Therapeutic profile of outpatient radiosurgery with the Gamma Knife system. Part 1: Method and treatment principle with multiple isocenters

Summary

Radiosurgery represents a minimally invasive radiologic method for the treatment of intracranial tumours and arteriovenous malformations. In 1994 the radiosurgical device ’Leksell Gamma Knife' (LGK) was installed in a dedicated logistic environment for outpatient treatments. High quality requirements have to be met for radiosurgery. The target point accuracy taking into account the whole system was shown to be reliably below 0.5 mm whereas the spatial therapeutic resolution was 0.035 cm³. Quality parameters of the dose plan were evaluated for the first 500 consecutive treatments. These values and examples of dose plans were used to emphasize the advantages of the treatment principle with multiple isocenters. An analysis of data in the literature revealed that there is no uniform standard of treatment available in radiosurgery. A highly significant correlation between a risk prediction model for the stereotactic linear accelerator on the one hand and a different model for the LGK on the other could be shown. This result could be helpful in order to proceed towards a more uniform treatment standard in radiosurgery and to improve overall treatment results.

Zusammenfassung

Die Radiochirurgie ist eine wenig invasive, radiologische Spezialmethode zur Behandlung bestimmter intrakranieller Krankheitsprozesse. Seit 1994 steht erstmals in Deutschland ein „Gamma-knife-System“ für die Radiochirurgie zur Verfügung. Es umfaßt neben der Bestrahlungseinheit (dem „Gamma-Knife“ (GK) im engeren Sinn) auch den stereotaktischen Rahmen, die Bildgebung und die Planungssoftware. In diesem System sind besonders hohe Präzisions- und Qualitätsanforderungen zu erfüllen; sie werden dargestellt, begründet und durch Meßwerte belegt: es wird eine Zielpunktsgenauigkeit im Gesamtsystem von mindestens 0,5 mm bei einer therapeutischen Volumenauflösung von 0,035 cm³ vorgegeben. Spezielle Qualitätsparameter des Dosisplans beschreiben die Formgebung des Strahlenfelds und die Dosiskonzentration im Zielvolumen. Durch Beispiele und Meßwerte aus einer fortlaufenden Serie der ersten 500 Behandlungen werden die Vorteile des multizentrischen Bestrahlungskonzepts in der Radiochirurgie aufgezeigt. Am Beispiel von Literaturdaten wird belegt, daß die Radiochirurgie international kein standardisiertes Verfahren ist, so daß ein Vergleich klinischer Behandlungsergebnisse kaum möglich ist. Um einen Beitrag zu einer Qualitätsverbesserung und Standardisierung in der Radiochirurgie zu leisten, wurde am Beispiel der zerebralen AV-Malformationen untersucht, welche Parameter des Dosisplans sich für eine systemübergreifende Qualitätsanalyse radiochirurgischer Behandlungskonzepte eignen. Darüber hinaus wird in der Diskussion auf die wichtige Frage der Gewebetoleranzen eingegangen. Nach den bisherigen Erfahrungen läßt sich das GK-System als sehr zuverlässiges und genaues Spezialgerät für die Radiochirurgie charakterisieren, mit dem eine adäquate Umsetzung des multizentrischen Bestrahlungskonzepts möglich ist. Die Notwendigkeit der manuellen Einstellung der Zielpunkte ist der wesentliche, unzeitgemäße Mangel des Geräts, durch den die Behandlungsqualität aber nicht kompromittiert wird; er limitiert jedoch die mittelfristige Perspektive des Systems im Wettbewerb der unterschiedlichen Geräte für die Radiochirurgie.