DPMA - Erfinderaktivitäten 2006/2007

Stellung bezüglich der schwenkbaren Strahlenquelle
(Gantry) gebracht. In der Gantry wird der Röntgenstrahl
erzeugt, indem zuerst ein Elektronenstrahl stark
beschleunigt und auf ein metallisches Target gelenkt wird;
beim abrupten Abbremsen der Elektronen entsteht ein
breites, kontinuierliches Röntgenspektrum
(Bremsstrahlung), dessen Maximalenergie durch die
kinetische Energie der Elektronen gegeben ist. Der
Röntgenstrahl tritt aus dem Behandlungskopf (11) aus und
durchläuft zunächst ein oder mehrere strahlformende
Elemente (13), z.B. einen Kollimator zur lateralen
Strahlbegrenzung oder einen Absorber zur
ortsabhängigen Energieabschwächung, um exakt der
zuvor berechneten optimalen Bestrahlungsdosis zu
entsprechen (s.u.).
Das Bremsstrahlungsspektrum kann bei Bedarf monochromatisiert
werden (US 2005 / 0259787 A1), wenn auch unter
Verlust eines großen Teils seiner Intensität; allerdings
stellt die Energiedispersion und die daraus resultierende
ungleichmäßige Strahlabschwächung nur in Spezialfällen
ein Problem dar ([7], [4]).
Entsprechend der im Behandlungsplan festgelegten
Aufteilung der Gesamtdosis auf Teildosen wird nun unter
verschiedenen Winkeln bestrahlt. Hierbei dreht sich die
Gantry um den Patienten, wobei für jeden
Bestrahlungswinkel Kollimatoren und Absorberelemente
unter Berücksichtigung der relativen Lage und Geometrie
des Tumors neu eingestellt werden.
3.2. Konforme Bestrahlung aus mehreren
Richtungen (CRT)
Die Begrenzung des Strahlquerschnitts auf den aktuellen
Tumorquerschnitt durch Kollimatoren sowie eine
richtungsabhängige Bestrahlung stellen – neben einer
Computer-gestützten Planung (s.u.) – wichtige Schritte
dar, um den Strahleneintrag im Tumor zu maximieren und
im gesunden Gewebe zu minimieren bzw. so zu verteilen,
dass dort die Strahlenschäden die Regenerationsfähigkeit
nicht übersteigen.
Ersteres wird sehr flexibel mit einem Multilamellen-
Kollimator (MLC; Figur 3) erreicht, bei dem eine Vielzahl
eng aneinanderliegender Metall-Lamellen auf zwei
gegenüberliegenden Bänken angeordnet ist. Die einzelnen
Lamellen werden mittels individueller Stellantriebe so
verfahren, dass der durchgelassene Strahl der aktuellen
Querschnittsfläche des Tumors aus Sicht der Bestrahlungseinheit
entspricht (vgl. DE 195 36 804 A1). Der
Strahlquerschnitt ist somit konform mit dem Tumor; die
Technik heißt daher konforme Radiotherapie (CRT).
Hierbei werden die vorab ermittelte Tumorgeometrie, der
Ort des Tumors im Patienten, die aktuelle Position und
Orientierung des Patienten sowie die Strahleigenschaften
und der aktuelle Abstand des Kollimators zum Tumor
berücksichtigt.
Figur 3: Prinzipskizze eines Multi-Lamellen-Kollimators (MLC)
zur Tumor-konformen Strahlbegrenzung (aus DE 199 05 823 C1).
Die strahlblockenden Lamellen werden einzeln durch
automatisierte Antriebe so verfahren, dass der durchtretende
Strahl immer dem zu bestrahlenden Querschnitt (18) des
dahinterliegenden Tumors entspricht.
Der nächste Schritt besteht darin, den Tumor aus
unterschiedlichen Richtungen zu bestrahlen (Figur 4), um
die in gesundes Gewebe eingebrachte Dosis
auszuschmieren, während sie sich im Tumorvolumen
addiert – und nur dort die kritische Intensität übersteigt
(Figur 4). Hierbei wird der Kollimator für jede Gantry-
Stellung unter Berücksichtigung der oben genannten
Parameter an die neue projizierte Tumorfläche angepasst.
Für eine bessere Tumorabdeckung können die zentralen
Bereiche des Kollimators kleinere Lamellenbreiten
aufweisen (DE 196 39 861 A1); konkave (eingestülpte)
Geometrien werden mit einem zweidimensionalen
Lamellengitter erfasst (DE 698 13 502 T2). Eine Leckage
zwischen den einzelnen Lamellen vermeidet man durch
eine geschickte Geometrie (DE 103 40 617 A1, US 5 438
454 A), eine zusätzliche Drehung des Kollimators erhöht
seine Flexibilität (DE 102 50 378 A1, DE 101 40 100 A1).
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