IGRT

Bildgeführte Strahlentherapie
(Image guided Radiotherapy)

Mit der Aufrüstung unserer Bestrahlungsgeräte im Jahre 2010 wurden auch die technischen Voraussetzungen für die klinische Anwendung der IGRT geschaffen.

Da eine bessere Positionierung mit Hilfe bildgestützter Verfahren enorme Vorteile besitzt, wenden wir diese Technik täglich bei allen unseren Patienten an. IGRT stellt eine hohe Anforderung an die Kompetenz der Gesamtabteilung, insbesondere bei hohem Patientenaufkommen. Deshalb ist die tägliche bildgestützte Bestrahlung aktuell nur an wenigen Einrichtungen in unserer Region verfügbar und mit vergleichbarer Konsequenz etabliert.

Prinzip der IGRT

Die zur Tumorkontrolle notwendige Dosis wird im Regelfall über mehrere Wochen verteilt in so genannten Fraktionen verabreicht. Im herkömmlichen Therapieprozess wird der Patient bei jeder Bestrahlungssitzung anhand definierter externer Markierungen (z.B. auf der Haut) in Bestrahlungsposition gebracht. Es leuchtet ein, dass hierbei eine gewisse Schwankungsbreite hinsichtlich der erreichbaren Zielgenauigkeit in Kauf genommen werden muss. Dies wird bei der Therapieplanung durch Einführung eines Sicherheitssaumes um den Tumor berücksichtigt, d.h. ein Gebiet, welches größer als der eigentliche Tumor ist, erhält die geplante Zieldosis. Wurde der Sicherheitssaum angemessen gewählt, kann von einer ausreichenden Tumorkontrolle ausgegangen werden.

Nachteile besitzt diese Methode immer dann, wenn sich kritische Organe in unmittelbarer Nachbarschaft zum Tumor befinden. In diesem Fall reicht der tumorbedingte Sicherheitssaum in das kritische Organ hinein, welches damit ebenfalls die Zieldosis erhält. Abhängig von der Art des Organs und dem Anteil der Überlappung können irreversible Schäden entstehen, welche den Behandlungserfolg durch das Ausmaß entstehender Nebenwirkungen in Frage stellen.

Je besser eine tägliche Positionierung gelingt, desto geringer kann der zusätzlich nötige Sicherheitssaum um den Tumor sein. Im Idealfall, d.h. bei absolut korrekter Positionierung, wäre überhaupt kein Sicherheitsabstand notwendig.

Derartig hohe Genauigkeiten bei der täglichen Bestrahlung können nur durch die Anwendung bildgebender Verfahren zur Patientenpositionierung unmittelbar vor jeder einzelnen Fraktion erreicht werden. Genau das versteht man unter bildgestützter Strahlentherapie oder IGRT.

Technische Realisierung

Unsere Bestrahlungsgeräte sind zusätzlich mit einer Röntgenröhre ausgestattet, deren Strahl senkrecht zum hochenergetischen Therapiestrahl ausgerichtet ist. Mit dieser Röntgenröhre und dem zugehörigen Detektor sind Röntgenbilder in diagnostischer Qualität möglich. Für eine bildgestützte Positionierung sind mindestens zwei zueinander senkrechte (orthogonale) Aufnahmen nötig. Die Auswertung der beiden Bilder führt zu einer Korrektur der Tischposition in drei Dimensionen.

Die Röntgenröhre kann durch Rotation um den Patienten auch ein so genanntes Conebeam-CT aufnehmen. Diese CT-Untersuchung gleicht dem Planungs-CT, besitzt jedoch nicht die hohe diagnostische Qualität. Es wird vor allem zur Kontrolle der Lage von Weichteilorganen relativ zum Bestrahlungsgerät herangezogen und zur Verlaufkontrolle des Tumoransprechens während der Therapieserie.

Links das in Strahlrichtung aus dem CT errechnete seitliche Durchleuchtungsbild (Referenzbild) mit eingezeichneten Hilfskonturen, rechts die in Bestrahlungslage mit der Röntgenröhre des Beschleunigers angefertigte Aufnahme aus derselben Richtung. Die Verschiebung der überlagerten Bilder gegeneinander bis sie deckungsgleich sind, ergibt die erforderliche Korrektur der Tischposition.

