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B978-3-437-22107-1.50023-6

10.1016/B978-3-437-22107-1.50023-6

978-3-437-22107-1

Relative Tiefendosiskurven bei verschiedenen Strahlenqualitäten.

Reduktion der Tumorstammzellen in Abhängigkeit von der Dosis. Daraus resultiert die S-förmige Kurve der lokalen Tumorvernichtung (nach zum Winkel 1987).

Schematische Darstellung der Dosiseffektkurven für die lokale Kontrolle bei mikroskopischem Tumorrest, bei makroskopischem Tumor und für schwerwiegende Nebenwirkungen.

Schema der Devitalisierung von Zellen im gesunden Gewebe und im Tumor bei einer fraktionierten Bestrahlung (nach Pohlit 1970).

Strahlenarten.

Tabelle 1
Direkt ionisierend (geladen) Indirekt ionisierend (ungeladen)
  • Teilchen mit Ruhemasse

  • geladen/ungeladen

  • Korpuskularstrahlung

  • künstlich erzeugt in Teilchenbeschleunigern (z. B. Zyklotron, Synchrotron, Betatron)

  • Elektronen

  • Protonen

  • Ionen

  • künstlich erzeugt, z. B. in Kernreaktoren:

  • Neutronen

  • Zerfall radioaktiver Nuklide:

  • Betastrahlung

  • Alphastrahlung

  • Teilchen ohne Ruhemasse und ohne Ladung

  • Photonenstrahlung

  • künstlich erzeugt in Röntgenröhre/Linearbeschleuniger

  • Röntgenstrahlung

  • Zerfall radioaktiver Nuklide

  • Gammastrahlung

Tumordosen bei verschiedenen Histologien mit unterschiedlicher Strahlensensibilität. Die Dosen beziehen sich auf die übliche Fraktionierung mit 2 Gy Einzeldosis, 10 Gy pro Woche.

Tabelle 2
Histologie Dosis
• Seminom 30–40 Gy
• Malignes Lymphom
• Ewing-Sarkom
• Retinoblastom 40–50 Gy
• Medulloblastom
• Kleinzelliges Bronchialkarzinom 60 Gy
• Plattenepithelkarzinom (Lunge, HNO) Adenokarzinom (Lunge, Prostata) > 60 Gy
• Chondro-, Osteosarkome

Toleranzdosen verschiedener Organe mit prozentualer Häufigkeit des Auftretens von Folgeschäden nach Emami et al. (1991).

Tabelle 3
TD 5/51 TD 50/52 Folgen
Knochenmark3 2,5 4,5 Knochenmarksaplasie, Panzytopenie
Hirn3 45 60 Nekrose
Hirnstamm 50 60 Nekrose
Sehnerv/Chiasma 50 65 Erblindung
Rückenmark (∼10 cm) 50 70 Myelopathie
Cauda equina 60 75 Myelopathie
Armplexus 60 75 Plexopathie
Lunge3 17,5 24,5 Pneumonitis
Niere3 23 28 Nephritis
Leber3 30 40 Ausfall
Herz3 40 50 Perikarditis
Ösophagus 55 68 Striktur
Magen 50 65 Ulkus
Dünndarm 40 55 Stenose
Kolon 45 55 Stenose
Rektum 60 80 Proktitis, Stenose, Fistel
Harnblase 65 80 Schrumpfblase
Linse 10 18 Katarakt
Parotis 32 46 Xerostomie
Mittelohr 30 40 seröse Otitis
Kehlkopf 70 80 Knorpelnekrose
45 80 Larynxödem
Femurkopf 52 65 Nekrose
Temporo-Mandibular-Gelenk 60 72 Trismus
(Unter-)Haut 55 70 Nekrose

1

Dosis in Gy bei der nach Bestrahlung des kompletten Organs mit 5% Wahrscheinlichkeit Toxizität nach 5 Jahren auftritt.

2

Dosis in Gy bei der nach Bestrahlung des kompletten Organs mit 50% Wahrscheinlichkeit Toxizität nach 5 Jahren auftritt.

3

Ausgeprägte Volumenabhängigkeit: bei diesen Organen können Teilvolumina mit deutlich höheren Dosen belastet werden.

Strahlentherapie

K. Fleckenstein

F. Wenz

  • Vorbemerkungen B 9 – 1

    • Physikalische und technische Grundlagen B 9 – 1

    • Strahlenbiologische Grundlagen B 9 – 2

  • Bestrahlungsplanung und dreidimensionale tumorkonforme Bestrahlung B 9 – 3

  • Spezielle Bestrahlungsmethoden B 9 – 4

  • Richtlinien zur Indikationsstellung B 9 – 7

    • Palliative Therapie B 9 – 7

    • Definitive Radiotherapie und Radiochemotherapie B 9 – 7

    • Kombination mit Chirurgie B 9 – 8

    • Konsolidierende Strahlentherapie B 9 – 8

    • Strahlentherapie benigner Erkrankungen B 9 – 8

    • Behandlungsfolgen und Nebenwirkungen B 9 – 9

Dieses Kapitel wurde in früheren Auflagen von Prof. Dr. Dr. M. Wannenmacher, Prof. Dr. Dr. B. Kimmig und einem der Autoren (Prof. Dr. F. Wenz) verfasst. Für die vorliegende Neubearbeitung wurden Gliederung sowie einige Textabschnitte dankenswerterweise überlassen.

Kernaussagen

  • Die Strahlentherapie nimmt eine zentrale Stellung bei der Behandlung maligner Tumoren ein.

  • Das physikalische Maß für die Energieabgabe von Strahlung an Materie ist die Energiedosis Gray (Gy).

  • Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung beruht auf direkten oder indirekten Veränderungen an biologisch aktiven Molekülen wie DNA, Enzymen und Membranbestandteilen.

  • Eine Heilung ist nur durch die Vernichtung sämtlicher Tumor-Stammzellen zu erreichen. Limitierende Faktoren sind die Toleranzdosen besonders strahlensensibler Organe, die sich im Bereich des Bestrahlungsfeldes befinden.

  • Die Strahlen so präzise wie möglich auf den Tumor zu lenken und dabei umgebendes, gesundes Gewebe zuverlässig vor Strahlenschäden zu schonen, ist und bleibt das oberste Ziel in der Strahlentherapie.

