Das Forschungszentrum
für Hochpräzisionsbestrahlung
Tübingen
Sektion für Biomedizinische Physik,
Universitätsklinik für Radioonkologie Tübingen
Hintergrundinformationen
Zielsetzung:
Durch die Entwicklung der Intensitätsmodulierten Strahlentherapie
(IMRT) in den letzten Jahren wurden die Grundlagen geschaffen, viele
Krebserkrankungen durch Bestrahlung zu heilen.
Um die Forschung hin zur bildgestützten, adaptiven Therapie und
deren klinischer Umsetzung fortzusetzen, wurde das FZH Tübingen
gegründet.
Gerätetechnische Ausstattung:
• Zwei dedizierte IMRT-Linearbeschleuniger mit on-line
Volumenbildgebung Elekta Synergy
• Ein Onkologie-Computertomograf für zeitaufgelöste
Bildgebung
• Ein OP mit Magnetresonanztomograph und Zugang zu
Beschleunigern für intra-operative Strahlentherapie
Was ist IMRT ?
Konformale Strahlentherapie:
Feldform wird an das Zielvolumen
angepasst
IMRT:
Intensität der Felder wird für Zielvolumen
und zur Schonung der Risikoorgane
optimiert
Dosisoptimierung
mit
Applikation mit
computergesteuerten
Lamellenblenden
Hypothese:
Intensitätsmodulierte Strahlentherapie ist nicht ein Wert an
sich, sondern ein Werkzeug für bessere Therapie…
… die nur durch bessere Umsetzung von Bildinformation
zur Planung und bildgestützte Therapiekontrolle erreicht
werden kann
MRI
FDG PET
4D CT
FMISO PET
Erweiterungen des Patientenmodells
• Um zeitliche Veränderungen der Anatomie
4D-IGRT (image-guided RT)
interfraktionelle Organdeformation
intrafraktionelle Organdeformation
• Um funktionelle Information der Gewebe
functional-IGRT
PET-CT Hypoxie-Dose Painting
fMRT
• Um die Kompensation von Abweichungen von
der geplanten Behandlung
ART (adaptive RT)
online-Bildgebung + Lagerungskontrolle
Interfraktionelle Organdeformationen
Patientenstudie mit bis zu 10 CT Bilddatensätzen:
Bewegung von
Prostata (rot)
und Rektum(orange)
Gefahr von
Fehlbestrahlungen,
falls die Beweglichkeit
unterschätzt wird
Interfraktionelle Organdeformationen
Deformierbare Patientenmodelle:
Extraktion der Bewegungsmoden aus multiplen Bilddaten
Dominante Bewegung
der Prostata und des
Rektums.
Diese Information kann
für die Dosisoptimierung
genutzt werden.
Optimale Dosisverteilung
unter Einbeziehung der
Organdeformation mit
Voxeltracking
Probabilistische
Optimierung: welches ist
die im Mittel aller
Fraktionen beste
Dosisverteilung?
Kompensationsgebiet
(Prostata-IGRT gefördert durch die Deutsche Krebshilfe)
Intrafraktionelle Organdeformationen
4D-CT Volumendatensätze mit hoher Auflösung:
Mittelung der Dosis in jeder Fraktion durch Atmungsbewegung
Bestrahlung ohne Atemanhalten
G.Mageras,
MSKCC
Deformationsmodelle zur Bestrahlungsplanung
Erweiterungen des Patientenmodells
• Um zeitliche Veränderungen der Anatomie
4D-IGRT (image-guided RT)
interfraktionelle Organdeformation
intrafraktionelle Organdeformation
• Um funktionelle Information der Gewebe
functional-IGRT
PET-CT Hypoxie-Dose Painting
fMRT
• Um die Kompensation von Abweichungen von
der geplanten Behandlung
ART (adaptive RT)
online-Bildgebung + Lagerungskontrolle
Functional-IGRT: Dose Painting
Funktionelle Information beeinflusst Dosisverteilung
(Hypoxie-IGRT gefördert durch die DFG)
FDG
FMISO
Voraussetzung für die Bestrahlungsplanung:
morphologische Information, präzise Bildfusion = PET-CT
Hypoxie ?
Insensitives
Gebiet ?
Dosiseskalation
MR Spektroskopie für Prostatakrebs
MR
Metabolismus
Pathologie
MR
Physiologie
Cho Cit Cho Cit
Cr
Cho
Cit
HP Schlemmer & M. Lichy Rad Diagn. UKT
Citrat/Cholin
Spektroskopie
Für Prostata: 11C-Cholin-PET, MRI + MRS
F. Paulsen, UKT
11
C Cholin
PET CT
MRT
IMRT Dosis
Verschreibung:
segmentiertes fPTV
= 88 Gy
bildgestütztes RT-PTV
= 74 Gy
Toxizität für IGRT-Rektum und Blase wie Standardbehandlung
Erweiterungen des Patientenmodells
• Um zeitliche Veränderungen der Anatomie
4D-IGRT (image-guided RT)
interfraktionelle Organdeformation
intrafraktionelle Organdeformation
• Um funktionelle Information der Gewebe
functional-IGRT
PET-CT Hypoxie-Dose Painting
fMRT
• Um die Kompensation von Abweichungen von
der geplanten Behandlung
ART (adaptive RT)
online-Bildgebung + Lagerungskontrolle
Automatische Auswertung von Portal Images für
nicht-starre Lagerungsfehler... online Bildgebung
und Lagerungskorrektur
Hochaufgelöste PI
DRR
Credo:
Der Erfolg
der Strahlentherapie
lässt sich nur
durch Bildgebung
verbessern

Was ist IMRT