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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel
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02. August 2013

"Vorsprung durch Technik"

Fortschritte der Strahlentherapie in der Behandlung der Hirnmetastasen

N. Wiedenmann, A.-L. Grosu, Klinik für Strahlenheilkunde, Universitätsklinikum Freiburg.

Hirnmetastasen stellen eine häufige Entität bei metastasierter Krebserkrankung dar. Gemittelt über alle Entitäten treten bei 20% aller Tumorpatienten im Verlauf der Erkrankung zerebrale Metastasen auf. Die häufigsten Primärtumor-Entitäten hierfür sind Bronchialkarzinome, Mammakarzinome, maligne Melanome, Urogenital- und Gastrointestinaltumore (5). Immer noch ist das Auftreten einer zerebralen Metastasierung in vielen Fällen der die Prognose limitierende Faktor. Durch aktuelle innovative Entwicklungen im Bereich der Strahlentherapie und dadurch ermöglichte Paradigmenwechsel in Indikationsstellung und Zielsetzung der strahlentherapeutischen Behandlung der Hirnmetastasierung ist dieses Bild im Begriff sich zu wandeln.

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Die Behandlung zerebraler Metastasen erfolgt in enger interdisziplinärer Kooperation zwischen Neurochirurgie, Strahlentherapie und internistischer Onkologie. Ein besonderer Stellenwert kommt hierbei traditionell der Strahlentherapie zu. Dies ist zum einen durch die eingeschränkte Liquorgängigkeit der Mehrzahl der chemotherapeutischen Agenzien begründet und zum anderen in den für eine Strahlentherapie optimalen intrazerebralen Bedingungen. Im Gegensatz zu extrazerebralen Tumorerkrankungen stören weder Atembewegung noch Organverschieblichkeit die stabilen Lageverhältnisse intrazerebraler Läsionen. Dies erlaubt bei der Behandlungsplanung einen scharfen Dosisabfall zum gesunden Gewebe und ermöglicht eine Dosiseskalation innerhalb der Metastase. Dadurch können bei einer fokussierten Strahlentherapie einer zerebralen Metastase höhere Einzeldosen als bei extrazerebraler Metastasierung appliziert werden und eine dauerhafte lokale Tumorkontrolle angestrebt werden. Ein hoher Stellenwert kommt weiterhin der Neurochirurgie zu. Bei großen raumfordernden oder symptomatischen Läsionen ist eine Resektion indiziert. Eine postoperative adjuvante Strahlentherapie ist nach neurochirurgischer Metastasenresektion sinnvoll (1). Bei multipler zerebraler Metastasierung ist eine Ganzhirnbestrahlung indiziert (2).

Aktuelle Entwicklungen

Die Strahlentherapie hat sich in den letzten Jahren von der traditionellen am Röntgenbild zweidimensional geplanten Therapie zur an CT und MRT dreidimensional geplanten Therapie entwickelt. Die weitere Entwicklung ist die punktgenaue Applikation der Strahlendosis durch Einsatz der stereotaktischen Bestrahlungstechnik. Die intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT) erlaubt über Rotationsbestrahlungen (RapidArc, VMAT) die schnelle und präzise Applikation einer dreidimensional exakt definierten inhomogenen Dosisverteilung über ein Isozentrum (Abb. 1 und 2) (3, 4, 6-9, 11). Durch eine hochpräzise, bildgestützte Postionierungskontrolle, der Image Guided Radiotherapy (IGRT), ist die räumlich exakte Verwirklichung am Patienten gewährleistet. Eine andere Weiterentwicklung der Rotationsbestrahlung, die zur Behandlung multipler Hirnmetastasen eingesetzt werden kann, stellt die Tomotherapie dar (12). Die aus den genannten technischen Entwicklungen folgende Konsequenz ist zum einen die Möglichkeit der Dosis-eskalation im Bereich der zerebralen Metastasen und zum anderen die Deeskalation im Bereich funktioneller und potentiell strahlensensibler Strukturen wie des Hippocampus (6, 11).
 

Abb. 1: Ganzhirnbestrahlung (grün) und integrierte Boost-Bestrahlung (rot) von multiplen Hirnmetastasen: Hippocampus-Schonung (blau), Dosiseskalation auf die Hirnmetastasen (rot). Technik: Intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT).
 

Wichtige Neuerungen in der Strahlentherapie im Überblick (Abb. 1):

• Die Patienten-Fixation bei der Linac-Radiochirurgie erfolgt nicht invasiv mittels einer Maske bis hin zur Entwicklung der Linac-Radiochirurgie ohne Verwendung eines Maskensystems unter permanenter Bildgebungskontrolle durch den Einsatz der IGRT-Technik (frameless).

• Änderungen in der Behandlungsstrategie und Indikationsstellung: Die früher obligate postoperative Ganzhirnbestrahlung nach Resektion einer singulären Hirnmetastase wird zunehmend ersetzt durch eine adjuvante Strahlentherapie lediglich der Resektionshöhle in stereotaktisch fraktionierter Technik.

• Bei multiplen zerebralen Metastasen und bereits erfolgter Ganzhirnbestrahlung kann durch Verwendung der IMRT-Technik eine simultane Strahlentherapie multipler Metastasen über ein Isozentrum erfolgen. Somit wird eine kürzere und weniger belastende Behandlung als bei sequentieller Bestrahlung über mehrere Isozentren erreicht. Die klinische Machbarkeit im individuellen Fall ist an die Einhaltung der Dosislimits am Normalgewebe gebunden und die Indikationsstellung wird somit nicht mehr durch die absolute Anzahl der Metastasen beschränkt.

