Extrakranielle Stereotaxie: strahlenbiologische Besonderheiten, physikalisch-technische Voraussetzungen, klinische Einsatzmöglichkeiten

Stereotactic body radiation therapy: radiobiological characteristics, physical–technical prerequisites, clinical applications

Zusammenfassung

Eine Strahlentherapie kleiner Zielvolumina mit sehr hohen Einzeldosen auf 1 bis ca. 12 Fraktionen verteilt – unter Bildführung und in tumorabladierender Absicht durchgeführt – wird bei extrakraniellen Tumoren oder Metastasen als extrakranielle Stereotaxie („stereotactic body radiation therapy“ [SBRT]) bezeichnet. Strahlenbiologisch werden neben der Schädigung der DNA der Tumorzellen auch die Tumorgefäße okkludiert und immunologische Effekte ausgelöst. Die sichere Durchführung der SBRT bedeutet einen sehr hohen physikalisch-technischen Aufwand, um eine ausreichende Schonung der gesunden Organe gewährleisten zu können. Klinisch bietet die SBRT weite Einsatzmöglichkeiten in der kurativen Therapie (z. B. beim nichtkleinzelligen Bronchialkarzinom im Stadium I). Zudem ist sie eine konservative, effektive und gut verträgliche Option zur Behandlung einzelner Metastasen und ein optimaler Kombinationspartner in der Therapie oligometastasierter Tumorstadien.

Abstract

Radiotherapy of small targets with very high single doses administered in 1 to approximately 12 fractions—carried out under image guidance and with the intention of “tumour ablation”—is called stereotactic body radiation therapy (SBRT) for extracranial tumours or metastases. Radiobiologically, besides damaging the DNA of the tumour cells, the tumour vessels are also occluded and immunological effects are triggered. The safe performance of SBRT requires a very high physical–technical effort in order to ensure sufficient protection of healthy organs. Clinically, SBRT offers a wide range of applications in curative therapy (e.g. non-small-cell lung cancer stage I). Furthermore, it is a conservative, effective and well-tolerated option for the treatment of individual metastases and an optimal combination partner in the therapy of oligometastatic tumours.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3

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Correspondence to Prof. Dr. med. Robert Michael Hermann.

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Interessenkonflikt

Gemäß den Richtlinien des Springer Medizin Verlags werden Autoren und Wissenschaftliche Leitung im Rahmen der Manuskripterstellung und Manuskriptfreigabe aufgefordert, eine vollständige Erklärung zu ihren finanziellen und nichtfinanziellen Interessen abzugeben.

Autoren

R.M. Hermann: A. Finanzielle Interessen: R.M. Hermann gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Niedergelassener Facharzt für Strahlentherapie, Partner in ortsübergreifender Berufsausübungsgemeinschaft, Westerstede, außerplanmäßiger Professur, Medizinische Hochschule Hannover (MHH), Ärztekammer Niedersachsen | Mitgliedschaft: Deutsche Gesellschaft für Radioonkologie (DEGRO). H. Christiansen: A. Finanzielle Interessen: H. Christiansen gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Direktor der Klinik für Strahlentherapie und Spezielle Onkologie, Medizinische Hochschule Hannover, angestellter Facharzt, MVZ der MHH GmbH | Mitgliedschaften: Ärztekammer Niedersachsen, Deutsche Gesellschaft für Radioonkologie (DEGRO, Sprecher der DEGRO-Akademie für Fort- und Weiterbildung in der Radioonkologie), Bundesverband Deutscher Strahlentherapeuten (BVDST), European Society for Radiotherapy & Oncology (ESTRO), Gesellschaft für Biologische Strahlenforschung (GBS), Gesellschaft für Pädiatrische Hämatologie und Onkologie (GPOH), Deutsche Krebsgesellschaft (DKG), Deutscher Hochschulverband (DHV), Marburger Bund Niedersachsen. L. Kober: A. Finanzielle Interessen: L. Kober gibt an, dass kein finanzieller Interessenkonflikt besteht. – B. Nichtfinanzielle Interessen: Angestellter Physiker, Westerstede | Mitgliedschaft: Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG).

Wissenschaftliche Leitung

Die vollständige Erklärung zum Interessenkonflikt der Wissenschaftlichen Leitung finden Sie am Kurs der zertifizierten Fortbildung auf www.springermedizin.de/cme.

Der Verlag

erklärt, dass für die Publikation dieser CME-Fortbildung keine Sponsorengelder an den Verlag fließen.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.

