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10.1016/B978-3-437-22107-1.50023-6
978-3-437-22107-1
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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.
Direkt ionisierend (geladen) | Indirekt ionisierend (ungeladen) | |
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Tumordosen bei verschiedenen Histologien mit unterschiedlicher Strahlensensibilität. Die Dosen beziehen sich auf die übliche Fraktionierung mit 2 Gy Einzeldosis, 10 Gy pro Woche.
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).
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
-
Vorbemerkungen B 9 – 1
-
Bestrahlungsplanung und dreidimensionale tumorkonforme Bestrahlung B 9 – 3
-
Spezielle Bestrahlungsmethoden B 9 – 4
-
Richtlinien zur Indikationsstellung B 9 – 7
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
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□
Die Strahlentherapie nimmt eine zentrale Stellung bei der Behandlung maligner Tumoren ein.
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□
Das physikalische Maß für die Energieabgabe von Strahlung an Materie ist die Energiedosis Gray (Gy).
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□
Die biologische Wirkung ionisierender Strahlung beruht auf direkten oder indirekten Veränderungen an biologisch aktiven Molekülen wie DNA, Enzymen und Membranbestandteilen.
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□
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.
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□
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.
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□
Die therapeutische Breite einer Bestrahlung lässt sich erhöhen, wenn die Dosis fraktioniert verabreicht wird.
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□
Tumoren verschiedener Histologie sind unterschiedlich strahlenempfindlich.
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□
Die Indikation zur Strahlentherapie ist abhängig von Histologie, Lokalisation und Ausbreitung der Erkrankung, von der Belastbarkeit des Patienten und von den Möglichkeiten alternativer Behandlungsverfahren.
B 9 – 1
Vorbemerkungen
•
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.
•
die intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT),
•
die bildgeführte Radiotherapie (image guided radiotherapy, IGRT) und
•
die stereotaktische Radiochirurgie (stereotactic body radiotherapy, SBRT).
Physikalische und technische Grundlagen
-
•
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.
•
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
•
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.
Therapie mit Protonen, Neutronen und schweren Ionen
•
Aderhautmelanomen,
•
Tumoren der Schädelbasis und
•
Weichteilsarkome.
•
kindliche Tumoren,
•
maligne Speicheldrüsentumoren und
•
Prostatakarzinome dar.
Therapie mit Radionukliden
Energie- und Äquivalenzdosis
•
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.
B 9 – 2
Strahlenbiologische Grundlagen
Biologische Effekte
•
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.
Tumorkontrolle
•
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.
•
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).
Limitierende Faktoren
B 9 – 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.
•
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.
B 9 – 4
Spezielle Bestrahlungsmethoden
Großfeldbestrahlung
•
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
Ganzkörperbestrahlung
Indikationen
Intraoperative Strahlentherapie (IORT)
Indikationen
B 9 – 5
Moderne Präzisionsbestrahlung
Stereotaktische Konvergenzbestrahlung („Radiochirurgie”)
•
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).
Indikationen
Intensitätsmodulierte Radiotherapie (IMRT)
Indikationen
Image guided Radiotherapie (IGRT) und adaptive Radiotherapie (ART)
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.
-
•
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.
•
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.
•
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.
B 9 – 6
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.
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•
Bei der intrakavitären Therapie wird das Radionuklid in präformierte Gewebshöhlen deponiert,
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•
bei der interstitiellen Therapie operativ direkt in das erkrankte Gewebe 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
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.
B 9 – 7
Richtlinien zur Indikationsstellung
•
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
•
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
•
bei strahlensensiblen, regional begrenzten Tumoren wie malignen Lymphomen und Seminomen (nach Orchiektomie).
•
Karzinome der Prostata,
•
des Larynx,
•
der Cervix uteri,
•
der Vagina,
•
des Penis,
•
der Harnblase und
•
der Haut (Spinaliome, Basaliome).
•
beim Analkarzinom und
•
beim Nasennebenhöhlenkarzinom.
•
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.
B 9 – 8
Kombination mit Chirurgie
Präoperative Bestrahlung
•
Tumorverkleinerung zur Erhöhung der operativen Chancen sowie
•
Devitalisierung des Tumors zur Vermeidung von intraoperativer Tumorzellverschleppung und damit zur Verminderung der Rezidiv- und Metastasierungsrate.
Postoperative Strahlentherapie
•
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
Strahlentherapie benigner Erkrankungen
•
chronisch degenerative Gelenkerkrankungen,
•
Keloidprophylaxe und
•
progrediente therapieresistente endokrine Orbitopathien.
B 9 – 9
Behandlungsfolgen und Nebenwirkungen
Haut
•
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.
•
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.
Schleimhaut
CAVE:
! Eine Xerostomie ist für den Patienten sehr quälend und führt zu Geschmacksverlust, Schleimhautschäden und verstärkter Kariesbildung.
Lymphödeme
Thorax, Abdomen und Becken
•
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
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
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.
Literatur
Bamberg et al., 2003
DeVita et al., 2004
Emami et al., 1991
Hall and Giaccia, 2006
Kaplan, 1980
Levitt et al., 1984
Lohr et al., 2007
Perez et al., 2003
Pohlit, 1970
Ritter et al., 1986
Wannenmacher et al., 2006
zum Winkel, 1987