DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Tumortherapie mit Röntgenstrahlen
Dr. Bernhard Steinbauer, Abt. 1.54
Die Strahlentherapie gehört mittlerweile zum Standardrepertoire bei der Behandlung zahlreicher Tumore;
dabei bezeichnet der Begriff Strahlentherapie heute vor allem die örtlich eng begrenzte Anwendung
hochenergetischer Strahlen, meist Röntgenstrahlen, auf den Tumor. Durch Schädigung der Erbsubstanz
(DNS) werden bösartige Zellen zum Absterben oder um ihre Fortpflanzungsfähigkeit gebracht. Die
apparativen Fortschritte, wie sie sich auch in den Patentanmeldungen der letzten Jahre am DPMA im IPC-
Bereich A61N 5/10 widerspiegeln, liegen dabei in einer möglichst genauen Begrenzung des Strahls auf
das Tumorgewebe, insbesondere bei benachbarten Risikostrukturen wie Nervenbahnen, in der
rechnergestützten Bestrahlungsplanung sowie in einer möglichst genauen Erfassung und
Berücksichtigung möglicher Positionsänderungen des Patienten.
1. Definition, Abgrenzung
Strahlentherapie umfasst die Verwendung ionisierender,
hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung bei
gutartigen und bösartigen Erkrankungen. Typische
Beispiele gutartiger Erkrankungen sind Fersensporn,
Tennisellenbogen oder Gelenkarthrosen. Unter den
bösartigen Erkrankungen werden Tumoren sehr häufig
bestrahlt, hierbei etwa gleich häufig palliativ
(schmerzlindernd) und kurativ (heilend); bei kurativem
Einsatz oft auch unterstützend (adjuvant) zu anderen
Behandlungen wie Operation und Chemotherapie [1].
Die Anwendung legt die eingebrachte Gesamtdosis fest:
bis zu 10 Gy bei gutartigen Erkrankungen [2] (1 Gy = 1
Gray = 1 J Strahlungsenergie / kg bestrahltes Gewebe),
45-60 Gy adjuvant bei Tumoren bzw. 60-80 Gy in
Teilbehandlungen (Fraktionen) zu 1,8-2 Gy bei reinen
Strahlenbehandlungen von Tumoren.
Der vorliegende Artikel beschränkt sich auf die
Teletherapie, d.h. die Bestrahlung des Körpers mit einer
entfernt liegenden Quelle; im Gegensatz dazu wird bei der
Brachytherapie ein Strahler (ein radioaktives Präparat
oder eine miniaturisierte Röntgenquelle, vgl. DE 10 2005
056 066 B3) direkt in die Nähe der krankhaften Stelle in
den Körper eingebracht. Von den verschiedenen
Realisierungen der Teletherapie wird wiederum nur die
Verwendung von Gamma-Strahlung, d.h. energiereicher
Röntgenstrahlung behandelt. Eine Übersicht über die
Teletherapie mit Teilchenstrahlen (Ionen- oder
Protonenstrahlen) findet sich in der letzten Ausgabe der
Erfinderaktivitäten des DPMA [3].
2. Funktionsweise der Röntgenbestrahlung
2.1. Absorptionsmechanismen
Der Absorptionsmechanismus und damit mittelbar die
Wirkungsweise von photonischer Strahlung in
biologischem Gewebe hängt stark von der Energie der
Strahlung ab (Figur 1; vgl. auch [6], Kap. 1.4.9).
Figur 1: Linearer Schwächungskoeffizient µ(E) von photonischer
Strahlung in Wasser als Näherung für die Wechselwirkung mit
biologischem Gewebe. Für Energien bis etwa 50 keV dominiert
der Photoeffekt, über ca. 5 MeV die Paarbildung; dazwischen liegt
ein Bereich, in dem Photonen vor allem durch den Compton-
Effekt absorbiert werden (nach [6]).
Für Energien bis etwa 50 keV überwiegt der
photoelektrische Effekt, d.h. die Ionisierung von Atomen
über eine Anregung von Elektronen aus inneren Schalen.
Bei über 5 MeV trägt hauptsächlich die Paarbildung zur
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