A7 Strahlentherapie

Thema

Die Strahlentherapie nutzt ionisierende Strahlung – Photonen, Elektronen, Protonen oder schwere Ionen –, um Tumorzellen durch Schädigung ihrer DNA, insbesondere durch Doppelstrangbrüche, zu zerstören. Kann eine Zelle diese Schäden vor der Teilung nicht reparieren, verliert sie ihre Teilungsfähigkeit. Das Überleben der Zelle hängt von zwei Komponenten der Schädigung ab: einer direkten, die proportional zur Dosis zunimmt, und einer weiteren, die mit der Wechselwirkung kleinerer Läsionen zusammenhängt und deren Bedeutung annähernd quadratisch mit der Dosis steigt.

Das Verhältnis dieser beiden Komponenten variiert je nach Gewebeart und bestimmt deren Empfindlichkeit gegenüber der Größe der einzelnen Dosen. Gewebe mit verzögerter Reaktion, wie Rückenmark, Lunge oder Nieren, reagieren besonders empfindlich auf hohe Dosen pro Sitzung, während viele Tumoren und schnell reagierende Gewebe relativ weniger von der Größe der einzelnen Fraktionen abhängen. Dieser Unterschied ist die Grundlage der konventionellen Fraktionierung: Die Aufteilung der Gesamtdosis in zahlreiche kleine Sitzungen ermöglicht einen besseren Schutz gesunder, spät reagierender Gewebe bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der kumulativen Wirkung auf den Tumor.

Manche Tumoren reagieren unterschiedlich empfindlich auf Fraktionierung. Prostatakrebs beispielsweise kann sich eher wie ein Spätreaktionsgewebe als wie ein typischer Tumor verhalten. Dies ermöglicht den Einsatz hypofraktionierter Bestrahlungsschemata mit weniger Sitzungen und höheren Dosen pro Sitzung. Ziel ist es, eine dem längeren, konventionellen Behandlungseffekt vergleichbare Wirkung zu erzielen, ohne das gesunde Gewebe zu beeinträchtigen.

Ziel ist nicht nur die vollständige Zerstörung des Tumors. Eine überlebende klonogene Zelle kann sich vermehren und eine neue Tumormasse bilden. Daher steigt die Wahrscheinlichkeit der Tumorkontrolle, wenn die Dosis die erwartete Anzahl überlebender klonogener Zellen auf ein extrem niedriges Niveau reduziert. Eine Dosiserhöhung erhöht jedoch auch die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen im bestrahlten gesunden Gewebe. Die Behandlungsplanung zielt daher darauf ab, die Wahrscheinlichkeit der Tumorkontrolle zu maximieren und gleichzeitig das Risiko von Komplikationen in benachbarten Organen in akzeptablen Grenzen zu halten. Die Wirksamkeit der Strahlung hängt auch von der Sauerstoffverfügbarkeit ab. Sauerstoff stabilisiert einen Teil der induzierten DNA-Schäden und hemmt deren Reparatur. Aus diesem Grund können hypoxische Bereiche eines Tumors deutlich resistenter sein als gut oxygenierte Bereiche und höhere Dosen erfordern, um eine vergleichbare Wirkung zu erzielen. Um diese Resistenz zu überwinden, können Substanzen eingesetzt werden, die die sensibilisierende Wirkung von Sauerstoff nachahmen, verschiedene Fraktionierungsstrategien oder Strahlungsarten wie Schwerionen, deren Wirkung weniger von der Gewebeoxygenierung abhängt.

Um die notwendige Dosis im Tumor zu verabreichen, ohne die Toleranz des gesunden Gewebes zu überschreiten, ist es unerlässlich zu berechnen, wie sich die Energie im gesamten Bestrahlungsvolumen verteilt. Moderne Planungssysteme kombinieren anatomische Informationen mit den physikalischen Eigenschaften der Strahlen und modulieren deren Intensität aus verschiedenen Richtungen. Dadurch können sie die Dosis im Tumorvolumen konzentrieren und gleichzeitig die Dosisbelastung der Risikoorgane begrenzen.

Die Anatomie bleibt während der Behandlung nicht unverändert. Lage und Form des Tumors und des umliegenden Gewebes können sich zwischen den Sitzungen verändern. Daher verwenden moderne Techniken Bilder, die vor oder während der Bestrahlung aufgenommen wurden, um die Anatomie zu überprüfen und Abweichungen vor der Verabreichung der geplanten Dosis zu korrigieren.

Die Strahlentherapie kombiniert radiobiologische und physikalische Prinzipien, um ein Gleichgewicht zwischen Tumorzerstörung und Schutz des gesunden Gewebes zu finden. Art und Ausmaß der DNA-Schädigung sowie die Empfindlichkeit gegenüber der Fraktionsgröße bestimmen die Dosisverteilung. Die Anzahl überlebender klonogener Zellen beeinflusst die Wahrscheinlichkeit der Tumorkontrolle; die Toleranz benachbarter Organe begrenzt die nutzbare Dosis, und Hypoxie kann die Tumorresistenz erhöhen. Dosimetrische Planung und Bildverifizierung ermöglichen die Integration dieser Faktoren für eine präzise Bestrahlung mit dem Ziel, den Tumor mit der erforderlichen Wirksamkeit zu zerstören, ohne das umliegende Gewebe unzulässig zu schädigen.

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