Additional information

Wissenschaftliche Leitung

I.A. Adamietz, Herne

H. Christiansen, Hannover

​I. Gockel, Leipzig

M.-O. Grimm, Jena

A. Hasenburg, Mainz

A. Hochhaus, Jena

R. Hofheinz, Mannheim

F. Lordick, Leipzig

C. Röcken, Kiel

D. Schadendorf, Essen

M. Untch, Berlin

CME-Fragebogen

CME-Fragebogen

Welche Aussage trifft zu? Bei der extrakraniellen Stereotaxie handelt es sich um ein Verfahren, welches …

v. a. bei der Radiotherapie ausgedehnter elektiver Lymphabflüsse unterschiedlicher Primärtumoren eingesetzt wird.

möglichst hohe Strahlendosen möglichst eng Tumoren oder Metastasen umschließend appliziert.

v. a. bei der Radiotherapie von Hirnmetastasen zum Einsatz kommt.

üblicherweise mit Einzeldosen von 1,8 Gy bis 2 Gy arbeitet.

bereits mit der technischen Entwicklung der ersten Linearbeschleuniger in den 1950er-Jahren in die klinische Routine eingeführt wurde.

Welche Aussage zur Strahlenbiologie ist richtig?

Die normofraktionierte Radiotherapie inaktiviert Karzinomzellen v. a. über die Induktion von Apoptose in den Zellen.

Die normofraktionierte Radiotherapie schädigt Zellen der gesunden Gewebe durch die Induktion von dizentrischen Chromosomen.

Hohe Einzeldosen führen neben der direkten Schädigung der Tumorzellen auch zu einer deutlichen Verschlechterung der Gefäßversorgung über Effekte an den Endothelzellen der Tumorgefäße.

Niedrige Einzel- und Gesamtdosen führen regelmäßig zu Nekrosen in den bestrahlten Geweben.

Tumorzellen sind generell – unabhängig vom Primarius und ihrer Biologie – strahlenempfindlich.

Welche Aussage zur Strahlenbiologie ist korrekt?

Die normofraktionierte Radiotherapie kann Karzinomzellen nicht inaktivieren.

Die normofraktionierte Radiotherapie schädigt Zellen der gesunden Gewebe durch Induktion von Apoptose.

Nur mit sehr hohen Einzeldosen lassen sich Lymphome lokal kurieren.

Zellen reagieren nicht auf sehr hohe Einzeldosen.

Für die Tumorzellinaktivierung bei der normofraktionierten Radiotherapie spielt die DNA-Reparatur keine Rolle.

Welche Aussage zur Patientenlagerung für die extrakranielle Stereotaxie trifft zu?

Wegen der hohen Einzeldosis ist die Lagerung des Patienten für die „stereotactic body radiation therapy“ nicht so relevant wie bei der „external beam radiotherapy“, da die Zielvolumina ja ohnehin mit ausreichender Dosis belegt werden.

Im Rahmen der Therapieplanung für die „stereotactic body radiation therapy“ muss die Beweglichkeit der Risikoorgane berücksichtigt werden.

Im Rahmen der Therapieplanung für die „stereotactic body radiation therapy“ ist die Beweglichkeit der Risikoorgane von untergeordneter Bedeutung, da die zu bestrahlenden Volumina ohnehin relativ klein sind.

Für die „stereotactic body radiation therapy“ werden möglichst Tische zur Bestrahlung verwendet, die sich nur in 2 Raumrichtungen verschieben lassen, um technische Lagerungsungenauigkeiten möglichst zu vermeiden.

Die im Bestrahlungsgerät integrierte Bildgebung wird für die „stereotactic body radiation therapy“ nicht genutzt, da die Aussagekraft der vorherigen dezidierten diagnostischen Bildgebung ohnehin viel größer ist.

Im Rahmen der Bestrahlungsplanung für die „stereotactic body radiation therapy“ (SBRT) werden Computertomographien angefertigt. Welche Aussage ist richtig?

Ein für die SBRT-Bestrahlungsplanung angefertigtes Computertomogramm kann eine größere Schichtdicke aufweisen als für die „external beam radiotherapy“, da die extrem steilen Dosisgradienten ohnehin nur grob von den Bestrahlungsplanungssystemen geschätzt werden können.

Ein für die External-beam-radiotherapy-Bestrahlungsplanung angefertigtes Planungscomputertomogramm muss eine möglichst geringe Schichtdicke aufweisen, da sonst die elektronische Integration von diagnostischen Computertomographie- oder Magnetresonanztomographiedatensätzen nicht möglich ist.

Ein für die SBRT-Bestrahlungsplanung angefertigtes Computertomogramm muss eine möglichst geringe Schichtdicke aufweisen (z. B. 1 mm), um eine möglichst hohe räumliche Auflösung im Rahmen der Bestrahlungsplanung zu ermöglichen.

Die SBRT wird generell nicht auf Computertomographiedatensätzen, sondern auf Positronenemissionstomographiedatensätzen geplant.

Oft wird die SBRT mithilfe vorgefertigter Tabellen abgeschätzt. Dabei kommen der Durchmesser des Zielvolumens, der Abstand zwischen Körperoberfläche und der Mitte des Zielvolumens und die Dichte des durchstrahlten Gewebes zum Tragen.

