MR-geführte Strahlentherapie: Präzisere Strahlenapplikation dank „Realtime-Überwachung“

2017 wurde in Heidelberg, einem der größten Radiotherapie-Zentren in Europa, mit der Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ein völlig neuartiges Hybridgerät für die Strahlentherapie in Betrieb genommen, mit dem die Behandlung vieler Krebspatienten in Zukunft revolutioniert werden könnte, denn es ermöglicht eine hochpräzise, kontrollierte „Live-Bestrahlung“. Vier Geräte sind es erst weltweit; in Deutschland wurde ein zweites Gerät für Tübingen bewilligt, dort steht der Einsatz bei Patienten unmittelbar bevor.

Für eine konventionelle Radiotherapie (z. B. stereotaktische Bestrahlung) erfolgen vorab anhand von Röntgen- und CT-Bildern eine detaillierte 3D-Planung und die Berechnung der Dosis und der Bestrahlungsfelder („virtuelle Simulation“). Das ermöglicht bereits seit einiger Zeit eine punktgenaue, hoch dosierte (ggf. fraktionierte), stereotaktisch CT-Bild-geführte Präzisionsbestrahlung, besonders auch die alleinige oder begleitende Behandlung von Tumoren oder Metastasen, die entweder chirurgisch kaum und/oder schwer chemotherapeutisch angegangen werden können. Bei der sogenannten IMRT (intensitätsmodulierte Radiotherapie) werden im Tumorgewebe variierende Strahlendosen eingesetzt. Die Herausforderung: Vor dem Start jeder bildbasierten Bestrahlung muss der Patient exakt gelagert, ggf. auch fixiert, und die Position der Strahlenfelder überprüft werden.

In dem neuen Hybridgerät sind eine Bestrahlungseinheit (Linearbeschleuniger zur Strahlenerzeugung) und ein Kernspintomograph (MRT) zur gleichzeitigen Bildgebung integriert. „Die Kombination der MR-Bildgebung mit dem Therapiegerät war eine revolutionäre physikalische und ingenieurtechnische Leistung, denn üblicherweise stört das Magnetfeld des MRTs den Teilchenbeschleuniger und umgekehrt ist die Situation im Beschleuniger nicht ideal für die Entstehung hochaufgelöster MR-

Bilder“, so Prof. Dr. Daniela Thorwarth, Leiterin der Forschungssektion Biomedizinische Physik an der Universität Tübingen. „Die Entwicklung und Etablierung dieser Medizintechnik stellt einen echten Meilenstein in der Krebstherapie dar.“ Das MRT liefert gegenüber dem CT deutlich bessere Informationen über den Tumor. So ist der sogenannte Weichteilkontrast dieser Bilder viel höher, d. h. die aktuellen Tumorgrenzen zum gesunden Gewebe lassen sich genauer erkennen. Bei heiklen Tumorpositionen, z. B. in unmittelbarer Nähe von feinen Hirnnerven, kann für die Schonung gesunder Strukturen schon ein Millimeter entscheidend sein.

Bei einer herkömmlichen bildgeführten Bestrahlung wird zwar vor dem Bestrahlungsbeginn die Tumorposition im Strahlenfeld überprüft, aber nicht immer bleibt die Lage während der Sitzung gleich. „Dies betrifft in besonderem Maße Tumoren im Brustkorb und Bauchraum, denn die Tumormasse bewegt sich durch Atmung und Darmbewegungen“, erklärt Professor Debus. „Bei der MR-geführten Strahlentherapie können wir während jeder Bestrahlungssitzung den Tumor im Auge behalten. Das Gerät reagiert in Echtzeit auf Veränderungen, die Bestrahlungsfelder werden automatisch gesteuert und angepasst. Durch die anatomisch hochpräzise Definition und Lokalisation der bewegten Tumormasse wird eine stereotaktische Bestrahlung auch in schwierigen Situationen möglich. Das System behält den Tumor während der ganzen Sitzung im Fokus und setzt kurz mit der Bestrahlung aus, wenn Tumor aus dem Feld rutscht – und trifft kein gesundes Gewebe. Das ermöglicht eine präzisere Bestrahlung des Tumors“.

Therapieanpassung durch biologisch-funktionelle Präzision
Weitere Vorteile des MRTs sind Informationen zum Tumorinneren, nämlich über die aktuelle Durchblutung und seine Stoffwechselaktivität. Schlecht durchblutete Bezirke mit geringerer Sauerstoffversorgung sind weniger strahlensensibel und benötigen daher eine höhere Strahlendosis. So kann mit der MR-geführten Strahlentherapie die intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) weiter optimiert werden. Auch Aussagen zum unmittelbaren Ansprechen des Tumors auf die Bestrahlung werden möglich sein.

Die klinische Anwendung an Patienten erfolgt zunächst ausschließlich innerhalb von Studien. Es soll möglichst genau spezifiziert werden, welche Erkrankungsgruppen von der neuen Technologie am meisten profitieren. „Für die Patienten gibt es im Prinzip nur Vorteile“, so Prof. Debus, „allerdings sind zurzeit der Aufwand und die Kosten eine Herausforderung für den Einzug der neuen Technik in die klinische Routine – ein Gerät kostet 8,1 Millionen Euro.“ Wegen der aufwändigen Abläufe sind außerdem die einzuplanenden Behandlungszeiten länger – die Bestrahlung mit dem Hybridgerät ist etwa dreimal so zeitintensiv wie mit der bisherigen Technik.

„Dennoch erwarten wir durch die MR-geführte Strahlentherapie einen Paradigmenwechsel. Für viele Patienten werden sich die Therapieergebnisse weiter verbessern, und das bei weniger Nebenwirkungen und ohne zusätzliche Strahlenbelastung.“

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