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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel
23. April 2010

Kypho-IORT: neuartiges Verfahren der intraoperativen Radiotherapie von Wirbelsäulenmetastasen während einer Kyphoplastie

Tina Reis1, Frank Schneider1, Brigitte Hermann1, Markus Bohrer1, Renè Schmidt2, Udo Obertacke2, Frederik Wenz1, 1Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie und 2Orthopädisch-Unfallchirurgisches-Zentrum, Universitätsmedizin Mannheim, Universität Heidel
Knochenmetastasen gehören zu den häufigsten Manifestationen bei Karzinomen. Die Wirbelsäule ist mit bis zu 50% die häufigste Lokalisation von Skelettmetastasen. Diese sind insbesondere in der LWS und unteren BWS lokalisiert. Mehr als 70% der Patienten mit Knochenmetastasen leiden unter starken Schmerzen, 15% weisen eine Frakturgefahr aufgrund einer Stabilitätseinschränkung auf [8, 7]. Da viele Patienten simultan ossäre und viszerale Metastasen aufweisen, ist die schnellstmögliche Einleitung einer systemischen Therapie von großer Bedeutung für den weiteren Krankheitsverlauf.
Aufgrund der erhöhten Toxizität ist jedoch eine simultane hochdosierte Chemotherapie und Bestrahlung nicht oder nur unter schwerwiegenden Nebenwirkungen möglich. In der Universitätsmedizin Mannheim wurde daher in der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie in Kooperation mit dem Orthopädisch-Unfall-chirurgischen Zentrum ein Verfahren zur intraoperativen Bestrahlung während einer Kyphoplastie entwickelt. Diese neue Methode ermöglicht eine sofortige Schmerzreduktion und Stabilisierung des betroffenen Wirbelkörpers unter Sterilisation der Knochenmetastase. Darüber hinaus wird durch den einzeitigen Eingriff die Einleitung einer Chemotherapie ohne wochenlange Verzögerung realisierbar.

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Abb. 1: Miniaturbeschleuniger (Intrabeam®)


Anamnese und Diagnostik

Wir berichten über eine 73jährige Frau mit ossär metastasiertem Mammakarzinom beidseits. 12/2007 wurde ein Mammakarzinom rechts oben außen diagnostiziert. Es erfolgte eine Ablatio Mammae rechts sowie eine Axilladissektion derselben Seite. Histologisch handelte es sich um ein invasiv duktales Karzinom, Hormonrezeptorstatus negativ, HER-2-neu 3fach positiv, initiales Stadium pT2 pN3a [12/13] L1 V1 G3 R0.
07/2008 wurde im Rahmen der Nachsorgeuntersuchungen ein Zweitkarzinom der linken Mamma sowie eine kutane Metastasierung diagnostiziert. Es erfolgte eine Ablatio simplex links mit Resektion zweier kutaner Metastasen der rechten sowie linken Thoraxwand. Histologisch handelte es sich um ein duktulo-lobuläres Karzinom mit begleitender high grade DCIS Komponente, Hormonrezeptorstatus negativ, HER-2-neu 3fach positiv; initiales Stadium pT4d pN1 [1/1] V0 L1 G3 R1.
Postoperativ wurde im Zeitraum von 07/2008 bis 09/2008 eine Radiatio der Thoraxwand bds. mittels jeweils einem Elektronenfeld unter Verwendung eines 1 cm Bolus sowie eine Bestrahlung der lokoregionären Lymphabflusswege beidseits mittels jeweils 2 isozentrischen, dorso-ventralen Photonenfeldern mit täglichen Einzeldosen von 2 Gy bis zu einer Gesamtdosis von 50 Gy durchgeführt. Anschließend erfolgte eine Boostbestrahlung im Bereich der Thoraxwand beidseits ebenfalls unter Verwendung von 8 MeV Elektronen und 1 cm Bolus bis zu einer kumulativen Gesamtdosis von 60 Gy bei gleich bleibenden Einzeldosen.
Ab 10/2008 erhielt die Patientin eine systemische Therapie mit 6 Zyklen Paclitaxel und Herceptin, darüberhinaus erfolgte die Einleitung einer monatlichen Bisphosphonattherapie. 02/2009 erfolgte eine Umstellung der Chemotherapie auf first line Capecitabin bei neu diagnostizierten Lungenfiliae mit begleitender Pleurakarzinose.
Im Mai letzten Jahres konnte eine diffuse asymptomatische ossäre Metastasierung der Brustwirbelsäule dia-gnostiziert werden.
Im August zeigte sich ein schmerzhafter Deckplatteneinbruch BWK 9 (Abb. 6 A). Um der Patientin die bei Progredienz erforderli-che Fortführung der systemischen Therapie ohne Zeitverzögerung zu ermöglichen, wurde das in unserer Abteilung neu entwickelte Therapieverfahren der intraoperativen Bestrahlung im Rahmen einer Kyphoplastie des 9. Brustwirbelkörpers durchgeführt.

