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Patientenpositionierung in der Strahlentherapie

Eine entscheidende Voraussetzung für eine hohe Zielgenauigkeit der Strahlentherapie ist die präzise (Re-)Positionierung des Patienten unter der Strahlenquelle. Nur wenn diese Bedingung erfüllt wird, kann der Therapiestrahl den Tumor exakt treffen. Andernfalls bleibt in Teilbereichen des Tumors die Dosis zu niedrig, und die Heilungschance sinkt. Gleichzeitig kann es in Bereichen des gesunden Gewebes zu Überdosierungen kommen, welche zu unerwünschten Strahlenschäden führen.

Tumoren im Schädelbereich lassen sich aufgrund der rigiden Verhältnisse mit größter Präzision bestrahlen. Dazu dient das sogenannte stereotaktische Fixierungs- und Lokalisationssystem, ein an der Patientenliege befestigter Metallrahmen, der den Kopf des Patienten umgibt. Dieser Rahmen erfüllt zwei Aufgaben. Zum einen fixiert er den Kopf und hält ihn nahezu völlig unbeweglich; zum anderen sind auf ihm Bezugspunkte angebracht, welche von der Planungssoftware zur Ermittlung der Tumorposition verwendet werden.

Bei fraktionierten Bestrahlungen, bei denen die Gesamtdosis aufgeteilt und dem Patienten im Verlauf mehrerer Wochen nacheinander in Einzelbestrahlungen verabreicht wird, kommen Kunststoffmasken zum Einsatz, die für jeden Patienten individuell angepasst werden. Sie sind über den Metallrahmen fest mit der Patientenliege verbunden und umschließen eng den Kopf des Patienten. Dadurch wird bei jeder Bestrahlung sehr genau die gleiche Ausrichtung des Patienten (Repositionierung) erreicht. Die Genauigkeit liegt bei etwa ein bis zwei Millimetern.

Die beschriebene Technik wird auch bei Tumoren im Körperstammbereich eingesetzt. Dabei wird mit Kunststoffmasken gearbeitet, die beispielsweise den Brust- oder Beckenbereich des Patienten fest umschließen und fixieren. Allerdings ergibt sich hier die Schwierigkeit, dass sich natürliche Körperbewegungen, wie beispielweise das Auf und Ab des Brustkorbs beim Atmen oder die Bewegungen des Darmtraktes, nicht vollständig verhindern lassen, sodass dieses Verfahren zwangsläufig keine so hohe Präzision erreichen kann wie im Kopfbereich. Die Genauigkeit liegt entsprechend bei bis zu zwei Zentimetern.

Insbesondere die moderne intensitätsmodulierte Strahlentherapie (IMRT), die sich durch besonders tumorkonforme Dosisverteilungen auszeichnet, stellt im zunehmenden Maße höhere Ansprüche an die Genauigkeit der Patientenpositionierung vor der Bestrahlung. Gewünscht wird eine Genauigkeit von besser als einem Millimeter. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden aktuelle Entwicklungen hierfür videobasierte Positionierungssysteme.

Am DKFZ wurde dieser Ansatz mit dem Funktionsmuster der Patient Positioning Sensor Unit (PPSU) verfolgt, welche ein Stereokamera-System zur Raumkoordinatenmessung von Patienten-festen Markierungen verwendet. Dabei wurde die Repositioniergenauigkeit im Kopfbereich auf 0.5 mm abgeschätzt und erfüllt damit die gewünschte Genauigkeit. Das aktuelle FIVE (Fast Integrated Videobased Environment)-Projekt stellt die Überführung der PPSU in einen klinisch einsetzbaren Prototyp dar, der die zugrundeliegenden Konzepte (v.a. in Bezug auf die Positionierung im Körperstammbereich) erweitert und optimiert.