BILDGEFÜHRTE STRAHLENTHERAPIE - Varian

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BILDGEFÜHRTE STRAHLENTHERAPIE - Varian

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BILDGEFÜHRTE STRAHLENTHERAPIE

DEN TUMOR

IM VISIER

VARIAN MEDICAL SYSTEMS: JAHRESBERICHT 2004

Bruno Sorcini, PhD, vom Karolinska-Institut in Stockholm

bereitet eine Behandlung mit dem On-Board Imager, einem

integrierten Bildgebungssystem, vor.


Dank Dynamic Targeting IGRT mit Bildgebungsverfahren in

Echtzeit können Ärzte Tumoren mit nie gekannter Präzision

erkennen und ins Visier nehmen.

Am Karolinska-Institut in Stockholm (Schweden)

liegt Jan-Olov Carlsson auf einer Behandlungsliege

unter einem medizinischen Linearbeschleuniger.

Herr Carlsson wird nun seine tägliche Strahlendosis

erhalten, mit der seine Anfang 2004 diagnostizierte

Prostatakrebserkrankung behandelt wird.

Ein Röntgensystem gleitet auf Roboterarmen an die

richtige Position beidseits seines Körpers und dreht

sich dann um seine Körperachse. Mit den so gewonnenen

Bildern lässt sich die genaue Position des

Tumors mit hoher Präzision bestimmen. In einem

Kontrollraum überwachen Ärzte die Computer, die

automatisch die aktuellen Aufnahmen mit den

Bildern des Bestrahlungsplanes des Patienten

vergleichen. So wird festgestellt, ob der Tumor sich

seit der letzten Behandlung verschoben hat. Dies ist

heute der Fall. In nur wenigen Sekunden werden

die Koordinaten berechnet, mit denen das Strahlenfeld

exakt auf den Tumor ausgerichtet wird. Auf

Knopfdruck stellen die Therapeuten die Behandlungsliege

des Patienten ein und bringen ihn in die

richtige Position für die Bestrahlung.

Jan-Olov Carlsson (60) ist einer von mehr als einem Dutzend

Patienten, die heute am Karolinska-Institut behandelt werden – einem

Institut, in dem der On-Board Imager von Varian Medical Systems für

die bildgeführte Strahlentherapie (Image-Guided Radiation Therapy,

IGRT) eingesetzt wird. Die IGRT ermöglicht dem Arzt, Tumoren mit nie

gekannter Genauigkeit zu erkennen und zu behandeln.

„Die IGRT hat zu deutlichen Verbesserungen bei der Genauigkeit

geführt und uns die Möglichkeit gegeben, eine stärkere Strahlung auf

sicherere Weise zu verabreichen“, so Munther Ajlouni, Arzt und Leiter

der Radioonkologie am Henry Ford Health System in Detroit, Michigan

(USA), und einer der ersten IGRT-Anwender. Dr. Ajlouni und andere

Ärzte gehen davon aus, dass IGRT eine bedeutende Rolle im Kampf

gegen zahllose Krebsarten einnehmen wird.

„Der On-Board Imager sorgt dafür, dass das Ziel einwandfrei getroffen

und die umgebenden kritischen Regionen dabei geschont werden“,

erläutert Timothy Fox, PhD, Leiter für Medizinphysik der Abteilung

Radioonkologie an der Emory University School of Medicine in Atlanta,

Georgia (USA).

Wenn sich die Präzision weiterhin erwartungsgemäß entwickelt,

könnte die durch tägliche Röntgenbilder geführte Strahlentherapie schon

bald zur routinemäßigen Behandlung kleiner Metastasen und Läsionen

eingesetzt werden, für die derzeit noch ein operativer Eingriff oder eine

Chemotherapie erforderlich ist. „Wir glauben, dass wir mit IGRT ganz

andere Tumorstadien und -arten angehen können, die bislang als nicht

behandelbar galten“, so Timothy Fox.