• Bei multiplen zerebralen Metastasen und noch nicht erfolgter Ganzhirnbestrahlung wird als neuer Standard eine Ganzhirnbestrahlung mit simultan integrierter Boostbestrahlung der zerebralen Metstasen und Schonung des Hippocampus angestrebt (6, 10). Aktuell anlaufend ist die Hipporad-Studie (Universitätsklinikum Freiburg) zur Hippocampus-Schonung und integrierten Boostbestrahlung bei multiplen Hirnmetastasen.
 

Abb. 2: a) Multiple Hirnmetastasen vor Strahlentherapie (IMRT - s. Abb. 1.) b) 9 Wochen nach Strahlentherapie: komplette Remission.
 

Zusammenfassend ist zu sagen, dass durch technische Innovationen eine höhere Geschwindigkeit, Präzision und Gestaltungsmöglichkeit bei der Applikation der Strahlentherapie erreicht wird. Dies erlaubt eine Dosiseskalation im Bereich der Metastasen und gleichzeitig eine Dosisreduktion im Bereich strahlensensibler Areale und ermöglicht somit eine Individualisierung der Therapie und eine höhere lokale Kontrolle zerebraler Metastasen. In Zusammenarbeit mit den anderen Fachdisziplinen kann die Strahlentherapie weiterhin einen wichtigen Beitrag zur Therapie der Hirnmetastasierung leisten.

 

 

Prof. Dr. med. Anca-Ligia Grosu

Ärztliche Direktorin Klinik für Strahlenheilkunde
Universität Freiburg
Robert-Koch-Str. 3
79106 Freiburg

Fax: 0761/270 9 4720
Tel.: 0761/270 94610
E-Mail: anca.grosu@uniklinik-freiburg.de



Abstract

N. Wiedenmann, A.-L. Grosu, Klinik für Strahlenheilkunde, Universitätsklinikum Freiburg

Metastasis to the CNS is a common consequence of cancer. Besides surgery, radiation therapy remains the therapy of choice in the treatment of brain metastasis. New technological developments have even further expanded their effectiveness and spectrum of indications. Using intensity modulated radiotherapy (IMRT), whole brain radiation can be delivered with simultaneously integrated boost to multiple metastases and reduced dose to functional structures (e.g. hippocampal sparing). Using image guided radiotherapy (IGRT) linear accelerator (LINAC) based frameless radiosurgery is delivered noninvasively and can be directed towards multiple metastases in a short period of time. Using stereotactic radiation therapy planning, the former standard of postoperative whole brain radiation is being replaced by a more sophisticated adjuvant radiation technique restricted to the resection cavity. In conclusion, technological developments such as IMRT and IGRT have allowed to individualize radiation treatment with the aim of both improved tumor control and reduced toxicity as well.

Keywords: brain metastases, radiation therapy, intensity modulated radiotherapy (IMRT), image guided radiotherapy (IGRT)


Literaturhinweise:

(1) Kocher M, Soffietti R, Abacioglu U, et al. Adjuvant whole-brain radiotherapy versus observation after radiosurgery or surgical resection of one to three cerebral metastases: results of the EORTC 22952-26001 study. J Clin Oncol. 2011;29(2):134-41.
(2) Andrews DW, Scott CB, Sperduto PW, et al. Whole brain radiation therapy with or without stereotactic radiosurgery boost for patients with one to three brain metastases: phase III results of the RTOG 9508 randomised trial. Lancet. 2004;363(9422):1665-72.
(3) Popple RA, Fiveash JB, Brezovich IA, Bonner JA. RapidArc radiation therapy: first year experience at the University of Alabama at Birmingham. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010;77(3):932-41.
(4) Audet C, Poffenbarger BA, Chang P, et al. Evaluation of volumetric modulated arc therapy for cranial radiosurgery using multiple noncoplanar arcs. Med Phys. 2011;38(11):5863-72.
(5) Nieder C, Grosu AL, Mehta MP. Brain metastases research 1990-2010: pattern of citation and systematic review of highly cited articles. ScientificWorldJournal. 2012;2012:721598.
(6) Prokic V, Wiedenmann N, Fels F, et al. Whole brain irradiation with hippocampal sparing and dose escalation on multiple brain metastases: a planning study on treatment concepts. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2013;85(1):264-70.
(7) Lee SH, Lee KC, Choi J, et al. Clinical application of RapidArc volumetric modulated arc therapy as a component in whole brain radiation therapy for poor prognostic, four or more multiple brain metastases. Radiat Oncol J. 2012;30(2):53-61.
(8) Rodrigues G, Eppinga W, Lagerwaard F, et al. A pooled analysis of arc-based image-guided simultaneous integrated boost radiation therapy for oligometastatic brain metastases. Radiother Oncol. 2012;102(2):180-6.
(9) Jin JY, Wen N, Ren L, et al. Advances in treatment techniques: arc-based and other intensity modulated therapies. Cancer J. 2011;17(3):166-76.
(10) Hsu F, Carolan H, Nichol A, et al. Whole brain radiotherapy with hippocampal avoidance and simultaneous integrated boost for 1-3 brain metastases: a feasibility study using volumetric modulated arc therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2010;76(5):1480-5.
(11) Lagerwaard FJ, van der Hoorn EA, Verbakel WF, et al. Whole-brain radiotherapy with simultaneous integrated boost to multiple brain metastases using volumetric modulated arc therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2009;75(1):253-9.
(12) Sterzing F, Welzel T, Sroka-Perez G, et al. Reirradiation of multiple brain metastases with helical tomotherapy. A multifocal simultaneous integrated boost for eight or more lesions. Strahlenther Onkol. 2009;185(2):89-93.

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