Medizinphysik Radio-Onkologie

Als angewandte Wissenschaft ist die Medizinphysik eng mit dem rasanten Fortschritt der Medizin verbunden. Insbesondere die Strahlentherapie von Tumorpatienten und -patientinnen hat sich in den letzten 20 Jahren zu einer hochspezialisierten Therapieform entwickelt, die mit einem grossen technologischen Aufwand die Behandlung von Patienten sicherstellt.

Die Medizinphysik trägt die Verantwortung für alle technischen Aspekte der Behandlung. Sie berät den Arzt, die Ärztin bei der Wahl der Behandlungsmethode und sie führt die aufwändige computergestützte Therapieplanung durch. Für eine sichere Behandlung unserer Patientinnen und Patienten wird die korrekte Anwendung des Therapieplans kontinuierlich überwacht und durch sorgfältige Tests und Messungen der erzeugten Strahlung sichergestellt.

Die Medizinphysik evaluiert und implementiert auch laufend neue Verfahren und Methoden, um dem Patienten, der Patientin den neuesten Stand der Technologie zugute kommen zu lassen. Am Stadtspital Triemli sind als kombinierbare, moderne Behandlungsmethoden im Einsatz:

Bildgestützte Radiotherapie (IGRT)

Optimale Positionierung - optimale Resultate

Linearbeschleuniger
Bestrahlungsgerät (Linearbeschleuniger) mit seitlich befestigten Bildgebern (On Board Imaging, OBI) für planare Röntgenaufnahmen und Computertomogramme in Behandlungsposition.

Die bildgesteuerte Bestrahlungstherapie (IGRT - Image-Guided Radiation Therapy) wird mit modernen Bestrahlungsgeräten, sogenannten Linearbeschleunigern, durchgeführt.

Die neue Generation von Linearbeschleunigern erlaubt es, neben der Durchführung der eigentlichen Strahlentherapie sowohl konventionelle Röntgenbilder wie auch Computertomogramme des Patienten, bzw. der Patientin zu erstellen, um die für die Behandlung optimale Positionierung des Patienten gewährleisten zu können.

Eine exakte Positionierung erlaubt es uns, die Bestrahlung fokussierter und damit nebenwirkungsärmer durchzuführen. Durch die Integration der Bildgebung in die Bestrahlungsgeräte ist die Durchführung der Kontrollaufnahmen schnell und unkompliziert möglich: Maximaler Patientenkomfort für optimale Bestrahlungsresultate.

Beispiel einer - für die Prostatabehandlung spezialisierten - Lagerungskontrolle

Lokale Bestrahlung eines Prostatakarzinoms
Auf dem Bild links (Ansicht von vorne) sind die implantierten Marker in der Prostatadrüse gut sichtbar. Im mittleren Bild (Querschnitt Beckenboden) und rechts (seitliche Ansicht) ist der zu bestrahlende Bereich farbig markiert.

Die Prostata ist ein Organ, dessen Position sich in Abhängigkeit von Blasen- und Rektumsfüllung relativ zur Knochenstruktur verändern kann. Durch einen kleinen Eingriff kann die Prostata mit Bild-Markern versehen werden, deren Position relativ zur Prostata konstant bleibt. Diese Marker sind auf den Röntgen-Aufnahmen deutlich sichtbar (siehe Abbildung links) und werden dazu benutzt, das Zielvolumen Prostata (welches auf den Röntgenaufnahmen nicht gut identifizierbar ist) optimal zu den Bestrahlungsfeldern auszurichten. Damit wird es möglich, die Bestrahlung präziser (mit einem kleineren Sicherheitsbereich um das Zielorgan) durchzuführen. Die Strahlenbelastung für Rektum und Blase kann so möglichst klein gehalten werden und Nebenwirkungen treten weniger stark auf.

Intensitätsmodulierte volumetrische Rotationsbestrahlung (VMAT)

Schnell - präzise - gewebeschonend

Beispiel einer intensitätsmodulierten volumetrischen Rotationsbestrahlung
Querschnittsbild im Bauchbereich: Das Beispiel zeigt, wie durch Einsatz der Rotationsbestrahlungstechnik gesunde Organe - hier z.B. die linksseitige Niere (gelb) - optimal ausgespart werden können (rosa: Behandlungsliege). Die hohe Dosis (rötlicher Farbton) ist im Planungszielvolumen konzentriert und nimmt nach aussen hin ab.

Bei der Rotationsbestrahlung (VMAT - Volumetric Intensity Modulated Arc Therapy, deutsch auch «Volumen-intensitätsmodulierte Roations-Therapie») handelt es sich um eine hochkonformale Bestrahlung eines Zielvolumens bei gleichzeitiger Schonung von Risikoorganen.

In weniger als einer Minute können komplexe Tumorgebiete effizient und unter grösstmöglicher Schonung vom umgebenden gesunden Gewebe und von Organen bestrahlt werden (siehe Abbildung).

Aufgrund der Eigenschaften ergeben sich zwei wesentliche Anwendungsgebiete für VMAT: Einerseits die kurative Bestrahlung von schwierigen, innerhalb von gesunden Organen eingebetteten Zielvolumen, und andererseits die Bestrahlung von Patienten und Patientinnen, deren Liegezeit am Bestrahlungsgerät schmerzbedingt sehr kurz sein muss.