  • Die therapeutische Breite einer Bestrahlung lässt sich erhöhen, wenn die Dosis fraktioniert verabreicht wird.

  • Tumoren verschiedener Histologie sind unterschiedlich strahlenempfindlich.

  • Die Indikation zur Strahlentherapie ist abhängig von Histologie, Lokalisation und Ausbreitung der Erkrankung, von der Belastbarkeit des Patienten und von den Möglichkeiten alternativer Behandlungsverfahren.

Vorbemerkungen

Bei der Behandlung maligner Tumoren nimmt die Radiotherapie als lokoregionäre Behandlung eine zentrale Stellung ein: Sie ist wie die Operation eine lokalisierte Behandlungsmethode, bietet aber darüber hinaus die Möglichkeit einer großvolumigen, regionären Behandlung mikroskopischer Tumorausläufer oder der Lymphabflusswege und stellt damit einen Übergang zur systemischen Chemotherapie dar.
  • Ca 50% aller Krebspatienten werden im Verlauf ihrer Erkrankung strahlentherapeutisch behandelt.

  • Wiederum ca. 50% aller Krebspatienten können heute definitiv geheilt werden, davon die Hälfte durch kurative alleinige Strahlentherapie oder in Kombination mit einer Strahlentherapie.

  • Für mehr als 70% aller Patienten mit unheilbarem Krebsleiden kommt die palliative Bestrahlung zur Linderung der Symptomatik und Verbesserung der Lebensqualität in Betracht.

Weiterentwicklungen in der bildgebenden Diagnostik und der Computertechnik haben wesentlich zur Verbesserung der Strahlentherapie beigetragen. Tumorkonforme Bestrahlungstechniken erlauben eine gezielte Dosisbelastung des Tumors bei weitgehender Schonung der umliegenden Normalgewebe. Modernste hochentwickelte Verfahren in dieser Richtung sind zum Beispiel
  • die intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT),

  • die bildgeführte Radiotherapie (image guided radiotherapy, IGRT) und

  • die stereotaktische Radiochirurgie (stereotactic body radiotherapy, SBRT).

Physikalische und technische Grundlagen

Physikalische Grundlage der Strahlentherapie ist die Energieübertragung an biologische Gewebe. Die in der Medizin verwandten verschiedenen Strahlenarten sind in Tabelle 1 aufgelistet.
Bei den in der perkutanen Strahlentherapie hauptsächlich verwendeten Photonen erfolgt die Ionisation und Anregung von Atomen oder Molekülen im Gewebe über den Photo-, Compton- und Paarbildungseffekt. Die freigesetzten Elektronen aus allen drei Prozessen können ihrerseits bei genügender Energie weiter ionisierend wirken. Geladene Korpuskularstrahlung ionisiert Atome oder Moleküle im Gewebe durch Stoßprozesse.
Charakterisiert werden die verschiedenen Strahlenarten durch ihre jeweilige Tiefendosiskurve (Abb. 1), welche graphisch die Höhe der Dosis im Zentralstrahl in Abhängigkeit von der Gewebetiefe bei Verwendung eines einzelnen Bestrahlungsfeldes beschreibt. Sie wird relativ zum Maximum normiert.
  • Bei den locker ionisierenden Photonen und Elektronen bestehen die Tiefendosiskurven typischerweise aus einem ansteigenden Bereich, einem Plateau und einem für Photonen exponenziell, für Elektronen stärker abfallenden tieferen Anteil. Der initiale Anstieg der Kurven resultiert aus Sekundärelektronen, die in den oberflächlichen Schichten erzeugt werden, und ist umso ausgeprägter, je energiereicher die Strahlung ist.

Dieser Aufbaueffekt ist von erheblicher klinischer Bedeutung, da er die Schonung der strahlenempfindlichen Haut ermöglicht. Durch Verwendung ultraharter Photonen können die aus den früheren Jahren bekannten, z. T. schwerwiegenden chronischen Hautveränderungen heute weitgehend vermieden werden.
  • Bei der Korpuskularstrahlung zum Beispiel mit Protonen oder schweren Ionen steigt die Energieübertragung nach einem initial flachen Verlauf in einer bestimmten Gewebetiefe – abhängig von Teilchenart und Energie – steil an („Bragg-Peak”) und fällt dann abrupt auf Null ab. Durch dieses scharfe Dosismaximum in einer definierten Reichweite kann das umliegende Normalgewebe besonders gut geschont werden.

Therapie mit Photonen und Elektronen

Die vielseitigsten Möglichkeiten zur perkutanen Strahlentherapie bieten Linearbeschleuniger, welche mittels elektrischer und magnetischer Felder einen Elektronenstrahl hoher kinetischer Energie erzeugen.
  • Lenkt man den Elektronenstrahl auf eine Schwermetallanode, erhält man eine Bremsstrahlung aus ultraharten Photonen, variierbar mit der Elektronenenergie zwischen 4 und 50 MeV, die einen zur perkutanen Strahlentherapie günstigen Tiefendosisverlauf aufweist.

  • Der primäre Elektronenstrahl kann aber auch durch Folien aufgestreut und direkt zur Therapie verwendet werden.

Elektronen haben wegen des steilen Dosisabfalls in der Tiefe für oberflächlich gelegene Tumoren Vorteile. Die therapeutische Reichweite kann mit der Elektronenenergie variiert werden.

Therapie mit Protonen, Neutronen und schweren Ionen

Für die Therapie mit „exotischen” Strahlenarten wie Protonen, Neutronen, oder schweren Ionen sind aufwändige Beschleunigeranlagen (Zyklotron, Synchrotron) notwendig. Der hohe Aufwand und die immensen Kosten haben eine breite therapeutische Verwendung verhindert, obwohl die physikalischen und strahlenbiologischen Eigenschaften dieser Strahlenarten bei der Behandlung spezieller Tumorentitäten und Tumorlokalisationen Vorteile versprechen. Über gute Erfolge wird zum Beispiel berichtet bei der Behandlung von
  • Aderhautmelanomen,

  • Tumoren der Schädelbasis und

  • Weichteilsarkome.

Weitere mögliche Indikationen stellen unter anderen
  • kindliche Tumoren,

  • maligne Speicheldrüsentumoren und

  • Prostatakarzinome dar.

Ob sich die Vorteile dieser Strahlenarten auch klinisch gegenüber modernen Photonentherapien halten, muss noch in Phase-III-Studien mit ausreichendem Followup bestätigt werden.

