Technische Einrichtungen Therapiemethoden

Linearbeschleuniger

Die sogenannte perkutane Radiotherapie ist die häufigste Bestrahlungstechnik. Dabei wird der im Körper liegende Tumor von aussen durch Strahlung behandelt. Diese Strahlung wird von einem Linearbeschleuniger künstlich erzeugt. Der Linearbeschleuniger besitzt keine radioaktive Strahlenquelle, das heisst, es wird nur dann Strahlung erzeugt, wenn das Gerät eingeschaltet ist.

Der Linearbeschleuniger erzeugt zwei Arten von Strahlen, nämlich ultraharte Röntgen- und Elektronenstrahlen. Die ersteren eignen sich wegen ihrer grossen Eindringtiefe vor allem für die Behandlung von tiefliegenden Tumoren. Bei den Elektronen handelt es sich um negativ geladene Teilchen, die je nach ihrer Energie nur wenige Zentimeter in das Gewebe eindringen und deshalb zur Therapie von nahe an der Oberfläche gelegenen Tumoren geeignet sind.

Die modernen, computergesteuerten Bestrahlungsgeräte sind technisch äusserst kompliziert aufgebaut. Verschiedene Sicherheitseinrichtungen garantieren, dass die Bestrahlung jederzeit korrekt durchgeführt wird. Im weiteren werden die Bestrahlungsgeräte in regelmässigen Abständen von der Medizinphysik geprüft und von der Herstellerfirma gewartet. Um die Sicherheit der Patienten zu gewährleisten, müssen Ausfallzeiten für Service, Reparaturen und grössere Kontrollen in Kauf genommen werden.

Die stereotaktische Radiotherapie ist eine spezielle Behandlungsmethode, mit welcher sehr kleine Bereiche gezielt mit einer hohen Dosis bestrahlt werden können. Diese Therapie wird hauptsächlich bei gut abgrenzbaren, kleinen Hirntumoren eingesetzt. Für diese Art von Radiotherapie benutzt man entweder den Linearbeschleuniger oder das Gammaknife. Bei dieser kleinvolumigen Bestrahlung mit kleinen Sicherheitsabständen ist eine sehr genaue Positionierung der Patienten entscheidend. Um die Dosis genau im Zielvolumen applizieren zu können, werden die Patienten mit einer Maske oder mit einem Rahmen, welcher am Schädelknochen befestigt wird, fixiert. Dieser Rahmen wird für die ganze Dauer der Therapievorbereitung und Behandlung belassen.

Bei der üblichen perkutanen Radiotherapie werden die Strahlenfelder durch Blenden und individuell hergestellte Blöcke begrenzt. Bei der intensitätsmodulierten Radiotherapie (IMRT) werden die Bestrahlungsfelder in verschiedene Segmente aufgeteilt. Die Blenden - Multi Leaf Collimatoren (MLC) - werden während der Bestrahlung über das Bestrahlungsfeld bewegt. Dadurch wird ein Teil des Bestrahlungsfeldes freigegeben, der andere Teil für eine gewisse Zeit abgedeckt. Damit kann auch in Körperregionen mit unterschiedlicher Dichte und somit unterschiedlicher Strahlenabsorption eine sehr gleichmässige Dosisverteilung erreicht werden. Bei der IMRT handelt es sich um eine sehr aufwändige Behandlungsmethode, welche zur Zeit nur in speziellen Situationen angewendet wird.

Geräte für die Brachytherapie

Bei der Brachytherapie oder innerliche Bestrahlung wird eine radioaktive Quelle direkt in einen Tumor oder in dessen Nähe gebracht. Durch die kurze Reichweite der radioaktiven Strahlung kann das umgebende Gewebe optimal geschont werden. Als radioaktive Quelle wird häufig das Iridium-192 benutzt. Heutzutage werden bei der Brachytherapie nur noch afterloading Geräte verwendet. Die radioaktive Quelle ist in einem abgeschirmten Behälter gelagert. Nachdem die für die Brachytherapie notwendigen Applikatoren in die richtige Position gelegt und die Verweildauer der radioaktiven Quelle berechnet wurde, wird die radioaktive Substanz computergesteuert in die Bestrahlungsposition gebracht. Da es sich bei der Afterloading-Technik um ein kompliziertes und aufwändiges Verfahren handelt, wird diese Art von Therapie nur an den grösseren Zentren angeboten.

Simulator

Die Simulator ist eine für die speziellen Bedürfnisse der Radiotherapie gebaute Röntgenanlage. Die geometrischen Bedingungen des Lagerungstisches und der Röntgenquelle entsprechen exakt denjenigen des Bestrahlungsgeräts, das heisst, die Drehachse des Lagerungstisches und der Röntgenquelle schneiden sich in einem Punkt - dem sogenannten Isozentrum. Mit dem Simulator werden vor der eigentlichen Bestrahlung die Bestrahlungsfelder kontrolliert und radiographisch dokumentiert.