Anwendungsbeispiel

Unsere Abteilung setzt die bildgestützte Lagerung bei nahezu allen Tumorerkrankungen ein. Als Beispiel sei die bildgestützte Strahlentherapie des Prostatakarzinoms näher erläutert:

Die Prostata ist ein sehr bewegliches Organ und ihre Lage abhängig von Darm und Blasenfüllung (Bild 1). Bei der traditionellen Positionierung nach Anzeichnungen auf der Körperoberfläche musste deshalb ein relativ großer Sicherheitssaum um die Prostata ebenfalls mit der Zieldosis mitbestrahlt werden. In unmittelbarer Nähe zur Prostata liegen jedoch wichtige Organe, die nur eine bestimmte Strahlendosis tolerieren.
Bei der bildgestützten Therapie dieser Erkrankung werden bei Patienten mit primärer Bestrahlung (d. h. unter Verzicht auf eine Operation) kurze Markierungsdrähte, so genannte  „Goldmarker“,  direkt in die Prostata eingebracht (Bild 2). Damit gelingt es, die genaue Lage und Position der Prostata im Strahlengang sichtbar zu machen.
Die mit diesem Verfahren tägliche hochgenaue Positionierung erlaubt es, die Sicherheitsabstände zum benachbarten Enddarm und zur Harnblase wesentlich zu reduzieren. Deshalb ist es uns möglich, die Zieldosis im Tumor und damit die Heilungswahrscheinlichkeit ohne zusätzliches Risiko für die benachbarten Organe zu erhöhen.
Aber auch bei Patienten, die bereits eine radikale Prostataoperation hatten, kann das Verfahren ohne Marker unter Nutzung der knöchernen Strukturen in der Umgebung des zu bestrahlenden Gebietes angewendet werden (Bild 3).

Bild 1a: Unkorrigierte Position der Prostata im Strahlenfeld bei einem Patienten über mehrere Bestrahlungstage.
Es ist sichtbar, dass die Lage der Prostata sehr schwankt, im Extremfall bis zu ±1cm. Um den Tumor sicher zu treffen, müsste also ein Sicherheitssaum von etwa dieser Größenordnung um die Prostata mitbestrahlt werden.
(Software Offline Review Version 10.0, Varian Medical Systems)

Bild 1b: Die verbleibende Abweichung zwischen Soll- und Ist-Position nach durchgeführter IGRT für den gleichen Patienten.
An nahezu allen Bestrahlungstagen ist die Abweichung ≤1mm gewesen. Demzufolge kann der Sicherheitssaum um den Tumor wesentlich geringer gewählt werden und strahlensensible Organe in der Nähe (Harnblase und Enddarm) werden besser geschont.
(Software Offline Review Version 10.0, Varian Medical Systems)

Bild 2: Zwei Aufnahmen der Goldmarker aus zueinander senkrechter Richtung. Die exakte Positionierung des Patienten ist bereits erfolgt. Die erwartete Position der Marker aus dem Planungs-CT (rot bzw. grün) stimmt genau mit der aktuellen Position laut Röntgenaufnahmen überein. Die Bestrahlung kann beginnen.

Bild 3: IGRT unter Nutzung zueinander senkrechter Röntgenaufnahmen der knöchernen Strukturen nach erfolgter Positionierung des Patienten. Dargestellt sind die Erwartung aus dem Planung-CT und die aktuellen Aufnahmen des Patienten am Bestrahlungsgerät. Beide Bilderpaare werden in exakte Übereinstimmung gebracht und der Patient anschließend geringfügig neu positioniert. Erst dann wird die Bestrahlung durchgeführt.

Qualitätssicherung der IGRT

Für einen korrekten Ablauf der bildgestützten Strahlentherapie müssen viele technische Komponenten perfekt und mit hoher Genauigkeit funktionieren. Da der überwiegende Anteil unserer Patienten mit dieser Technik bestrahlt wird, prüfen unsere Medizinphysiker die technischen Komponenten mehrfach wöchentlich vor dem Beginn der Patientenbehandlungen mittels spezieller Prüfkörper.
Aber dies allein reicht nicht aus. IGRT stellt hohe Anforderungen an die Prozesse in der gesamten Abteilung, setzt ein hohes fachliches Niveau der MTRA voraus und erwartet ein konzentriertes eigenverantwortliches Arbeiten aller Mitarbeiter. Unser interner Ablauf sieht einen zweistufigen Kontrollmechanismus jeder einzelnen Patientenbestrahlung vor. Jede Positionierung wird von zwei speziell dafür ausgebildeten MTRA durchgeführt. Nach der Bestrahlungsfraktion wird die korrekte Durchführung ein weiteres Mal durch ein unabhängiges MTRA - Team verifiziert und im Problemfall dem verantwortlichen Arzt oder Physiker vorgestellt. Durch diese Maßnahmen können menschliche Fehlentscheidungen, wie sie nun einmal in jeder Routine vorkommen, vermieden bzw. frühzeitig erkannt werden.
Sämtliche Abläufe innerhalb unserer Abteilung unterliegen unserem Qualitätsmanagementsystem und werden regelmäßig durch externe Prüfer evaluiert.