Therapie mit Radionukliden

Radionuklide sind instabile Atomkerne, die über einen spontanen Zerfallsprozess unter Aussendung von Strahlung in einen energieärmeren, stabileren Zustand übergehen. Der radioaktive Zerfall folgt unbeeinflussbar durch physikalische oder chemische Prozesse einem exponenziellen Zeitgesetz. Die Aktivität eines Radionuklids bezeichnet die Anzahl der Zerfälle pro Zeiteinheit.
Neben der Gammastrahlung können Radionuklide auch Korpuskularstrahlung, Alpha- und Betastrahlung emittieren. Alphastrahlen sind emittierte Heliumkerne, Betastrahlen Elektronen.

Energie- und Äquivalenzdosis

Das physikalische Maß für die Energieabgabe von Strahlung an Materie ist die Energiedosis, d. h. der Quotient aus absorbierter Strahlungsenergie und Masse des Materials, das diese Energie aufnimmt. Die SI-Einheit der Energiedosis ist Gray (Gy), die der Aktivität Becquerel (Bq).
Verschiedene Strahlenarten können bei gleicher physikalischer Dosis unterschiedliche biologische Wirkungen auslösen. Zur Berücksichtigung dieser Unterschiede wurde die sog. Äquivalenzdosis definiert als Energiedosis multipliziert mit einem Bewertungsfaktor q, der für die jeweilige Strahlung charakteristisch ist.
  • q ist für Photonen, Elektronen und Protonen gleich 1,

  • für Neutronen beträgt der Wert abhängig von ihrer Energie zwischen 5 und 10,

  • für Pionen, Alphateilchen und schwere Ionen kann er Werte bis zu 20 annehmen.

Die SI-Einheit der Äquivalenzdosis ist das Sievert (Sv) wird vorwiegend im Strahlenschutz verwendet.
In der Strahlenbiologie definiert man ähnlich wie q die relative biologische Effektivität (RBE).

Strahlenbiologische Grundlagen

Biologische Effekte
Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung beruht auf direkten oder indirekten Veränderungen an biologisch aktiven Molekülen wie DNA, Enzymen und Membranbestandteilen. Bei der indirekten Strahlenwirkung werden Hydroxy-Radikale durch die Radiolyse von zellulärem Wasser gebildet, die ihrerseits mit biologisch wichtigen Molekülen chemisch wechselwirken. Die Folgen sind
  • eine Aktivierung oder Inhibierung zahlreicher Signalkaskaden,

  • eine Triggerung entzündlicher Prozesse,

  • die Schädigung des Metabolismus,

  • Veränderung des Membranpotenzials und

  • Mutationen der DNA, welche je nach Ausmaß und betroffenem DNA-Abschnitt zum Erliegen der Teilungsfähigkeit mit konsekutivem Zelltod oder zum Verlust der Wachstumskontrolle mit möglicher Tumorentstehung (Karzinogenese) führen können.

Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung ist in Gegenwart von Sauerstoff größer als unter hypoxischen oder anoxischen Verhältnissen. Dieses Phänomen wird als Sauerstoffeffekt bezeichnet, der aber bei Verwendung dicht ionisierender Strahlenarten wie Neutronen oder schweren Ionen geringer ausgeprägt ist. Deren biologische Wirkung auf Tumoren mit hypoxischen oder nekrotischen Arealen sowie Rezidivtumoren ist daher meist höher.
Bei einzelnen Tumorentitäten (Weichteilsarkome, fortgeschrittene Speicheldrüsen- und Prostatakarzinome, Schädelbasistumoren) ist eine Verbesserung der Ergebnisse durch die Verwendung dicht ionisierender Strahlung klinisch gezeigt.
Tumorkontrolle
Zum Zeitpunkt der Diagnose besteht ein maligner Tumor bereits aus 108–109 Zellen. Ein Teil ist zu unbegrenzter Proliferation befähigt und wird als Stammzellen oder klonogene Zellen bezeichnet. Eine Heilung ist nur durch die Vernichtung sämtlicher Stammzellen zu erreichen, andernfalls kommt es zum Lokalrezidiv oder zu Metastasen. Die Reduktion der Tumorzellen ist mit stochastischer Gesetzmäßigkeit abhängig von der applizierten Energiedosis.
Bei der Therapie mit Photonen ergibt sich eine charakteristische Schulterkurve mit exponenziellem Abfall bei hohen Dosen, wenn das Zellabtöten gegen die Dosis aufgetragen wird (Abb. 2). Bei Dosen, bei der im Mittel nur noch eine Tumorstammzelle überlebt, gilt die Poisson-Statistik, woraus die typischen S-förmigen Verläufe der Tumorkontrollraten resultieren. Aus diesem experimentell gut belegten Modell ergeben sich mehrere praktische Konsequenzen:
  • Die zur Heilung eines Tumors erforderliche Dosis richtet sich nicht nach dem Verschwinden oder Nichtverschwinden der makroskopischen Geschwulst eines individuellen Patienten, sondern ausschließlich nach der aus klinischen Studien bekannten lokalen Rezidivrate im Bestrahlungsfeld bei entsprechender Dosis.

  • Die zur vollständigen Devitalisierung eines Tumors benötigte Dosis ist von der ursprünglichen Zahl der Tumorzellen und damit vom Tumorvolumen abhängig. Das ist der Grund für die Effektivität einer postoperativen Radiatio auch bei weniger strahlensensiblen Tumoren.

  • Aus dem S-förmigen Verlauf der Kontrollraten ergibt sich, dass für höhere Dosen der Nutzen einer zusätzlichen Dosiserhöhung immer geringer wird. Da mit zunehmender Dosis aber auch das Risiko einer Schädigung des gesunden Gewebes zunimmt, und zwar ebenfalls mit einer S-förmigen Dosiseffektkurve, liegt das therapeutisch erreichbare Optimum oft nicht bei 100%iger Heilung, da sonst ein hohes Risiko einer iatrogenen Schädigung in Kauf genommen werden muss.

Die therapeutische Breite der Strahlentherapie lässt sich wie in der Pharmakologie durch die Dosiseffektkurven der Heilung und der Wahrscheinlichkeit von Komplikationen veranschaulichen (Abb. 3).
  • Sinnvoll ist eine Therapie im Bereich hoher Tumorkontrollwahrscheinlichkeit bei vertretbarem Risiko schwerwiegender Nebenwirkungen.

