 3
in der Röntgendiagnostik) entsprechend den
Messanforderungen eingesetzt.
Neben der direkten Dosismessung sind Strahlungstransportrechnungen
auf der Basis von
Monte-Carlo-Simulationen ein wichtiges Werkzeug
zur Ermittlung von Dosiswerten, -verteilungen,
Korrektionsfaktoren, Ansprechvermögen
etc. Derartige Rechnungen können zum einen
dazu dienen, Messergebnisse zu verstehen und die
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