Die Strahlentherapie stellt in der Tumortherapie neben der Operation und der medikamentösen Therapie eine wichtige Behandlungsoption dar. Im Folgenden sollen die aktuellen Entwicklungen in der Strahlentherapie dargestellt werden.

Intensitätsmodulierte Radio­therapie (IMRT)

Die Entwicklung und Etablierung der intensitätsmodulierten Radiotherapie in den 90er Jahren hat ganz wesentlich dazu beigetragen, dass die Strahlentherapie heute in vielen Fällen sehr schonend ist.

Bei der IMRT erfolgt die Bestrahlung aus mehreren Richtungen, im Gegensatz zur konventionellen Radiotherapie, über eine Vielzahl von Bestrahlungsfeldern. Die Felder werden vor dem Austritt aus dem Bestrahlungsgerät mittels Bleilamellen individuell geformt. Durch die Überlagerung der Einzelfelder aus den verschiedenen Einstrahlrichtungen werden inhomogene Dosisintensitätsverteilungen erzeugt. Das Ziel der Bestrahlungsplanung besteht darin, durch die Verwendung einer Vielzahl dieser inhomogenen Felder in einem Behandlungsvolumen die Dosis der Form des Tumors möglichst exakt anzupassen und empfindliche Organe oder Normalgewebsstrukturen in unmittelbarer Nachbarschaft des Tumors auszusparen. So kann z. B. im Kopf-Hals-Bereich durch eine Schonung einer oder beider Ohrspeicheldrüsen eine dauerhafte Mundtrockenheit vermieden werden.

In anderen Fällen ermöglicht die IMRT bei vergleichbarer oder reduzierter Toxizität eine Dosissteigerung innerhalb des Tumors und damit eine Verbesserung der Tumorkontrolle. So konnte bei Patienten mit Prostatakarzinom in Studien gezeigt werden, dass durch eine IMRT nicht nur die Wahrscheinlichkeit für schwere Nebenwirkungen am Enddarm auf lediglich 1-2 % gesenkt werden kann.

Image guided radiotherapy (IGRT)

Die IMRT wird zunehmend in Verbindung mit einer Bildsteuerung als sog. image guided radiotherapy (IGRT) durchgeführt. Bei der IGRT werden vor der Bestrahlung Röntgenbilder oder CT-Bilder der zu bestrahlenden Körperregion angefertigt und die Abweichung der Istposition des Tumors von der Sollposition berechnet. Bestrahlungsgeräte der neuesten Generation verfügen neben den EPIDs (electronic portal imaging devices) zusätzlich über integrierte Cone-Beam-Computertomografen (CB-CT), die unmittelbar vor der Bestrahlung am bereits gelagerten Patienten eine Volumenbildgebung ermöglichen und eine softwaregestützte Korrektur der Lagerung vor der Strahlapplikation erlauben. Die Sicherheitsabstände, die bei jeder Bestrahlung für mögliche Lagerungsungenauigkeiten und unwillkürliche Bewegungen während der Bestrahlung eingeplant werden müssen, können durch die Verwendung von image guidance reduziert werden, benachbartes gesundes Gewebe kann geschont werden. Auf diese Weise können die Füllungszustände von Harnblase und Enddarm während einer Bestrahlung der Prostata beim Prostatakarzinom überwacht werden, sodass die Sicherheitsabstände um mehrere Millimeter reduziert werden können. Werden während einer IMRT eine Vielzahl von Bestrahlungsparametern kontinuierlich verändert, ohne dass die Bestrahlung vor jeder Veränderung unterbrochen werden muss, kann die Bestrahlungszeit für den Patienten zudem verkürzt werden und Bewegungsungenauigkeiten weiter reduziert werden.

Rahmenlose Stereotaxie

Hochpräzise Bestrahlungsechniken wie die stereotaktische Radiochirurgie oder die fraktionierte stereotaktische Radiotherapie werden seit mehr als 20 Jahren in spezialisierten Einrichtungen zur Behandlung von Hirntumoren eingesetzt. Damit die erforderliche Präzision von < 1 mm erreicht werden konnte, mussten Patienten lange Zeit minimalinvasiv in stereotaktischen Ringsystemen oder aber in unbequemen rigiden Maskensystemen fixiert werden. Durch die Integration der image guidance können heute radiochirurgische Maßnahmen sowohl intracraniell als auch extracraniell (z. B. bei Lungen- oder Lebermetastasen) mit stereotaktischer Präzision sicher und schnell an einem modernen Linearbeschleuniger durchgeführt werden, ohne dass eine invasive Fixierung erfolgen muss.