  • Die therapeutische Breite einer Bestrahlung lässt sich erhöhen, wenn die Dosis fraktioniert verabreicht wird. Dadurch wird gesundem Gewebe Zeit gelassen, sich durch Regeneration und Reparaturmechanismen zu erholen. Im Tumorgewebe arbeiten diese Mechanismen weniger effektiv, und es kommt zu einer zunehmenden Devitalisierung (Abb. 4).

Theoretisch müsste es für jede individuelle klinische Situation einen optimalen Fraktionierungsrhythmus geben. Durchgesetzt in der Routine hat sich aufgrund von jahrzehntelanger Erfahrung ein Fraktionierungsmodus mit 2 Gy Einzeldosis 5-mal pro Woche. Tumoren verschiedener Histologie sind unterschiedlich strahlenempfindlich. Die bei üblicher Fraktionierung zur Tumorkontrolle erforderlichen Dosen sind für einzelne Beispiele in Tabelle 2 zusammengestellt.
Limitierende Faktoren
Es kann im Allgemeinen nicht das Ziel der Strahlentherapie sein, anstelle eines Tumors eine großvolumige Nekrose mit entsprechenden Komplikationen zu setzen. Ziel der Strahlentherapie ist vielmehr die Ersetzung des Tumorgewebes durch eine radiogene Narbe des Gefäßbindegewebes. Die Toleranzgrenze des Gefäßbindegewebes stellt daher auch den zentralen limitierenden Faktor dar.
Weitere limitierende Faktoren sind die Toleranzdosen besonders strahlensensibler Organe, die sich im Bereich des Bestrahlungsfeldes befinden (Tab. 3).

Bestrahlungsplanung und dreidimensionale tumorkonforme Bestrahlung

Als Faustregel gilt:

Aufgabe der Bestrahlungsplanung ist es, mit geeigneten Strahlenarten und Bestrahlungstechniken eine homogene und ausreichend hohe Tumordosis bei bestmöglicher Schonung von gesundem Gewebe zu erzielen.

Hierzu wird ein dreidimensionaler Datensatz basierend auf einem oder mehreren bildgebenden Verfahren (meist CT, sog. Bestrahlungsplanungs-CT) erstellt. Schicht für Schicht wird das Zielvolumen definiert, welches den makroskopisch sichtbaren Tumor inklusive mikroskopischer Ausbreitungszone beinhaltet. Zusätzlich wird noch ein Sicherheitssaum für Lagerungsungenauigkeit und Organbeweglichkeit addiert.
Am Rechner wird nun die Bestrahlungsgeometrie festgelegt. Wegen des Abfalls der Tiefendosiskurve in größeren Tiefen (siehe Abb. 1) ist die Anwendung eines einzigen Stehfeldes selbst bei Verwendung ultraharter Photonen oft nicht geeignet.
  • Um die Dosisverteilung zu optimieren und eine möglichst homogene Erfassung des Zielvolumens bei optimaler Schonung der Risikoorgane zu erreichen, verwendet man in der Regel mehrere Felder, wodurch eine Summation der Dosis im Tumor und eine Verteilung der Dosis auf der Haut erfolgen (Gegenfelder, 4-Felder-Box-Technik).

  • Der Dosisabfall außerhalb des Zielvolumens sollte möglichst steil sein.

  • Um iatrogene Schäden zu vermeiden, müssen Dosen, die die jeweiligen Risikoorgane erhalten, unter der entsprechenden Toleranzdosis liegen. Eine individuelle Feldanpassung und die Schonung strahlensensibler Gewebe erfolgt durch individuelle Metallblöcke oder Lamellenkollimatoren.

Vor Beginn einer Strahlentherapie am Patienten wird der Bestrahlungsablauf simuliert, um die Bestrahlungsfelder am Patienten zu lokalisieren, festzulegen und zu dokumentieren. Der konventionelle Röntgensimulator ist eine Durchleuchtungseinrichtung, mit der die geometrischen Einstellungs- und Bewegungsmöglichkeiten der Bestrahlungsgeräte nachgeahmt werden können. Die Strahlenfelder werden bei der Simulation auf Röntgenaufnahmen dokumentiert und am Patienten markiert. Die Simulatoraufnahmen erlauben weiterhin die regelmäßige Überprüfung applizierter Strahlenfelder während der Therapie und dienen in der Nachsorge zur Beurteilung der Möglichkeiten einer erneuten Radiatio bei Tumorprogression bzw. -rezidiv.
Moderne Weiterentwicklungen haben zur Einführung der virtuellen Simulation (auch CT-Simulation genannt) geführt. Mittels eines Lasersystems am CT-Simulator können Markierungen für Ziel- und Referenzpunkte der Bestrahlungsgeometrie schon bei der CT am Patienten angebracht werden. Digital rekonstruierte Röntgenaufnahmen ersetzen konventionelle Röntgenfilmaufnahmen. Die konventionelle Simulation entfällt.

Spezielle Bestrahlungsmethoden

Großfeldbestrahlung

Zur Bestrahlung des Lymphsystems werden großvolumige Gegenfelder verwendet.
  • Oberhalb des Zwerchfells erfolgt die Bestrahlung über ein sog. Mantelfeld unter Einbeziehung aller supradiaphragmalen Lymphknotengruppen.

  • Unterhalb des Zwerchfells werden mit dem umgekehrten „Y” die paraaortalen, iliakalen und inguinalen Lymphknoten in ein Feld einbezogen.

Indikationen
Das Konzept der individuell angepassten Großfeldbestrahlung hat, stadienbezogen angewandt, zu einer deutlichen Verbesserung der Überlebensraten bei Non-Hodgkin-Lymphomen und beim Morbus Hodgkin geführt.
Eine weitere Domäne der Strahlentherapie mit Großfeldtechnik stellen die Seminome dar: Hier werden – ebenfalls durch stadienbezogene Feldwahl – Heilungsraten von über 90% in den Stadien I und II erreicht.