Welche Aussage zum klinischen Einsatz der „stereotactic body radiation therapy“ (SBRT) trifft zu?

Die SBRT spielt eine entscheidende Rolle in der kurativen Therapie des lokal begrenzten, nicht metastasierten Mammakarzinoms.

Die SBRT ist die entscheidende onkologische Behandlungsoption in der Therapie des Hodgkin-Lymphoms im Stadium III.

Die SBRT ist unverzichtbarer Bestandteil in der neoadjuvanten Therapie des organüberschreitenden, aber noch nicht metastasierten Rektumkarzinoms.

Die SBRT spielt derzeit noch keine Rolle in der klinischen Routineversorgung von Tumorpatienten.

Die SBRT ist die entscheidende kurative Therapieoption bei Patienten mit kleinen, funktionell inoperablen Bronchialkarzinomen.

Welche Aussage zum klinischen Einsatz der „stereotactic body radiation therapy“ (SBRT) ist nicht richtig?

Einzelne Metastasen können – unabhängig vom befallenen Organ – lokal sanierend mit der SBRT behandelt werden.

Die SBRT ist die ideale Therapieoption für eine diffuse bilaterale pulmonale Metastasierung.

Die SBRT eignet sich insbesondere in der Therapie oligometastatischer Tumorerkrankungen.

Oft stellt die SBRT eine nichtinvasive Option zur chirurgischen Metastasenresektion dar.

Wahrscheinlich ist die SBRT in der kurativen Therapie nichtmetastasierter nichtoperabler Bronchialkarzinome der „external beam radiotherapy“ onkologisch überlegen.

Welche Indikation für den Einsatz der „stereotactic body radiation therapy“ lässt sich gut begründen?

Mammakarzinom T1b N0 M0, luminal A, im Rahmen der geplanten brusterhaltenden Therapie

Mammakarzinom T2 N2a M0, luminal B, im Rahmen der geplanten brusterhaltenden Therapie

Mammakarzinom T2 N2a M0, tripelnegativ, zur adjuvanten Therapie nach neoadjuvanter Chemotherapie und Mastektomie mit Axilladissektion

Mammakarzinom T2 N1a M1 (solitäre pulmonale Metastase), luminal A, im Rahmen einer „quasikurativen“ Therapie bei Oligometastasierung in Ergänzung zur brusterhaltenden operativen Therapie, zur Systemtherapie und zur adjuvanten „external beam radiotherapy“ der betroffenen Brust

Mammakarzinom T1b N0 M0, luminal B, im Rahmen der geplanten brusterhaltenden Therapie

Welche Aussage zur Strahlenbiologie ist richtig?

Die normofraktionierte Radiotherapie inaktiviert Karzinomzellen v. a. über die Induktion von Chromosomenaberrationen.

Die normofraktionierte Radiotherapie schädigt Zellen der gesunden Gewebe durch Induktion von Nekrosen.

Niedrige Einzeldosen führen neben der direkten Schädigung der Tumorzellen auch zu einer deutlichen Verschlechterung der Gefäßversorgung über Effekte an den Endothelzellen der Tumorgefäße.

Niedrige Einzeldosen können Zellen direkt nekrotisieren.

Ein wichtiger Mechanismus der Tumorzellinaktivierung bei der normofraktionierten Radiotherapie wird über die direkte Schädigung der Zellmembranen vermittelt.

Die „stereotactic body radiation therapy“ wird mit welchem Ziel eingesetzt?

Ausgedehnte elektive Lymphabflussgebiete effektiv prophylaktisch behandeln zu können

Die Immuntherapie effektiv stimulieren zu können. Die lokalen Effekte der Bestrahlung spielen dabei eine untergeordnete Rolle.

Schmerzhafte Arthrose i.R. der sog. „Reizbestrahlung“ klinisch günstig zu beeinflussen

Einzelne Tumoren und Metastasen mit hohen Einzeldosen lokal zu vernichten

Durch eine besonders hohe Anzahl von Bestrahlungssitzungen das Tumorzellwachstum langfristig zu stoppen

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Hermann, R.M., Kober, L. & Christiansen, H. Extrakranielle Stereotaxie: strahlenbiologische Besonderheiten, physikalisch-technische Voraussetzungen, klinische Einsatzmöglichkeiten. Onkologe (2021). https://doi.org/10.1007/s00761-021-00935-6

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Schlüsselwörter

  • Extrakranielle stereotaktische Radiotherapie
  • Ablative Strahlentherapie
  • Oligometastasierung
  • Nichtkleinzelliges Bronchialkarzinom
  • Immuntherapie

Keywords

  • Stereotactic body radiation therapy
  • Radiotherapy, ablative
  • Oligometastasis
  • Carcinoma, non-small-cell lung
  • Immunotherapy