Hierbei erfolgt nach Lagerung des Patienten in einem herkömmlichen Maskensystem oder einer Vakuummatratze eine millimeter­genaue Zielpunkteinstellung mittels CB-CT. Lagerungsabweichungen werden per Mausklick sekundenschnell ausgeglichen. Die Verwendung eines ferngesteuerten Behandlungstischaufsatzes erlaubt sowohl eine Korrektur in drei Translationsebenen als auch in drei Rotationsebenen. Bei Lungen- oder Lebermetastasen kann durch die Verwendung von 4-D-CTs, die Überwachung des Atemsignals während der Radiotherapie sowie Echtzeit-Korrektur mittels HexaPOD die intrafraktionelle Beweglichkeit der Zielstruktur überwacht und ausgeglichen werden. Die benötigten Sicherheitssäume können entsprechend minimiert werden. Lagerung und CT-gesteuerte Zielpunkteinstellung sind schmerzlos und dauern nur wenige Minuten. Zusammen mit der eigentlichen Bestrahlung dauert eine radiochirurgische Behandlung damit nur 20-30 min.

Biologisch optimierte Bestrahlung

Die biologischen Eigenschaften von Tumoren werden zunehmend in die Bestrahlungsplanung inte­griert, sodass die Strahlentherapie in vielen Fällen noch besser auf die individuelle Patientensituation zugeschnitten werden kann. Moderne bildgebende Verfahren wie die funktionelle Magnetresonanztomografie und die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) werden für die Indikationsstellung sowie für die Definition des zu bestrahlenden Zielvolumens in der Bestrahlungsplanung herangezogen. Die Darstellung von Stoffwechselprozessen erfolgt meist mittels Hy­bridbildgebung (PET-CT).

Neben der Anpassung der Bestrahlung an die Tumorbiologie über die Definition des Zielvolumens ist auch über die Fraktionierung der Bestrahlung eine biologische Optimierung der Bestrahlung möglich. So werden bei einer Reihe von Tumorarten derzeit verkürzte Radiotherapiekonzepte (sog. Hypofraktionierung) evaluiert. Da die Hypofraktionierung jedoch nicht nur Einfluss auf die Tumorkontrolle, sondern auch auf mögliche Spätnebenwirkungen hat, sind lange Nachbeobachtungszeiten in den betreffenden Studien notwendig.

Auch über die Auswahl der Strahlenart lässt sich eine biologische Optimierung erzielen. Kohlenstoffionen haben gegenüber konventioneller Photonenstrahlung eine höhere biologische Wirksamkeit bei bestimmten Tumoren. Bei Tumoren, die durch Photonen induzierte Einzelstrangbrüche der DNA gut reparieren können und somit schlecht hierauf ansprechen, eröffnet die Radiotherapie mit Kohlenstoffionen eine bessere Therapiemöglichkeit, weil sie in höherem Maße irreparable DNA-Doppelstrangbrüche verursacht. In ersten Studien konnten für seltene Tumore der Schädelbasis wie Chordome und Chondrosarkome sowie für maligne Speicheldrüsentumore mit der Kohlenstoffionentherapie hohe Heilungsraten erzielt werden. Die Technik steht jedoch weltweit nur an wenigen Zentren zur Verfügung.

Adaptive Radiotherapie (ART)

Bei der ART wird einer Änderung der Patientenanatomie, einer Änderung der Position des Zielvolumens durch seine Beweglichkeit und der Veränderung des Tumorvolumens während einer Radiotherapieserie Rechnung getragen. Der Bestrahlungsplan wird jeweils der aktuellen Situation angepasst. Die Adaptation kann täglich oder aber in regelmäßigen längeren Intervallen geplant werden.
Eine Echtzeit-Adaptation wird angestrebt, die Rechengeschwindigkeit stellt hier jedoch in der klinischen Routine noch einen limitierenden Faktor dar.