Ganzkörperbestrahlung

Die aggressivste Form einer Strahlenbehandlung stellt die Ganzkörperbestrahlung dar.
Indikationen
Indiziert ist sie bei der Behandlung von Hämoblastosen und Lymphomen zur Erzeugung einer Knochenmarkaplasie im Rahmen einer Knochenmark- oder Blutstammzelltransplantation. Hierfür werden Dosen bis zu 15 Gy appliziert.
Die Bestrahlung der gesamten Kutis stellt die erfolgreichste Lokalbehandlung bei fortgeschrittener Mycosis fungoides dar. Durchgeführt wird sie mit konventioneller Röntgentechnik oder mit Elektronen. Dafür wurden Techniken mit multiplen Feldern oder einer Rotationsbewegung des Patienten ausgearbeitet.

Intraoperative Strahlentherapie (IORT)

Eine Sonderform der Radiatio stellt die intraoperative Behandlung dar: Nach operativer Freilegung des Situs wird der Tumor bzw. das Tumorbett mit einer hohen Einzeldosis bestrahlt. Vorteile dieser Technik sind die Applikation einer biologisch hochwirksamen Dosis bei gleichzeitiger Schonung des umliegenden Gewebes.
Oftmals schließt sich an die IORT nach Wundheilung dann noch eine verkürzte perkutane Bestrahlung mit geminderter Dosis an, die die lokoregionären Lymphabflusswege und das erweiterte Tumorbett mit einschließt.

Indikationen

Weltweit am häufigsten wird neuerdings die IORT bei der brusterhaltenden Therapie beim Mammakarzinom eingesetzt. In Studien wird hier auch die alleinige IORT (ohne nachfolgende perkutane Bestrahlung) in prognostisch besonders günstigen Tumorstadien untersucht.
Weitere Indikationen sind vor allem abdominell und retroperitoneal gelegene Tumoren, bei denen die Strahlentoleranz des Dünndarms ohne Freilegung des Tumors dosislimitierend wäre. Umfangreiche und langjährige Erfahrungen liegen vor allem auch für die Therapie des Rektumkarzinomrezidivs vor. Weitere Einsatzbereiche der IORT finden sich zum Beispiel bei der Behandlung maligner Gliome.

Moderne Präzisionsbestrahlung

Stereotaktische Konvergenzbestrahlung („Radiochirurgie”)

Unter stereotaktischer Radiochirurgie versteht man die hoch fokussierte (Einstellungsgenauigkeit ∼1 mm) und hoch dosierte Bestrahlung nach dreidimensionaler Zielpunktbestimmung.
  • Hierfür kommen nur relativ kleine Bestrahlungsvolumina in Frage.

  • Voraussetzung ist zudem eine äußerst präzise Fixierung des zu bestrahlenden Körperareals (z. B. Metallring mit Fixationsschrauben an der Schädelkalotte, Gipsmasken, Gipstorso, Vakuummatratzen).

Durch Anordnung mehrerer Bestrahlungsfelder mit unterschiedlichem Einfallswinkel (oft 5–7 verschiedene Strahlenrichtungen zur Ausnutzung unterschiedlichster Bestrahlungsebenen) lässt sich das Bestrahlungsvolumen sehr gut der Tumoroberfläche anpassen. Dadurch können sehr hohe Dosen am Tumor appliziert werden, und durch den raschen Dosisabfall vom Tumorrand werden umgebende Strukturen weitgehend bis völlig geschont.
Indikationen
Indikationen zur Radiochirurgie sind zerebrale Angiome und Hirnmetastasen.
Weiterhin wird die Radiochirurgie im Sinne einer kleinvolumigen Dosisaufsättigung (Boost-Bestrahlung) bei primären Hirntumoren und mittlerweile vermehrt auch im Körperstammbereich etwa bei Lungentumoren eingesetzt.
Intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT)
Die Entwicklung der inversen Bestrahlungsplanung und der intensitätsmodulierten Radiotherapie (IMRT) erlaubt es, auch besonders komplex geformte Zielvolumina mit einer hohen Dosis zu bestrahlen bei gleichzeitig optimaler Schonung von auch nahe am oder sogar im Tumor gelegenen Risikostrukturen.
Dies wird erreicht, indem keine homogene, sondern eine abgestufte Dosis im Bestrahlungsfeld durch Aufteilung des Strahls in zahlreiche kleine Unterfelder appliziert wird. Dadurch wird eine Anhebung der Bestrahlungsdosis in relevanten Arealen mit besseren Heilungsaussichten für den Patienten bei gleichbleibender oder sogar verminderter Belastung des gesunden Gewebes ermöglicht.
Langzeitergebnisse stehen allerdings noch aus.
Nachteile sind vor allem eine Erhöhung der integralen Dosis im Normalgewebe und längere Bestrahlungszeiten.
Indikationen
Die IMRT verspricht vor allem Vorteile bei der Bestrahlung der Prostata, im Hals-Nasen-Ohrenbereich, im Bereich der Schädelbasis, bei spinalen Tumoren und bei der Bestrahlung der weiblichen Brust.

Image guided Radiotherapie (IGRT) und adaptive Radiotherapie (ART)

Die genaue und reproduzierbare Lagerung des Patienten auf dem Bestrahlungstisch ist Voraussetzung für eine präzise tumorkonforme Applikation der Strahlendosis. Vor allem bei der Gabe hoher Einzeldosen mit steilem Dosisabfall außerhalb des Zielvolumens können schon minimale Verschiebungen zu einer hohen Belastung des Normalgewebes führen bei gleichzeitiger Minderung der Dosis im Tumor.

CAVE:

! Trotz sorgfältiger genauer Lagerung des Patienten auf dem Bestrahlungstisch können sich Organe und Gewebe zueinander verschieben.

  • Die Lage der Prostata kann zum Beispiel je nach Füllung von Enddarm und Harnblase um bis zu 1 cm variieren.

  • Tumoren im Thorax und oberen Abdomen können sich durch die Atembewegungen des Patienten während der Behandlung um mehrere Zentimeter verschieben.

