MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Schwerionentherapieprojekt (E0409)
O. Jäkel, A. Eisenmenger, O. Filipenko, P. Heeg,
C.P. Karger, S. Qamhiyeh, P. Reiss, H.J. Wertz
In Zusammenarbeit mit: PD Dr. D. Schulz-Ertner, Klinische
Kooperationseinheit Strahlentherapeutische Onkologie des DKFZ;
Prof. J. Debus, Radiologische Klinik der Universität Heidelberg;
Prof. G. Kraft, Arbeitsgruppe Biophysik, Gesellschaft für Schwerionenforschung
(GSI) Darmstadt; Dr. R. Bendl, Abt. Medizinische
Physik, DKFZ.
Die Arbeiten wurden teilweise durch den Strategiefonds des
BMBF sowie durch das EU-Projekt ENLIGHT unterstützt.
Das Schwerionentherapieprojekt wird in Zusammenarbeit
zwischen der Universitätsklinik, dem DKFZ und der GSI am
Schwerionensynchrotron der GSI durchgeführt. Von Dezember
1997 bis Ende 2003 wurden im Rahmen klinischer
Studien mehr als 200 Patienten mit Kohlenstoffionen
strahlentherapeutisch behandelt. Dabei kommt ein sogenanntes
Rasterscanverfahren zum Einsatz, welches eine
dreidimensionale Anpassung der Dosisverteilung auch an
sehr komplizierte Tumoren ermöglicht. Zusammen mit der
erhöhten biologischen Wirkung der Ionenstrahlen wird
damit ein besseres Ansprechen der Tumoren erwartet.
Unsere Arbeitsgruppe ist in diesem Projekt für die medizinphysikalischen
Aspekte verantwortlich [1]. Dies sind die
klinische Dosimetrie [6,9,11], die Bestrahlungsplanung
[1,3,4,5,7,8,10], die Patientenpositionierung [2], sowie
die Qualitätssicherung für diese Bereiche.
Im Bereich der Dosimetrie bestanden die Hauptarbeiten in
der Verbesserung des Dosimetrieprotokolls und einer
Optmierung der Dosisverifikation von Bestrahlungsplänen.
In Zusammenarbeit mit dem Karolinska Institut, Stockholm,
wurden Untersuchungen des Einflusses der nuklearen
Fragmentierung auf die Dosismessung mit Hilfe von Monte
Carlo Simulationen begonnen. Mit einer Reihe von Messungen
wurden verschiedene Korrekturfaktoren in der Schwerionendosimetrie
genauer quantifiziert.
Abb. 1: Dosisverteilung für eine
Boost-Bestrahlung der Prostata,
wie sie mit einer Gegenfeldbestrahlung
mit Kohlenstoffionen
erreicht werden kann.
Die geringe Dosisbelastung im
Rektum (blau) reduziert die
Strahlentoxizität erheblich.
Abb. 2: Dosisverteilung
eines Therapieplanes für
eine Kombinationstherapie
aus IMRT und Schwerionentherapie
für einen Patienten
mit adenoidzystischem Karzinom.
Nur das makroskopisch
sichtbare Tumorvolumen
wird mit Ionenstrahlen
behandelt und insgesamt
höher dosiert. Hirnstamm
(grün) und Sehnerven
(gelb, blau) können nahezu
völlig aus dem Hochdosisbereich
ausgespart werden.
Abteilung E040
Medizinische Physik in der Strahlentherapie
Das Bestrahlungsplanungsprogramm, welches auf der in
unserer Abteilung entwickelten graphischen Benutzeroberfläche
VIRTUOS und dem an der GSI entwickelten Schwerionenalgorithmus
TRiP aufbaut, wurde auch 2002/2003
weiter verbessert. Das Planungsprogramm unterstützt nun
auch die Optimierung von Kombinationstherapien aus konventioneller
Bestrahlung und Schwerionentherapie. Ferner
unterstützt die Therapieplanung nun auch die Behandlung
von Patienten in sitzender Position, was eine höhere Flexibilität
bei der Auswahl der Bestrahlungswinkel ermöglicht.
In einer Reihe von Planungsstudien wurde für verschiedene
Indikationen untersucht, welche klinische Wertigkeit
die Schwerionentherapie im Vergleich zur Intensitätsmodulierten
Strahlentherapie (IMRT) mit konventioneller Bestrahlung
bietet. Untersucht wurden dabei u.a. der Einfluss
von Positionierfehlern auf die Qualität von Therapieplänen
für Patienten mit spinalen Chordomen im Vergleich zwischen
IMRT und Schwerionentherapie und die Optimierung
von Kombinationstherapien aus Ionenstrahlung und
IMRT für adenoidzystische Karzinome und Prostatakarzinome.
Abb. 1 zeigt eine Dosisverteilung wie sie mit einem
Therapieplan für einen Patienten mit Prostatakarzinom zur
Boostbestrahlung mit der Schwerionentherapie möglich ist.
Der hohe Grad der Anpassung des Hochdosisbereiches an
das Zielvolumen ist hier sehr deutlich zu erkennen. In Abb.
2 ist ein Therapieplan für eine Kombinationstherapie aus
IMRT und Schwerionentherapie zu sehen wie sie derzeit
an der GSI bereits angewandt wird. Nur der makroskopisch
sichtbare Tumor wird mit Ionenstrahlen behandelt
und insgesamt höher dosiert, während ein erheblich größeres
Volumen mit konventioneller Strahlung behandelt wird.
Mehrere Diplomarbeiten beschäftigten sich mit der Quantifizierung
der Genauigkeit der Reichweiteberechnung der
Ionen im Gewebe. Dabei wurden der Einfluss von Röntgenkontrastmittel
[5], Metallimplantaten [4] und der Kalibrierung
des Computertomographen [3] untersucht.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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