Im Jahr 2004 wurde der On-Board Imager von Varian nicht nur am

Karolinska-Institut, am Henry Ford Health System und an der Emory

University School installiert, sondern auch an der Hirslanden-Klinik in

Aarau in der Schweiz, am M.D. Anderson Cancer Center in Houston,

Texas, am Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New York, am

Piedmont Hospital in Atlanta, Georgia, am Stanford University Medical

Center in Palo Alto, Kalifornien (alle USA) und an weiteren großen

Krebszentren.

Die Ärzte dieser Zentren nutzen die neue Technologie von Varian bei

der Behandlung von Prostata- und Gehirntumoren. Eine Ausdehnung des

Einsatzes auf gynäkologische Tumoren sowie auf Tumoren an der Bauchspeicheldrüse

und im Kopf-Hals-Bereich ist geplant oder läuft bereits.

Allen diesen Anwendungen ist ein Ziel gemeinsam: ausreichend Strahlung

zu applizieren, um den Tumor zu vernichten, jedoch so wenig

gesundes Gewebe wie möglich der Strahlung auszusetzen.

WARUM SOLLTE DIE SYSTEMINTEGRIERTE

BILDGEBUNG EINGESETZT WERDEN?

Die herkömmliche Strahlentherapie stößt durch normale Verschiebungen

in der menschlichen Anatomie in vielen Fällen an ihre

Grenzen. Das Gewebe und die Organe können jedes Mal, wenn sich

der Patient auf den Behandlungstisch legt, eine andere Lage relativ zu

den Knochen einnehmen. Ein Patient nimmt während einer Therapie

mit 25 bis 35 täglichen Behandlungen möglicherweise an Gewicht zu

oder ab, wodurch die Organe ihre Lage verändern. Tumoren können

sich nur durch die Atembewegungen des Patienten während der

Behandlung um mehrere Zentimeter verschieben.

In der Vergangenheit waren Onkologen gezwungen, diese

Tumorbewegungen zu kompensieren, indem Sie das Strahlenfeld

vergrößerten. Dadurch wurde auch ein beträchtliches Volumen gesunden

Gewebes rund um den Tumor der Strahlung ausgesetzt. Um

Komplikationen im umgebenden gesunden Gewebe zu vermeiden,

musste die Strahlendosis daher stark eingeschränkt werden, in

manchen Fällen sogar auf eine Dosis, die unterhalb der optimalen

Dosis zur Vernichtung des Tumors lag.

Mit Hilfe moderner Verfahren prüfen die Ärzte die Position des

Tumors in der Regel wöchentlich. Hierbei verwenden sie häufig

hochenergetische Behandlungsstrahlen. Das so erzielte Bild dient als

verlässliche Ausgangslage, um die notwendigen Anpassungen an der

Patientenpositionierung und an den Bestrahlungsplänen vornehmen zu

können. Zahlreiche Ärzte sind der Meinung, dass die Behandlung

durch eine tägliche Bildgebung und tägliche Anpassungen noch

präziser und wirkungsvoller würde. Dies gilt insbesondere dann, wenn

dies mit niederenergetischen diagnostischen Röntgenstrahlen anstelle

des hochenergetischen Behandlungsstrahls erfolgte. „Der Behandlungsstrahl“,

erläutert Timothy Fox, „liefert einfach kein qualitativ

hochwertiges diagnostisches Bild.“

Der On-Board Imager von Varian löst diese Probleme. Das Gerät

verwendet niederenergetische Röntgenstrahlen, die nur ein Sechzigstel

der Energie des Behandlungsstrahls aufweisen. So entstehen schnell

und automatisch Bilder mit einer deutlich höheren Qualität. Die Ärzte

an der Emory University School haben das Gerät mittlerweile bei mehr

als 400 strahlentherapeutischen Sitzungen zur Behandlung von

Prostatakrebs sowie bei Tumoren des zentralen Nervensystems und des

Gehirns eingesetzt, um die Positionierung des Patienten zu optimieren.

EIN VIELSEITIGES GERÄT

Der On-Board Imager liefert radiographische, Fluoroskopie- und Cone-

Beam-CT-Bilder. Hierbei sind nicht nur Standbilder möglich, sondern

auch Röntgenfilme der sich bewegenden Tumoren und vor allem 3D-

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Bilder. Alle Aufnahmen weisen einen ausgezeichneten Kontrast

zwischen den Tumoren und dem umgebenden gesunden Weichgewebe

auf. Der Arzt kann so bei jedem Patienten die optimale

Bildgebungstechnik für den Krankheitsverlauf wählen.