Therapie und Verlauf


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Abb. 2: Einführen des Applikators


Die Kyphoplastie wurde in IORT-Bereitschaft geplant und verlief mit nur geringen Modifikationen entsprechend dem Standardverfahren. Die Operation wurde in Bauchlage unter Vollnarkose durchgeführt. Nach Schaffung eines bipedikulären Zugangs zum betroffenen Wirbelkörper mittels Biopsienadeln, wurden diese durch speziell für die IORT angefertigte Arbeitskanülen (5 mm Durchmesser, 6 cm Länge) ersetzt. Diese dienten letztendlich als Führungsvorrichtung für den eigentlichen Bestrahlungsapplikator des mobilen Bestrahlungsgerätes (Intrabeam®, Carl Zeiss Oberkochen, Abb. 1).


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Abb. 3: Lagekontrolle mittels C-Bogen


Nach Arretierung des ebenfalls für dieses neuartige Behandlungsverfahren speziell entwickelten Applikators am Bestrahlungsgerät, wurde dieser zusammen mit der „drift tube“ über die Arbeitskanülen in den betroffenen Wirbelkörper vorgeschoben (Abb. 2). Nach Verifikation der korrekten Lage mittels C-Bogen wurde eine Dosis von 8 Gy über 2 Minuten appliziert (Abb. 3, Abb. 4).
Nach der IORT wurde der Applikator entfernt und die Kyphoplastie in üblicher Weise beendet. Über die bereits geschaffenen Zugänge wurden die Ballonkatheter platziert (KyphX® Inflatable Bone Tamps, Kyphon, Inc., Sunnyvale, CA). Unter Röntgenkontrolle erfolgte dann die Inflation des Ballons. Die Inflation wurde solange fortgeführt bis der Ballon die Kortikalis berührte, ein Druck von 400 psi oder das maximale Ballonvolumen erreicht wurde. Im Anschluss wurde der Ballon wieder entfernt und der geschaffene Hohlraum mit Hilfe von Zementapplikatoren mit PMMA-Knochenzement aufgefüllt. Die gesamte Operationsdauer betrug weniger als 90 Minuten.
Wenige Stunden nach Operation war eine Mobilisation der Patientin möglich. Die Patientin konnte bereits am ersten postoperativen Tag nahezu schmerzfrei entlassen werden. Es kam zu keiner bestrahlungsinduzierten Hautreaktion. Ein Zementaustritt in den Wirbelkanal konnte mit Hilfe einer postoperativ angefertigten Röntgenaufnahme der Brustwirbelsäule ausgeschlossen werden.


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Abb. 4: Intraoperative Bestrahlung

Acht Wochen nach dem Eingriff stellte sich die Patientin erstmalig zur strahlentherapeutischen Nachsorge ambulant in unserem interdisziplinären Tumorzentrum wieder vor. Die Patientin befand sich in gutem Allgemeinzustand (KI 90%) und stabilem Ernährungszustand. Klinisch bestanden keine Einschränkung der Mobilität und kein neurologisches Defizit. Die Patientin war aktuell schmerzfrei.
Die Operationsnarbe zeigte sich reizlos, es bestand keine strahleninduzierte Hautveränderung (Abb. 5). In der durchgeführten Magnetresonanztomographie der Brustwirbelsäule zeigte sich ein regelhafter Befund nach Kyphoplastie. Es gab keinen Anhalt für einen Progress der Metastase, eine pathologische Fraktur oder eine induzierte Osteoradionekrose (Abb. 6 B).