Bei Bestrahlungen mit mehreren Bestrahlungsfeldern genügt es, das Isozentrum zu bestimmen. Danach können sehr einfach und rasch die verschiedenen Bestrahlungsfelder kontrolliert werden. Die Einstellung der Bestrahlungsfelder am Bestrahlungsgerät erfolgt in gleicher Weise.

Um die Verteilung der Strahlung im Körper und speziell im Tumor genau berechnen zu können, benötigen wir Informationen über die Lage der inneren Organe und des Tumors sowie über deren Strahlenabsorptionsvermögen. Aus diesem Grund wird bei den meisten Patienten vor einer Radiotherapie ein Computertomogramm angefertigt. Das Planungs-CT ist nicht für diagnostische Zwecke bestimmt. Genauso wenig kann das diagnostische CT für die Planung bzw. Dosisberechnung verwendet werden.

Heutzutage wird nach entsprechender Aufrüstung immer mehr der Computertomograph der Röntgendiagnostik für die Simulation verwendet. Damit können wir aus den üblichen Schichtbildern des Computertomographen Röntgenbilder aus der Perspektive des Therapiestrahles rekonstruieren. Diese Rekonstruktionen entsprechen den Röntgenaufnahmen am Simulator. Wir sprechen dann von einer virtuellen Simulation. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sowohl Planungs-CT und Simulation in einem Arbeitsgang gemacht werden können. Dies bedeutet einerseits eine Zeitersparnis, andererseits aber auch eine Verbesserung der Präzision, da die Patienten/innen für die Simulation nicht mehr umgelagert werden müssen.

Therapieplanungssystem

Ein zentrales Problem in der Radiotherapie liegt in der Bemessung der für die maximale Tumorkontrolle benötigte und für das gesunde Gewebe noch verträgliche Bestrahlungsdosis. Die modernen bildgebenden Verfahren wie die Computertomographie, die Magnetresonanztomographie und die Positronentomographie bilden die Basis für die computergestützte Therapieplanung.

Dank der ausgefeilten Grafikprogrammen können sowohl die Anatomie des Menschen als auch die Verteilung der Bestrahlungsdosis räumlich dargestellt werden.

Die sogenannte 3-D Planung ist heute ein Standardverfahren. Bei der Planung werden nun Schicht für Schicht die Risikoorgane und das Zielvolumen eingezeichnet. Zum Zielvolumen gehören nicht nur der sichtbare Tumor, sondern auch sein mögliches Ausbreitungsgebiet. Bei der Festlegung des Zielvolumens müssen alle Unsicherheiten wie allfällige Bewegungen des Körpers und der Organe mitberücksichtigt werden. Dank der hohen Rechenleistung können in kurzer Zeit mehrere Pläne berechnet und miteinander verglichen werden. Bei den Planungscomputern der neusten Generation wird nur noch die gewünschte Bestrahlungsdosis in den verschiedenen Regionen (Risikoorgane und Zielvolumen) vorgegeben. Der Computer sucht dann selbst die beste Bestrahlungsvariante. In Zukunft wird auch das biologische Verhalten des Tumors bei der Dosisberechnung berücksichtigt werden können.

Moulagewerkstatt

Um eine Bestrahlung mit der entsprechenden Genauigkeit durchzuführen, müssen die Patienten/innen manchmal mit Hilfe von speziellen Lagerungsvorrichtungen fixiert werden. Damit sollen unwillkürliche Bewegungen vermieden werden. Solche Fixationen sind insbesondere dann nötig, wenn die Bestrahlungsfelder klein sind und wenn sich in der Nähe des zu bestrahlenden Tumors strahlensensible Organe befinden. In einer solchen Situation ist eine präzise Lagerung sehr wichtig. Solche Lagerungshilfen müssen oft individuell hergestellt werden. Hierzu wird ein Material verwendet, das bei Temperaturen knapp oberhalb der Körpertemperatur gut formbar ist und somit den Körperkonturen sehr gut angepasst werden kann. Eine bereits zugeschnittene Platte dieses Materials wird in einem Wasserbad erwärmt und danach sorgfältig auf die Patienten/innen aufgelegt und an seine Konturen genau anmodelliert. Nach kurzer Zeit ist die Maske ausgekühlt und damit so verfestigt und stabil, dass sie entfernt werden kann.

Zur Schonung empfindlicher Organe und Gewebe werden sogenannte Abschirmblöcke, welche auf einer Trägerplatte zwischen Strahlenquelle und Patienten/innen platziert werden, verwendet. Auch diese Abschirmblöcke werden individuell hergestellt. Dazu wird eine Schwermetalllegierung mit einem tiefen Schmelzpunkt und einer hohen Strahlenabsorption verwendet. Bei den modernen Bestrahlungsgeräten müssen meistens keine solchen Abschirmblöcke mehr hergestellt werden, da dank spezieller Lamellenkollimatoren (Multi Leaf Collimatoren, MLC), ein Bestrahlungsfeld beliebig konfiguriert werden kann.