Bislang wurden mit dem On-Board Imager hauptsächlich Tumorverschiebungen

unmittelbar vor einer Bestrahlungssitzung ermittelt.

Für die nahe Zukunft erwarten Ärzte jedoch, die Tumorbewegungen

während der Behandlung erkennen und den Patienten entsprechend

neu positionieren zu können. Dies soll mit der Fluoroskopie-Bildgebung

in Kombination mit dem Real-Time Position Management

(RPM)-System von Varian zur Kompensation der Atembewegung

geschehen. Das Kompensationssystem verfolgt die Tumorbewegung, die

aufgrund der Atmung entsteht. So ist der Arzt in der Lage, die Strahlung

zum optimalen Zeitpunkt im Atmungsverlauf des Patienten zu

aktivieren. Allein durch die Atmung kann ein Tumor seine Lage um

zwei bis vier Zentimeter verändern. Wenn diese Bewegung mit der

Fluoroskopie-Bildgebung und dem Kompensationssystem verfolgt

werden kann, wird der Bereich mit gesundem Gewebe, das der

Strahlung ausgesetzt wird, deutlich verkleinert. Dieser Punkt könnte

insbesondere bei der Behandlung von Lungen- und Brustkrebs von

Bedeutung sein (vgl. Artikel auf Seite 9).

Der On-Board Imager ist für die problemlose Integration und Synchronisation

mit anderen Hardware- und Software-Komponenten von

Varian konzipiert, beispielsweise mit Bestrahlungs- und Informationsmanagement-Systemen,

die über eine einzige Datenbank in Echtzeit

untereinander und mit den Behandlungsgeräten kommunizieren. Diese

Verknüpfung trägt dazu bei, die Bildgebung und Behandlung zu automatisieren

und zu beschleunigen, so dass die IGRT-Verfahren schnell

und praktikabel werden.

Ingemar Naslund, Arzt und Leiter der Strahlentherapie-Abteilung

am Karolinska-Institut, erklärt, dass die Verwendung der On-Board

Imager an seinem Institut noch weiter ausgebaut werde. „Die Bilder

Der On-Board Imager von Varian

für den Linearbeschleuniger ist mit

Roboterarmen ausgestattet, die

entlang der drei Bewegungsachsen

rotieren und so die Röntgenröhre und

den Flachbilddetektor beidseits des

Patienten positionieren können. Die

Bildgebungskomponenten werden

mit einer Präzision von Bruchteilen

eines Millimeters positioniert, um so

den bestmöglichen Aufnahmewinkel

zu erzielen.

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FUNKTIONSWEISE EINES ON-BOARD IMAGER

Die Röntgenröhre erzeugt

niedrigdosierte Röntgenstrahlen,

wie sie für qualitativ hochwertige Bilder

benötigt werden. Der Flachbilddetektor

nimmt die Röntgenstrahlen auf und

wandelt sie elektronisch in hochwertige

Echtzeitbilder um, die ohne

Verzögerung auf einem Bildschirm

dargestellt werden. Um die Position

eines Tumors präzise zu bestimmen,

sind Bilder aus mindestens zwei

Aufnahmewinkeln erforderlich.

VARIAN MEDICAL SYSTEMS: JAHRESBERICHT 2004

besitzen eine hohe Qualität und können mühelos und automatisch in

die Therapie eingegliedert werden. Dadurch lässt sich der On-Board

Imager gut in ausgelasteten Strahlentherapie-Abteilungen einsetzen“,

erklärt er. Dr. Naslund zeigt sich besonders begeistert vom Einsatz der

Fluoroskopie-Bildgebung zum Aufzeigen von Goldmarkierungen, die in

Tumoren implantiert wurden, bei denen eine Verschiebung aufgrund

der Atmung des Patienten zu erwarten ist.

Ärzte, die den On-Board Imager verwenden, erklären übereinstimmend,

dass der zusätzliche Zeitaufwand von nur drei bis fünf Minuten

für das tägliche Anfertigen von Röntgenbildern und das Anpassen der

Patientenposition bei einer typischen Bestrahlungssitzung vernachlässigt

werden könne.