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Abb. 5: Narbe 6 Wochen postoperativ


Diskussion

Die Standardtherapieverfahren für Patienten mit Wirbelsäulenmetastasen sind heute chirurgische Versorgung bzw. die perkutane Bestrahlung [12,1]. Modernere operative Verfahren wie Laminektomie oder Vertebroplastien bzw. Kyphoplastien können zu einer Schmerzreduktion und Verbesserung der neurologischen Symptomatik führen. Vorteil der chirurgischen Intervention im Vergleich zur primären Bestrahlung ist die umgehende Stabilisierung der Wirbelsäule. Der alleinige chirurgische Eingriff führt jedoch zu keiner signifikanten Erhöhung der Überlebensdauer [6, 3, 13]. Eine perkutane palliative Radiatio der Wirbelsäulenmetastasen führt hingegen zu einer Erhöhung der Überlebenszeit [2]. Mit einer Rekalzifizierung des Knochens ist jedoch, auch unter simultanem Einsatz von Bisphosphonaten, erst nach Wochen bis Monaten zu rechnen. Durch die Entwicklung des neuartigen Behandlungsverfahrens ist es nun weltweit erstmalig gelungen, die chirurgische Therapie mit einer intraoperativen Radiatio zu kombinieren und hierdurch eine sofortige Schmerzreduktion und Stabilität des Wirbelkörpers unter Sterilisation der Metastase zu erzielen.


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Abb. 6 A + 6 B: Pathologischer Deckplatteneinbruch BWK 9 + Befund 6 Wochen nach Kypho-IORT


In der Vergangenheit wurden bereits mehrfach die unterschiedlichen Dosiskonzepte und Fraktionierungsschemata in Form von Einzeit- oder Multifraktionierungsbestrahlungen (1x 8 Gy, 5x 4 Gy, 3x 10 Gy, 2x 20 Gy) diskutiert [5, 10, 11]. Bezüglich der analgetischen Effizienz zeigten sich bei den untersuchten Fraktionierungsschemata keine signifikanten Unterschiede. Etwa 40 bis 50% aller Patienten überleben nach Metastasenbestrahlung ein Jahr schmerzfrei. Einzeitbestrahlte Patienten mit 1x 8 Gy mussten jedoch häufiger re-bestrahlt werden. Eine weitere Therapieform von ossären Metastasen ist die intravenöse Anwendung von Radionukliden (89Sr, 32 P, 90 Y, 153 Sm). Hier zeigte sich ein vergleichbarer analgetischer Effekt wie bei der perkutanen Radiatio jedoch mit einer geringeren Dauer der Schmerzreduktion von im Mittel 6 Monaten [9]. Nachteil dieses Behandlungsverfahrens sind toxische Nebenwirkungen im Bereich des Blutbildes mit zum Teil ausgeprägten Thrombozyto- und Leukopenien. Zur Vermeidung dieser systemischen Toxizität wurde kürzlich ein neuartiges Verfahren der Kyphoplastie mit 153-Samarium angereicherten Zement beschrieben [4]. Im Gegensatz zur Kypho-IORT besteht hier jedoch weiterhin das Risiko des Umgangs mit offenen radioaktiven Stoffen. Durch die bei der IORT verwendeten niederenergetischen Röntgenstrahlen mit scharfem Dosisabfall zur Tiefe hin sind nur minimale bauliche Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich, und die Behandlung kann in unmodifizierten Operationssälen durchgeführt werden.

Schlussfolgerung

Die hohe Inzidenz von Knochenmetastasen ist ein wichtiger Punkt für die Entwicklung und Optimierung neuer Therapieansätze. Die Kyphoplastie ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung schmerzhafter bzw. frakturgefährdeter Wirbelkörpermetastasen. Durch die Kombination des chirurgischen Eingriffs mit einer intraoperativen Bestrahlung ist durch die hohe lokale Dosis gleichzeitig eine sichere Therapie der Metastase zu erzielen. Hierdurch bleibt den Patienten eine wochenlange postoperative Radiatio erspart und die Durchführung einer systemischen Therapie kann ohne Verzögerung begonnen werden. Aufgrund der zunehmenden Überlebenswahrscheinlichkeit von Krebserkrankten mit fortgeschrittenem Tumorleiden, wird dieses neue Therapieverfahren in der Zukunft an Bedeutung gewinnen.