Bei der konventionellen Strahlentherapie werden diese Bewegungen durch eine Vergrößerung des Bestrahlungsfeldes kompensiert (siehe Bestrahlungsplanung). Dadurch wird ein beträchtliches Volumen normalen Gewebes rund um den Tumor mit hohen Dosen belastet. Um Komplikationen zu vermeiden, muss die Gesamtdosis ggf. eingeschränkt werden, was die Heilungschancen wiederum vermindert.
Durch eine tägliche Bildgebung und entsprechende Anpassung der Patientenpositionierung kann die Behandlung daher präziser und dadurch schonender und wirkungsvoller werden.
Seit einigen Jahren stehen nicht-invasive Methoden zur Reduktion derartiger Lagerungsungenauigkeiten und zur Anpassung an die momentane Organposition zur Verfügung, die als „Image guided Radiotherapy” (IGRT) oder auch als „adaptive Radiotherapie” (ART) bezeichnet werden:
  • Mit einem direkt am Bestrahlungsgerät angebrachten so genannten „Cone Beam”-CT lässt sich mit einer einzigen Gantryrotation rund um den Patienten ein großes Körperareal erfassen und damit eine dreidimensionale Ansicht des Tumors erzeugen. Diese aktuelle Aufzeichnung wird dann mit den Bildern aus der Bestrahlungsplanung (Soll-Zustand) überlagert. Die ggf. notwendige Verschiebung des Patienten, um die Bilder zur Deckung zu bringen, wird automatisch berechnet.

Eine weitere Methode ist die tägliche Lokalisierung und Positionierung mittels stereotaktischem Ultraschall, die vor allem bei der perkutanen Bestrahlung der Prostata Anwendung findet.
  • Dabei werden die Konturen aus der Bestrahlungsplanung (CT oder MRT) auf ein speziell modifiziertes Ultraschallgerät übertragen. Vor jeder Bestrahlung wird das Zielvolumen (z. B. Prostata) stereotaktisch lokalisiert. Hiernach werden die Konturen aus der Bestrahlungsplanung mit den aktuellen Ultraschallbildern von der tatsächlichen Organposition virtuell durch Verschiebung zur Deckung gebracht. Das Ultraschallgerät zeigt dann an, welche Korrekturen am Bestrahlungstisch zur Optimierung der Patientenlagerung vorgenommen werden müssen.

Um den Tumor nicht nur in seiner räumlichen Ausdehnung, sondern auch in seiner zeitlichen Lageveränderung während der Dosisapplikation genau zu treffen, wurde die vierdimensionale Strahlentherapie entwickelt, die sowohl die räumlichen Dimensionen als auch die zeitlichen Änderungen (z. B. Verschiebung des Tumors durch Atembewegung während der Therapie) berücksichtigt:
  • Mittels Sensorgürtel werden Atemfrequenz und -bewegung aufgezeichnet. Gleichzeitig wird per Bildgebung festgestellt, bei welcher Hebung des Brustkorbs sich der Tumor tatsächlich an der berechneten Stelle befindet. Anhand dieser Aufzeichnung wird die Strahlung anschließend mit der Bewegung synchronisiert und immer nur zum optimalen Zeitpunkt im Atmungsverlauf des Patienten aktiviert.

Therapie mit umschlossenen Radionukliden

  • Bei der Kontakttherapie wird ein Betastrahler oder ein Gammastrahler direkt auf die Körperoberfläche gelegt. Verwendet werden Applikatoren mit Co-60, Ir-192, Sr-90 oder I-125.

  • Bei der intrakavitären Therapie wird das Radionuklid in präformierte Gewebshöhlen deponiert,

  • bei der interstitiellen Therapie operativ direkt in das erkrankte Gewebe eingebracht.

Eine wesentliche Verringerung der früher hohen Strahlenbelastung für Arzt und Personal wird bei Verwendung der sog. Afterloading-(Nachlade-)Technik erreicht. Dabei werden zunächst leere Applikatoren in die gewünschte Position eingebracht und über Schläuche ferngesteuert mit dem radioaktiven Präparat gefüllt. Bei der interstitiellen Therapie werden Afterloading-Applikatoren, heute vorwiegend mit Ir-192, operativ in das Tumorgewebe eingebracht.
Indikationen
  • Indikationen für die Kontakttherapie gibt es in der Dermatologie bei oberflächlich gelegenen Tumoren und in der Ophthalmologie bei Aderhautmelanomen.

  • Indikationen zur intrakavitären Therapie sind vor allem die Karzinome des Uterus. Die primäre Strahlentherapie von Zervix- und Korpuskarzinomen stellt mit 83 bzw. 74% 5-Jahres-Überlebensrate im Stadium I und 63 bzw. 54% Überlebensrate im Stadium II eine der erfolgreichsten lokalen Tumortherapien überhaupt dar.

  • Indikationen zur interstitiellen Therapie sind Tumoren des HNO-Bereiches sowie Prostatakarzinome. Beim Prostatakarzinom im Stadium I und II hat die interstitielle Therapie bei vergleichbar guten Resultaten gegenüber der Operation und der perkutanen Radiatio den Vorteil etwas geringerer Nebenwirkungen. Darüber hinaus kann ein Tumorbett-Boost im Rahmen der Nachbestrahlung eines Mammakarzinoms nach brusterhaltender Operation mit interstitiellen Implantaten durchgeführt werden.

Nuklearmedizinische Radionuklidtherapie

Im Gegensatz zu diesen invasiven Techniken nutzt die nuklearmedizinische Radionuklidtherapie spezifische Stoffwechselwege des pathologischen Gewebes aus und schleust über sie geeignete Radiopharmaka in den Bereich des Krankheitsherdes ein.
Das klassiche Anwendungsgebiet dieser selektiv-metabolischen Therapie ist die Radioiodtherapie (I-131) benigner und maligner Schilddrüsenerkrankungen. Hier können ohne wesentliche Nebenwirkungen Tumordosen bis zu 500 Gy appliziert werden und speziell beim metastasierenden Schilddrüsenkarzinom liegt die einzigartige Möglichkeit einer spezifischen, systemischen Strahlentherapie vor. Bei metastasierenden Schilddrüsenkarzinomen mit Iodspeicherung ist in etwa der Hälfte der Fälle eine Vollremission erreichbar.

CAVE:

! Wichtig ist, dass diese Patienten vor der Radionuklidtherapie keine iodhaltigen Präparate bekommen. Es ist daher bei Verdacht auf einen unbekannten Primärtumor dringend vor der Verwendung iodhaltiger Kontrastmittel zu warnen.

Ein Fortschritt bei der selektiven Radionuklidtherapie gelang in den letzten Jahren mit der Entwicklung des Meta-Iod-Benzylguanidin (MIBG), einer dem Noradrenalin verwandten Substanz, die zur Therapie von Phäochromozytomen, von Neuroblastomen und Karzinoiden eingesetzt werden kann.