Durch die höhere Präzision, die dank des On-Board Imager erzielt

wird, können Tumoren mit einer höheren Tagesdosis über einen

kürzeren Zeitraum hinweg behandelt werden. Hier kommt der neue

Trilogy-Linearbeschleuniger von Varian zum Einsatz (vgl. Artikel auf

Seite 10). „Die IGRT nimmt einen besonders hohen Stellenwert ein,

wenn es darum geht, die Bestrahlung präzise auszurichten. Das gilt

umso mehr, wenn wir die Dosis erhöhen“, betont Fang-Fang Yin, PhD,

Leiter für Medizinphysik am Duke University Medical Center in

Durham, North Carolina (USA). Im Jahr 2004 war Fang-Fang Yin

maßgeblich an der Einführung der IGRT-Therapie am Henry Ford

Health System beteiligt.

Nach der fünften von insgesamt 25 geplanten Bestrahlungsbehandlungen

erklärt der Prostatakrebspatient Jan-Olov Carlsson, dass

er am Karolinska-Institut nur gute Erfahrungen gemacht habe. „Es ist

einfach fantastisch, dass die Position noch vor der Bestrahlung angepasst

werden kann“, freut sich Carlsson. „Ich hoffe, dass sich dadurch

die Nebenwirkungen verringern. Ich freue mich, dass ich mit einer

neuen Technologie behandelt werde, besonders wenn das bedeutet,

dass die Strahlen genau dort ankommen, wo sie hin sollen.“ •

Röntgenröhre Roboterarme Linearbeschleuniger Flachbilddetektor Bildschirm/Steuerpult

Mit der Software von Varian

werden Echtzeitbilder aus dem On-

Board Imager mit Referenzbildern

verglichen, um festzustellen, ob der

Patient umgelagert werden muss,

damit der Behandlungsstrahl optimal

auf den Tumor zielt. Mit einem

Knopfdruck am Steuerpult werden die

Patienten automatisch in die richtige

Position gebracht. Der gesamte

Vorgang dauert nur drei bis fünf

Minuten.

Der On-Board Imager liefert

radiographische Aufnahmen

(Standbilder), Fluoroskopie-

Aufnahmen (bewegte Bilder) sowie

Cone-Beam-CT-Aufnahmen (3D-

Bilder). So erhält der Arzt optimale

Ansichten des Tumors.


Karen Metz, die ihren Brustkrebs überlebte, und

ihre Ärztin Francine Halberg im Marin Cancer

Institute.

KOMPENSATION DER

ATEMBEWEGUNG:

BEHANDLUNG NICHT

STATIONÄRER ZIELE

Lungenkrebs ist und bleibt die Krebserkrankung Nr. 1. Nach Angaben

des National Cancer Institute in den USA hat die Fünf-Jahres-Überlebensrate

von weniger als 15 Prozent in den letzten 30 Jahren so gut wie stagniert.

Eine innovative Technologie von Varian – die Kompensation der

Atembewegung – gibt Patienten und Ärzten gleichermaßen neue Hoffnung,

eine aggressivere und erfolgreichere Behandlungsmethode durchzuführen.

Durch die Kompensation der Atembewegung

ist es möglich, die Position von Tumoren zu verfolgen,

die sich bei der Atmung des Patienten um

bis zu vier Zentimeter bewegen. Beim RPM-

System von Varian (zur Kompensation der Atembewegung),

das mittlerweile an mehr als 300

Krebszentren in der ganzen Welt zum Einsatz

kommt, werden eine Infrarotkamera und eine

besondere Markierung verwendet, die auf das

Zwerchfell des Patienten platziert wird. Die

Atmung kann somit nicht nur beim CT-Scan für

die Bestrahlungsplanung überwacht werden,

sondern auch während der Behandlung selbst.

Der Arzt kann dadurch den jeweils optimalen

Zeitpunkt im Atmungszyklus des Patienten auswählen,

um den Behandlungsstrahl zu applizieren.