Literatur:

1. Arnalot PF, Fontanals AV, Galceran JC, et al: Randomized clinical trail with two palliative radiotherapy regimes in painful bone metastases: 30 Gy in 10 fractions compared with 8 Gy in single fraction. Radiother Oncol 2008; 89: 150-5

2. Bartels RH, van der Linden YM, van der Graaf WT: Spinal extradural metastasis: review of current treatment options. CA Cancer J Clin 2008; 58(4): 245-259

3. Berard L: Les tumours du rachis. Second Internat Congress of Surgery 1908; 2: 735-784

4. Cardoso ER, Ashamalla H, Weng L, et al: Percutaneous tumor curretage and interstitial delivery of samarium-153 coupled with kyphoplasty for treatment of vertebral metastases. J Neurosurg Spine 2009, 10(4):336-342

5. Chow E, Harris K, Fan G, Tsao M, Sze M W: Palliative radiotherapy trails for Bone metastases: a systematic review. JCO 2007; 25 (11): 1423-1436

6. Frazier CH, Allen AR: Surgery of the spine and spinal cord. New York: Appleton 1918: 437–441
7. Gilbert RW, Kim JH, Posner JB: Epidural spinal cord compression from metastatic tumor: diagnosis and treatment. AnnNeurol 1978; 3: 40–51

8. Janjan NA: Radiation for bone metastases: conventional techniques and the role of systemic radiopharmaceuticals. Cancer 1997; 80: 1628-1645

9. Pons F, Herranz R, Garcia A, et al: Strontium-89 for palliation of pain from bone metastases in patients with prostate and breast cancer. Eur J Nucl Med 1997; 24: 1210-1214

10. Souchon R, Wenz F, Sedlmayer F, et al: DEGRO practice guidelines for palliative radiotherapy of metastatic breast cancer: bone metastases and metastatic spinal cord compression (MSCC). Strahlenther Onkol 2009; 185 (7): 417-424

11. Steenland E, Leer JW, van Houwelingen H, et al: The affect of a single fraction compared to multiple fractions on painful bone metastases: a global analysis of the Dutch Bone Metastasis Study. Radiother Oncol 1999; 52: 101-09

12. Sze WM, Shelley M, Held I, et al: Palliation of metastatic bone pain: single fraction versus multifraction radiotherapy- a systematic review of randomised trials. Clin Oncol 2003; 15: 345-52

13. Tietze A: Chirurgische Eingriffe bei metastatischem Carcinom der Wirbelsäule. Beitr z klin Chir 1911; 73: 785-814


Abstract

Tina Reis, Frank Schneider, Brigitte Hermann, Markus Bohrer,
Renè Schmidt, Udo Obertacke, Frederik Wenz

Bone metastases are one of the most common manifestations of cancer. The vertebral column is up to 50% the most prevalent location of bone metastases especially localized in the lumbar and lower thoracic spine. More than 70% of patients with bone metastases suffer from severe pain, 15% have a risk of fracture due to stability constraint. Many patients present visceral and bone metastases simultaneously and require urgent systemic therapy. However, due to potentiated toxicity, concurrent therapy with full dose chemotherapy and radiotherapy is rarely possible. In collaboration with the Department for Orthopaedics and Trauma Surgery we have therefore developed a novel approach to deliver intraoperative radiotherapy during kyphoplasty to attain immediate stability and reduction of pain, sterilize the metastasis and continue with chemotherapy without a delay of several weeks.

Keywords: bone metastases, intraoperative radiotherapy, kyphoplasty


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Dr. med. Tina Reis

Assistenzärztin für
Strahlentherapie und Radioonkologie
Universitätsmedizin Mannheim, Universität Heidelberg
Theodor-Kutzer-Ufer 1-3
68167 Mannheim
E-Mail: tina.reis@umm.de

Quelle:


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