Richtlinien zur Indikationsstellung

Die Indikation zur Strahlentherapie ist abhängig
  • von Histologie, Lokalisation und Ausbreitung der Erkrankung,

  • von der Belastbarkeit des Patienten (Allgemeinzustand) und

  • von den Möglichkeiten alternativer Behandlungsverfahren wie Operation und Chemotherapie.

Palliative Therapie

Auch wenn eine Heilung bei einem Malignom aufgrund von Metastasen oder ausgedehntem Lokalbefund nicht mehr möglich ist, kann doch die Therapie häufig noch tumorbedingte Symptome verringern oder beseitigen, drohenden Komplikationen vorbeugen und so die Voraussetzungen für eine normale Lebensweise erhalten.
Indikationen sind
  • die Entlastung bei tumorbedingten Kompressionssymptomen (Hirndruck, obere Einflussstauung),

  • bei drohender Obstruktion (ableitende Harnwege, Ösophagus, Tracheobronchialsystem, Gallenwege),

  • die Verhinderung pathologischer Frakturen durch Osteolysen und

  • die Schmerzbekämpfung, wobei vor allem bei ossären Destruktionen die Radiotherapie die effektivste Methode darstellt.

Definitive Radiotherapie und Radiochemotherapie

Die alleinige Radiatio mit kurativer Zielsetzung ist indiziert
  • bei strahlensensiblen, regional begrenzten Tumoren wie malignen Lymphomen und Seminomen (nach Orchiektomie).

Zu erwägen ist die alleinige Strahlentherapie darüber hinaus für
  • Karzinome der Prostata,

  • des Larynx,

  • der Cervix uteri,

  • der Vagina,

  • des Penis,

  • der Harnblase und

  • der Haut (Spinaliome, Basaliome).

Eine primäre Radiochemotherapie wird durchgeführt
  • beim Analkarzinom und

  • beim Nasennebenhöhlenkarzinom.

Die primäre Radiatio oder Radiochemotherapie ist des Weiteren indiziert bei
  • Inoperabilität oder unvertretbar hohem Risiko einer Operation für Hirntumoren,

  • fortgeschrittenen oder ungünstig lokalisierten Tumoren des HNO-Bereichs,

  • Bronchialkarzinomen,

  • Ösophaguskarzinomen,

  • Urothelkarzinomen und

  • gynäkologischen Karzinomen sowie bei Rezidivtumoren, die operativ nicht mehr angegangen werden können.

Kombination mit Chirurgie

In Kombination mit chirurgischen Maßnahmen kann die Strahlentherapie entweder präoperativ oder postoperativ erfolgen.
Präoperative Bestrahlung
Ziele der präoperativen Radiatio sind
  • Tumorverkleinerung zur Erhöhung der operativen Chancen sowie

  • Devitalisierung des Tumors zur Vermeidung von intraoperativer Tumorzellverschleppung und damit zur Verminderung der Rezidiv- und Metastasierungsrate.

Der Nutzen einer alleinigen präoperativen Bestrahlung wird für zahlreiche Tumoren postuliert, in klinischen Studien nachweisbar war er jedoch bisher nur für Pancoast-Tumoren und Rektumkarzinome.
Häufig kommt hier auch eine Radiochemotherapie zum Einsatz. Die präoperative Radiochemotherapie spielt zudem eine wichtige Rolle bei Weichteiltumoren vor extremitätenerhaltender Operation. In Studien wird außerdem ihre Rolle für manche Stadien des Magenkarzinoms, beim Pankreaskarzinom, beim Bronchialkarzinom und beim fortgeschrittenen Vulvakarzinom untersucht.
Postoperative Strahlentherapie
Ziel der postoperativen Radiatio ist die Devitalisierung von makroskopischen oder mikroskopischen Tumorresten, die im Operationsbereich verblieben sind, und von Metastasen in den regionären Lymphabflussbereichen, die von der Operation nicht erfasst wurden. Die postoperative Radiatio ist auch bei relativ strahlenresistenten Karzinomen oder Sarkomen wie ausdifferenzierten Weichteilsarkomen oder Speicheldrüsenkarzinomen von Bedeutung, die durch alleinige Radiatio nur in Ausnahmefällen geheilt werden können.
  • Eine postoperative Bestrahlung oder Radiochemotherapie ist indiziert, wenn die Resektion eines Malignoms nicht mit adäquatem Sicherheitsabstand (Weichteilsarkome ohne Kompartmentresektion, brusterhaltende Therapie beim Mammakarzinom, lymphogene Ausbreitung beim Rektumkarzinom) oder non in sano erfolgte.

  • Erwiesen ist der Nutzen einer Nachbestrahlung für rezidivfreudige Tumoren wie maligne Gliome, Speicheldrüsenkarzinome, adenoid-zystische Karzinome, Nierenkarzinome mit Kapseldurchbruch und bei einigen Stadien des Korpuskarzinoms.

  • Ferner ist eine Nachbestrahlung unter Einbeziehung der regionären Lymphabflusswege indiziert für Karzinome, bei denen zum Zeitpunkt der Diagnose manifeste Lymphknotenmetastasen vorliegen oder mit einer okkulten regionären Metastasierung gerechnet werden muss (Schilddrüsenkarzinom mit Kapseldurchbruch, Karzinome des HNO-Bereichs, Korpuskarzinom, Axillabestrahlung beim Mammakarzinom).

  • Für einige andere Tumorentitäten wie dem Magenkarzinom und dem Pankreaskarzinom wird der Nutzen einer adjuvanten Radiochemotherapie untersucht.

Konsolidierende Strahlentherapie

Domäne der Chemotherapie sind kleinzellige Bronchialkarzinome, Teratome, fortgeschrittene Stadien von malignen Lymphomen und kindliche Tumoren wie Neuroblastome, Wilms-Tumoren, Ewing-Sarkome und Rhabdomyosarkome. Hier wird die Strahlentherapie als ergänzende Maßnahme eingesetzt für Bereiche, in denen keine Vollremission erfolgt.
Aus der Beobachtung, dass Rezidive nach Vollremission durch alleinige Chemotherapie häufig im Bereich der ursprünglichen Tumormanifestation auftreten, leitet sich die Notwendigkeit einer konsolidierenden Radiatio her, die vor allem beim kleinzelligen Bronchialkarzinom und in den Therapieschemata der pädiatrischen Onkologie eine Rolle spielt.