Auf diese Weise ist es möglich, den bestrahlten

Bereich deutlich zu verkleinern. Im

Gegenzug kann die Gesamtdosis erhöht werden,

ohne fürchten zu müssen, dass das umgebende

gesunde Gewebe geschädigt wird.

„Bislang mussten wir einen Bereich von drei

bis fünf Zentimetern um einen Tumor herum

mitbestrahlen, um eine angemessene Abdeckung

zu erzielen“, erinnert sich Anthony Berson, Arzt

und Leiter der Abteilung Radioonkologie am St.

Vincent's Comprehensive Cancer Center in New

York (USA). Dank der Kompensation der Atembewegung

konnte dieser Bereich auf ein bis zwei

Zentimeter verkleinert werden. „Das ist eine

gewaltige Verbesserung.“

Gleichzeitig kann die Gesamtdosis gesteigert

werden. „Unser Ziel liegt zunächst darin, die

Dosis um 10 bis 20 Prozent zu erhöhen“, erläutert

Dr. Berson. „Für langfristige Ergebnisse ist

es noch zu früh, aber wir gehen davon aus, dass

wir durch die erhöhte Dosis die Tumoren besser

unter Kontrolle bringen können.“

Am Marin Cancer Institute in Greenbrae,

Kalifornien (USA), behandelt die Ärztin Francine

Halberg unter Zuhilfenahme der Kompensation

der Atembewegung Patienten mit linksseitigem

Brustkrebs. Da die Strahlung präzise auf den

Tumor gerichtet werden kann, wird nicht nur die

ungewollte Bestrahlung des Herzgewebes vermieden,

sondern auch die durch Mitbestrahlung

hervorgerufenen Nebenwirkungen. In den Richtlinien

für die Behandlung von Lungenkrebs mit

Kompensation der Atembewegung „wird häufig

empfohlen, die Strahlung zum Zeitpunkt der

maximalen Ausatmung zu verabreichen“, so

Francine Halberg. „Dieser Zeitpunkt ist äußerst

stabil und äußerst konsistent im Vergleich zu

anderen Phasen im Atmungszyklus. Bei der Behandlung

von Brustkrebs empfiehlt sich jedoch

der Zeitpunkt der maximalen Einatmung, weil

die Brust dann am weitesten vom Herzen

entfernt ist.“

Francine Halberg hat mehr als zwei Dutzend

Brustkrebspatientinnen mit Hilfe der Kompensation

der Atembewegung behandelt, nachdem

die Tumoren bei einer Lumpektomie entfernt

wurden. „Das Rezidivrisiko nach einer Strahlentherapie

der Brust ist sehr, sehr gering“, erläutert

sie.

Am St. Vincent's Comprehensive Cancer

Center wurde die Kompensation der Atembewegung

in den vergangenen drei Jahren bei

der Behandlung von mehr als 300 Patienten

eingesetzt. Anthony Berson und sein Team haben

die Kompensation der Atembewegung nicht nur

bei Lungenkrebs eingesetzt, sondern auch bei der

Behandlung von Krebserkrankungen im Oberbauch

(z. B. Tumoren an der Bauchspeicheldrüse,

am Magen und an der Leber). Diese

Tumoren bewegen sich ebenfalls während der

Atmung des Patienten. „In diesen Fällen“, so Dr.

Berson, „zieht das große Strahlenfeld bei herkömmlichen

Techniken in Kombination mit den

Auswirkungen der Chemotherapie unweigerlich

hohe Komplikationsraten nach sich. In dieser

Situation“, fährt er fort, „führt alles, womit man

dieses Strahlenfeld verkleinern kann, dazu, dass

diese unerwünschten Komplikationen eingeschränkt

werden.“

Die beträchtlichen Verbesserungen, die die

Kompensation der Atembewegung bietet, können

problemlos erreicht werden, ohne die Abläufe in

der Klinik zu stören. „Wir sind ein sehr gut

ausgelastetes Gemeindekrankenhaus“, erläutert

Dr. Berson. „Zu uns kommen täglich unzählige

Patienten. Das gehört ganz einfach zu unserem

Alltag.“ •

KOMPENSATION DER ATEMBEWEGUNG 4

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