Strahlentherapie Wie präzises Tumortracking neue Perspektiven erschließt

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Eine neue Technologie für die Strahlentherapie kombiniert Thermaloberflächen- und Röntgentracking mit moderner Software. Dies ermöglicht Ärzten, Tumore selbst dann millimetergenau zu bestrahlen, wenn sie sich bewegen – beispielsweise im Falle von Lungenkrebs.

Krebs zählt nach wie vor zu den häufigsten Todesursachen. Allein in Deutschland sterben laut Statistischem Bundesamt jährlich über 200.000 Menschen daran – 45.000 davon an Lungenkrebs, der damit als eine der tödlichsten Krebsarten gilt. Neben operativen Maßnahmen und Systemtherapie, zu der die Chemo- und Immuntherapie gehören, spielt v. a. die Strahlentherapie eine entscheidende Rolle bei der Behandlung von Lungenkrebs. Bei dieser Therapieform werden der Tumor oder einzelne Metastasen gezielt ionisierender Strahlung oder Teilchenstrahlung ausgesetzt, um das Erbgut der Krebszellen zu schädigen und ihr Wachstum zu verhindern. Gerade in Kombination mit immuntherapeutischen Maßnahmen lässt sich der Heilungsprozess so erheblich verbessern.

Das Medizintechnik-Unternehmen Brainlab hat eine Technologie entwickelt, die verschiedene Tracking-Methoden kombiniert und so eine submillimetergenaue Bestrahlung ermöglicht. Denn eine zentrale Herausforderung bei der Strahlentherapie ist, dass die zellschädigende Wirkung der Strahlung nicht spezifisch ist und auch gesunde Zellen schädigt. Doch Tumore, die sich etwa in der Lunge befinden, bewegen sich beim Atmen mit. Auch Patienten bewegen sich während der Behandlung eventuell leicht. Um trotzdem alle veränderten Zellen zu erfassen, wird bei der gängigen Strahlenbehandlung ein kleiner Sicherheitssaum um den Tumor mitbestrahlt. Die Fehlstrahlung lässt sich nur reduzieren, indem der Tumor präzise verortet und der Behandlungsstrahl zielgenau ausgerichtet wird. Hier setzt Brainlab mit seiner Technologie an. Das raum- und röntgenbasierte Überwachungssystem „ExacTrac Dynamic“ besteht aus einer Trackingkameraeinheit, zwei stereoskopischen Röntgenröhren, dazugehörigen Detektoren sowie einem Steuercomputer inklusive Software. Es lässt sich in Ergänzung zu den Bestrahlungsgeräten verschiedener Hersteller installieren.

Die Kombination aus thermaloberflächen- und röntgenbasierter Überwachung ermöglicht präzisere Bestrahlung

Die eingesetzte Thermaloberflächen-Kameratechnologie basiert auf einer 4D-Thermalkamera, die die Wärmesignatur der behandelten Patienten mit der rekonstruierten 3D-Oberflächenstruktur korreliert. Zu diesem Zweck erfasst sie 300.000 3D-Oberflächenpunkte und ergänzt sie mit dem zeitgleich erzeugten Wärmesignal. Dies erweitert die Positionsüberwachung um eine neue Dimension.

Daneben kommt Echtzeit-Röntgen-Tracking zum Einsatz, das die innere Anatomie der Patienten visualisiert und eine genaue Positionsverifizierung ermöglicht. Hierbei setzt die Lösung jetzt auf größere Detektoren als Vorgängermodelle, wodurch mehr anatomische Strukturen erfasst werden können. Dies erleichtert den behandelnden Ärzten die Orientierung. Im Vergleich zu den Vorgängergenerationen profitiert die Röntgenüberwachung von ExacTrac Dynamic zudem von einem optimierten Weichgewebe-Kontrast und einer verbesserten Auslesegeschwindigkeit. Bei beweglichen Zielen, wie etwa in der Lunge befindlichen Tumoren, verhindert dies Unschärfeeffekte. Die eingesetzten Röntgenröhren verfügen des Weiteren über eine höhere Wärmekapazität und unterstützen dadurch eine stärker automatisierte Hochfrequenz-Bildgebung.