Strahlentherapie benigner Erkrankungen

Die Strahlentherapie gutartiger Erkrankungen ist durch die Fortschritte in der Entwicklung analgetischer und antiphlogistischer Pharmaka stark eingeschränkt worden. Sie ist jedoch bei sorgfältiger Indikationsstellung auch heute noch eine nützliche Behandlungsmethode: Die wichtigsten Indikationen sind
  • chronisch degenerative Gelenkerkrankungen,

  • Keloidprophylaxe und

  • progrediente therapieresistente endokrine Orbitopathien.

Weiterhin können benigne Hirntumoren wie arteriovenöse Malformationen, Hypophysenadenome, Akustikusneurinome, Kraniopharyngeome und Meningeome bei Inoperabilität strahlentherapeutisch in einem hohem Prozentsatz kontrolliert werden.

Behandlungsfolgen und Nebenwirkungen

Haut

Durch die Fraktionierung und den Aufbaueffekt bei ultraharten Photonen konnten die früher sehr häufigen akuten und chronischen Reaktionen von Kutis und Subkutis deutlich reduziert werden. Schonung und Pflege der Haut in den Bestrahlungsfeldern sind aber nach wie vor notwendig.
  • Die bestrahlten Hautpartien müssen vor direkter Sonneneinwirkung und mechanischer, thermischer und chemischer Reizung bewahrt werden.

  • Von Vollbädern ist abzuraten, ein generelles Verbot der Wasseranwendung besteht jedoch nicht, sofern milde Seifen verwendet und zu hohe Temperaturen vermieden werden.

Für die radiogene Dermatitis gilt die Regel: trocken auf trocken, feucht auf feucht. Prophylaktisch und bei trockenem Erythem können indifferente, kühlende Puder angewendet werden, bei starker Austrocknung der Haut oder hochgradigen Erythemen sind Salben angebracht.
  • Feuchte Epitheliolysen werden mit Spülungen, feuchten Umschlägen, reizlosen Salbenmischungen oder Öl-in-Wasser-Emulsionen behandelt.

  • Ulzerationen sind von nekrotischem Material zu reinigen und gegen Infektionen zu schützen. Granulationsfördernde Salben können die Heilung verbessern.

  • Ausgedehnte, nicht heilende Ulzera müssen plastischchirurgisch angegangen werden.

Generell ist auf eine ausreichende Schmerzmedikation zu achten.

Schleimhaut

Mukositiden des Atem- und Verdauungstraktes können durch prophylaktische Medikation mit Spülungen und Lutschtabletten gelindert werden. Auch hier ist auf eine effiziente Schmerztherapie zu achten.
Bei der Behandlung von Tumoren im HNO-Bereich ist nach Möglichkeit eine Xerostomie durch Schonung der Speicheldrüsen bei der Bestrahlungsplanung und entsprechend sorgfältiger Lagerung des Patienten bei der Bestrahlung zu vermeiden.

CAVE:

! Eine Xerostomie ist für den Patienten sehr quälend und führt zu Geschmacksverlust, Schleimhautschäden und verstärkter Kariesbildung.

Die beste Prophylaxe gegen Osteoradionekrosen des Kiefers ist eine gründliche Zahnsanierung vor Einleitung der Bestrahlung.

Lymphödeme

Armlymphödeme nach postoperativer axillärer Strahlentherapie des Mammakarzinoms sind Kombinationsschäden durch operative Veränderungen und Radiatio. An der betroffenen Extremität ist auf Infektionsprophylaxe zu achten, insbesondere dürfen keine Infusionen angelegt werden. Eine Verbesserung des Zustands kann häufig durch Massagen zur Lymphdrainage erreicht werden.

Thorax, Abdomen und Becken

Strahlenfolgen im Bereich der Lungen und der Nieren, die mit Pneumonitiden und Fibrose bzw. Nephritiden und Schrumpfnieren einhergehen, müssen durch sorgfältige physikalische Bestrahlungsplanung soweit wie möglich vermieden werden.
  • Darmreaktionen finden sich vor allem bei vorbestehender Fixierung von Darmschlingen durch Verwachsungen.

  • Akute Enteritiden klingen meist innerhalb weniger Wochen ab, schwerwiegende Komplikationen, die eine Operation notwendig machen, sind Strikturen und Stenosen, Perforationen und Fisteln.

  • Bei Einbeziehung der Harnblase in das Bestrahlungsfeld kann es zu Zystitiden mit Dysurien, Pollakisurien und Tenesmen kommen.

  • Die gefürchtetste Komplikation ist die Entwicklung einer Schrumpfblase. Das Risiko wird durch eine Infektionsprophylaxe vermindert.

Hämatopoetisches System

Eine Einschränkung des hämatopoetischen Systems durch Strahlentherapie tritt vor allem bei Kombinationen mit Zytostatika auf.

CAVE:

! Kontraindiziert ist eine Fortsetzung der Radiatio bei Leukopenien unterhalb von 2.000 und Thrombozytopenien unterhalb von 50.000 pro μl.

Sekundärtumoren und genetisches Risiko

Die Rate von Sekundärtumoren liegt bei der Großfeldbestrahlung nach alleiniger Radiatio bei 3% und betrifft überwiegend akute myeloische Leukämien mit Latenzzeiten von 5–10 Jahren, steigt aber bei Kombination mit Zytostatika, vor allem mit alkylierenden Pharmaka, erheblich an. Eine Überbehandlung durch kombinierte Radiochemotherapie muss daher bei den Systemerkrankungen unbedingt vermieden werden.
Die Problematik des genetischen Risikos nach Strahlentherapie betrifft vor allem Patienten mit kindlichen Tumoren, Hodenkarzinomen und malignen Lymphomen. Trotz umfangreicher experimenteller und klinischer Studien sind hier noch viele Fragen offen. Als gesichert kann gelten, dass auch nach großvolumiger Strahlentherapie in der ersten Folgegeneration keine signifikant erhöhte Fehlbildungsrate nachzuweisen ist.

Als Faustregel gilt:

Eine generelle Empfehlung an behandelte Patienten, auf Kinder zu verzichten, ist nach den bisher verfügbaren Daten und nach der klinischen Erfahrung nicht gerechtfertigt.

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