Implementierung innovativer Techniken – helikale Bestrahlung (TomoTherapy®), roboterassistierte Radiochirurgie (CyberKnife®) und volumetrische Arc-Therapie (Rapid Arc®) – in die radioonkologische Therapie zur Anwendung bei Ganzkörper-/ Knochenmarkbestrahlung und lokal fortgeschrittenem Zervixkarzinom

Abstract

Einleitung: Am Beispiel des Zervixkarzinoms und der Leukämie wird die Entwicklung neuer Konzepte auf der Basis innovativer radioonkologischer Therapien dargestellt. Ziel ist, die therapeutische Breite etablierter Therapieverfahren mittels neuer Technologien wie des CyberKnife® (CK) und der helikalen TomoTherapy® (HT) zu verbessern. Methode: Zervixkarzinom: Elf Patientinnen erhielten eine primäre Radiochemotherapie. Zusätzlich zur perkutanen Strahlentherapie erfolgte statt der Brachytherapie (BT) eine CK- Behandlung. Die Basis der vorliegenden Untersuchung umfasst Planvergleiche: CK-Methoden, RRS70 und RRS25 (70% oder 25% tumoreinhüllende Isodose entspricht 30 Gy Gesamtdosis), wurden intraindividuell mit BT-geplanten (BTRRS) und mit abgestrahlten Referenz-Standard-Plänen (BTref) verglichen und GEC-ESTRO- Standardvorgaben gegenüber-gestellt. Leukämie: Zehn Kinder bzw. Jugendliche erhielten eine HT-Ganzkörperbestrahlung (total body irradiation, TBI). In systematischen parametrischen Planungsstudien wurden optimale Sätze von Steuerungsparametern gesucht, welche klinische Anforderungen an Dosisverteilungen unter erträglichen Bestrahlungszeiten erlauben. Des Weiteren waren Fragen nach Unterdosierung, Lagerungs- und Bewegungsunsicherheiten, maximaler Patientengröße und Qualitätssicherung zu beantworten. Hierfür wurden Verfahrensweisen entwickelt und mittels Phantomexperimenten evaluiert. Ergebnisse: Zervixkarzinom: Die CK-Radiochirurgie wurde in die kleinvolumige, hoch-konformale Behandlung von Zervixkarzinomen als BT-Emulation, eingeführt. RRS70 zeigte eine klinisch akzeptable Methode mit besserer Risikoorganschonung und höherer Konformität, aber nicht der besseren Normalgewebsschonung als die BT. Leukämie: Die HT-TBI konnte in die klinische Routine implementiert werden. Die Zielvolumenvorgab D95% > 11,4 Gy wurde für alle zehn Patienten eingehalten. Die Lungenschonung Dmean < 10 Gy konnte mit vernachlässigbaren Abweichungen eingehalten werden. Optimale Bestrahlungsparameter/-verfahren, wurden gefunden. Diskussion: Zwei neue, sehr unterschiedliche Technologien wurden bezüglich verschiedener onkologischer Erkrankungen evaluiert. Für die CK Zervixkarzinom BT-Emulation werden Langzeitbeobachtungen notwendig sein, um die Methode als onkologisch mindestens gleichwertige und ggf. schonendere Methode neben der BT zu etablieren. Die HT-TBI liefert eine valide Alternative zur konventionellen beschleunigergestützten TBI. Sie bietet die Möglichkeit für eine selektive Organschonung und kann so Spätnebenwirkungen reduzieren helfen.

Introduction: using cervical cancer and leukemia as an example, the development of new treatment concepts based on innovative radio-oncological therapies are discussed here. The goal is to improve on the therapeutic spectrum of established therapeutical procedures using newer technologies such as the CyberKnife® (CK) and the helical TomoTherapy® (HT). Methods: cervical cancer: eleven patients were treated with primary radiochemotherapy. In addition to percutaneous radiation therapy, CK-treatment was carried out instead of the Brachytherapy (BT). The basis of the current study encompasses a treatment-plan-comparison: CK-methods, RRS70 and RRS25 (70% or 25% tumor- enveloping isodose is equal to a total dose of 30 Gy) with BT were planned on an intra-individual basis (BTRRS), compared to exposed reference-standard- plans (BTref) and aligned with GEC-ESTRO standard guidelines. Leukemia: ten children or juveniles received HT total body irradiation (TBI). Systematic, parametric planning-studies were used to establish the optimal control parameters with which the clinical demands for dose-distribution within tolerable exposure times were achieved. Further questions regarding under- dosing, positioning- and movement- uncertainties, maximal patient size and quality assurance were investigated. To this end, procedures were established and evaluated using phantom experiments. Results: cervical cancer: the CK- radiosurgery was introduced into the small-volume, highly conformal treatment of cervical cancer as a BT emulation. RRS70 showed a clinically acceptable method with better sparing of high-risk organs and higher conformity, but without better sparing of normal tissue as compared to BT. Leukemia: the HIT- TBI could be implemented in the normal clinical routine. The target volume D95% > 11.4 Gy was achieved for all ten patients. Pulmonary sparing Dmean < 10 Gy could be attained with insignificant deviations from the target values. Optimal irradiation and procedural parameters were found. Conclusions: two new, different technologies were evaluated with regard to two separate oncological diseases. Regarding CK cervical cancer BT-emulation, long-term studies will be necessary to establish the method as being comparable oncologically to and possibly kinder than BT. HT-TBI delivers a valid alternative to conventional, acceleration-supported TBI: it offers the possibility for selective organ sparing and can help to reduce late-onset complications.