Anhand der kombinierten Daten aus Thermaloberflächen- und Röntgentracking kann die verwendete Software die Position des Tumors in Echtzeit bestimmen. Auf diese Weise lässt dieser sich submillimetergenau bestrahlen.

Schonendere Bestrahlung bei Brustkrebspatientinnen

ExacTrac Dynamic lässt sich im Rahmen verschiedener indikationsspezifischer Workflows einsetzen. Dazu zählt auch Deep Inspiration Breath Hold (DIBH). Dieses Verfahren hat sich bei der Behandlung von Brustkrebspatientinnen bewährt und basiert darauf, dass sich der Abstand zwischen Brustwand und Herz während der tiefen Einatmung vergrößert. Wird nur in dieser Atemphase bestrahlt, sinkt das Kardiotoxizitätsrisiko. Da die Atmung jedoch bei jedem Menschen unterschiedlich ausfällt, ist es für die Effektivität dieses Vorgehens essenziell, die innere Anatomie während der Atemanhaltephase zu verifizieren. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Herz auch tatsächlich weit genug von der Brustwand entfernt ist. Die vierdimensionale Thermaloberflächen-Kameratechnologie von ExacTrac Dynamic ermöglicht dies, indem sie Körperoberfläche und Atmung der Patientinnen in Echtzeit erfasst. So ist eine herzschonendere Bestrahlung möglich und das Risiko für Spätfolgen sinkt.

Präzise Technologie für effizientere Behandlung

Bei der Behandlung von Lungentumoren dürfte es die erzielte Präzision erlauben, wesentlich höhere Strahlendosen zu nutzen und zugleich umliegendes Gewebe zu schonen. Die Behandlung wäre dadurch effektiver, sodass weniger Sitzungen möglich wären – teils nur noch eine einzige. Zugleich würde sich die damit verbundene Belastung für die Patienten verringern, was dazu beitragen kann, die Lebensqualität zu verbessern. Aufgrund der schonenderen Bestrahlung kann die Methode diese Therapieform auch für Menschen mit Vorerkrankungen möglich machen. Bei alledem verspricht sie, den Workflow für Ärzte und Klinikpersonal zu vereinfachen, da der automatisierte Prozess weniger fehleranfällig wäre und aufgrund der effektiveren Behandlung weniger Termine koordiniert werden müssen. Dies würde es darüber hinaus ermöglichen, mehr Patienten im Rahmen der vorhandenen Kapazitäten zu behandeln.

Neue Relevanz der Strahlentherapie

Nicht zu unterschätzen sind darüber hinaus die Chancen der neuen Technologie für den Stellenwert der Strahlentherapie in der Krebsbehandlung insgesamt. War die Bestrahlung in der Vergangenheit für viele Ärzte Mittel zur palliativen Symptomlinderung, wird sie dank moderner, präziser Technologien wie der geschilderten zu einer viel genutzten Behandlungsmethode mit guten Heilungschancen avancieren. Bei gutartigen Hirntumoren etwa kommt Radiochirurgie bereits in mindestens jedem zweiten Fall zum Einsatz. Über 1.000 Krebszentren weltweit verwenden die Exac-Trac-Technologie bereits zur Behandlung von Tumoren.

Daten und Technologien bestmöglich nutzen

Potenzial liegt auch im Bereich der Vorsorge. So könnte es die präzisere Bestrahlung ermöglichen, bereits sehr kleine Tumore in frühen Stadien zu behandeln. Dies dürfte die Heilungschancen steigern und könnte in Verbindung mit entsprechender Aufklärungsarbeit dazu beitragen, mehr Menschen dazu zu motivieren, Vorsorgeuntersuchungen wie Lungenscreenings wahrzunehmen.

Einsatz des Systems in der Berliner Charité

Dieser Artikel ist zuerst erschienen auf unserem Schwesterportal www.healthcare-digital.de.

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