Atemgesteuerte Bestrahlung («Gating»)

Bestrahlung im richtigen Moment

Beispiel "Gating", Bestrahlung der rechten Brust.
Atemgetriggerte Bestrahlung beim Mamma-Karzinom (Querschnittansicht des Brustkorbs): (a) ohne Berücksichtigung der Atmung und (b) mit Berücksichtigung der Atmung. Der vergrösserte Abstand zwischen hoher Dosis (gelb-rötlicher Bereich) und dem Herzen ist deutlich erkennbar.

Die Organe und Körperteile des Brust- und Bauchraums bewegen sich teilweise stark mit der Atmung. Um eine möglichst schonende und zielgerichtete Bestrahlung zu ermöglichen, werden solche Zielorgane immer zu jenen Zeitpunkten bestrahlt, in welchen sich das Ziel in einer optimalen, vordefinierten Position befindet (bei der Brust z.B. bei einer möglichst grossen Entfernung zum Herzen, also im eingeatmeten Zustand). Die Brustkorb-Position wird dabei über Infrarot-Reflektoren und -Detektoren bestimmt; der Bestrahlungszeitpunkt wird über die Brustkorbposition definiert.

Gating stellt sicher, dass das Zielorgan die verschriebene Strahlendosis erhält und Nebenwirkungen durch die Bestrahlung von gesundem Gewebe minimiert werden.

4D-Planung

Den Bewegungsrahmen einzelner Organe und Strukturen festhalten

vierdimensionales CT
CT mit präziser Erfassung der Bewegung von Leber und Nieren: Zwischen Ausatmen (die Position der Niere ist schwach blau konturiert) und Einatmen (Leber dunkelrot, Niere intensivblau) bewegen sich die Organe mehrere Zentimeter.

Für die vierdimensionale Planung wird zunächst eine 4D-Computertomographie durchgeführt, d.h. ein zeitlich aufgelöstes Computertomogramm erstellt. Das 4D-CT ermöglicht es dem Arzt, den Bewegungsrahmen des Bestrahlungsziels ebenso zu berücksichtigen wie die Beweglichkeit der zu schonenden Strukturen und Organe. Mit diesem Wissen kann eine individuelle optimierte Bestrahlungsplanung durchgeführt werden. Bei Bedarf kann basierend auf den 4D-Aufnahmen eine atemgesteuerte Bestrahlung verordnet werden. 

Stereotaktische Bestrahlung (SBRT)

Die nicht-invasive Alternative zur chirurgischen Tumorentfernung

SBRT-Bestrahlungsplan
Beispiel einer Dosisverteilung eines SBRT-Bestrahlungsplans

Die extrakraniale stereotaktische Bestrahlung (engl.: stereotactic body radiation therapy, SBRT) ist eine Technik zur Behandlung kleiner Tumoren (Grössenordnung zwischen 1 und 5 cm) in wenigen, hochdosierten Bestrahlungssitzungen.

SBRT ist eine nicht-invasive, ambulant durchführbare Alternative zur chirurgischen Entfernung eines Tumors. Wichtige Indikationen sind das Frühstadium des Bronchuskarzinoms, Lungen- und Lebermetastasen. SBRT ermöglicht eine effektive Therapie auch für jene Patientinnen und Patienten, die aufgrund von schlechter Lungenfunktion oder zusätzlicher Krankheiten nicht operierbar sind.

Ein SBRT-Bestrahlungsplan basiert auf einem 4D-Computertomogramm, über welches die Lage des Tumors und die Tumorbewegung bestimmt wird. Zur Schonung der Haut und des umgebenden Gewebes erfolgt die Bestrahlung aus vielen Einstrahlrichtungen (siehe Abbildung). Aufgrund der hohen Strahlen-Einzeldosen sind erhöhte Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen: präzise Lagerung, Bildgebung und Überwachung der Atmung bilden die Basis für den Behandlungserfolg.

Leitung und Team Medizinphysik

Medizinphysiker, Medizinphysikerinnen

  • Dr. rer. nat. Peter Pemler
    Radioonkologie-Klinikinformationssystem, Therapieplanung, Gating
    Telefon 044 416 35 70
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  • Dr. Federico Hasenbalg
    IGRT, Stereotaxie, Gerätemanagement
    Telefon 044 416 35 71
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  • Dr. techn. Thomas Buchsbaum
    Therapieplanung, IGRT, Gating
    Telefon 044 416 35 72
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  • Käthy Haller
    Dosimetrie, HDR-Brachytherapie, Qualitätssicherung
    Telefon 044 416 35 73
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  • Claudia Erckes, dipl. Ing.
    Interstitielle Brachytherapie, dermatologische Röntgentherapie, Qualitätssicherung
    Telefon 044 416 35 74
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Mediziningenieurin

  • Stefanie Caride, B.Sc.
    Radioonkologie-Klinikinformationssystem, Therapieplanung, Qualitätssicherung
    Telefon 044 416 35 75
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Dosimetristen, Dosimetristinnen

  • Thomas Dossenbach
    Therapieplanung,
    Qualitätssicherung
    Telefon 044 416 35 77
  • Gabriela Rüthemann
    Therapieplanung
    Telefon 044 416 35 78