Adaptive Planungskonzepte für Lungentumorbestrahlungen

• Applicant: Professor Dr. Klaus Herfarth
• Subject Area: Nuclear Medicine, Radiotherapy, Radiobiology
• Term: from 2013 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 59368893

Bösartige Lungentumore stellen sowohl bei Männern als auch bei Frauen eine häufige Krebserkrankung da. Im Gegensatz zum kleinzelligen Lungenkrebs, kann der nicht-kleinzellige Lungenkrebs (NSCLC) durch eine lokale Behandlung geheilt werden. Eine Operation ist allerdings beim Großteil der Patienten nicht möglich, so dass diese der Strahlentherapie zugeführt werden. Durch den Einsatz von Kohlenstoffionen (C12) konnten in Japan bei den frühen Tumorstadien sehr hohe Heilungsraten bei geringen Nebenwirkungen erzielt werden. Diese wurden mit einem aufgestreuten Teilchenstrahl durchgeführt, bei dem durch eine Vergrößerung des bestrahlten Volumens verhindert werden kann, dass die ateminduzierte Bewegung des Tumors zu Unterdosierungen führt. Am Heidelberger Ionenstrahltherapiezentrum (HIT) erfolgt die Bestrahlung des Tumors sukzessive durch einen fein kollimierten Nadelstrahl. Die Bewegung des Tumors interferiert somit mit der Strahlbewegung, was zu Unterdosierungen führt, die durch ein vergrößertes Zielvolumen nicht kompensiert werden können. Als Behandlungsoptionen für bewegte Tumore mit einem gescannten Strahl werden die atemsynchronisiert unterbrochene Bestrahlung (sog. Gating) und die Mehrfachbestrahlung (sog. Rescanning) in Erwägung gezogen. Die weltweit erste Behandlung eines Patienten mit atembewegten Lebertumor mit einem gescannten Ionenstrahl wurde im Dezember 2011 mit Gating am HIT durchgeführt.Im Rahmen des Projektes soll die Behandlung von Lungentumoren mit einem gescannten Ionenstrahl ermöglicht werden. In einer klinischen Studie sollen zunächst NSCLCs behandelt werden, die nur eine geringe Atembewegung aufweisen (Pancoast Tumore). Die Behandlung erfolgt mittels Radiochemotherapie mit einem gescannten C12-Strahl und nachfolgender Operation. Das Ansprechen auf die Bestrahlung wird im OP-Präparat evaluiert und mit historischen Daten einer entsprechenden Therapie mit Röntgenstrahlen verglichen. Zur Vermeidung von Unterdosierungen kommt Gating zum Einsatz. Im medizinphysikalischen Teilprojekt wird eine adaptive Bestrahlungsplanung für Lungentumore entwickelt. Adaptive Konzepte erscheinen notwendig, da sich im Verlauf einer fraktionierten Therapie Änderungen der Atembewegung ergeben, die eine Anpassung des Therapiekonzeptes notwendig machen können. Dieses gilt insbesondere, wenn bei anderen Tumorlokalisationen höhere Dosen applizierter werden sollen. Dazu soll zunächst für Rescanning und Gating eine Sensitivitätsanalyse erfolgen, um die dosimetrischen Auswirkungen von erwarteten Änderungen für die einzelnen Behandlungstechniken zu untersuchen. Nachdem die kritischen Parameter des Bestrahlungsplans und der Bestrahlungstechnik identifiziert sind, sollen im zweiten Teil der geplanten Arbeiten adaptive Bestrahlungskonzepte entwickelt werden, die durch gezielte Anpassungen der kritischen Parameter eine erhöhte Abdeckung des Tumorvolumens (CTV) möglichst unter Reduktion der Dosis in Normalgewebe ermöglichen.

• DFG Programme: Clinical Research Units
• Subproject of: KFO 214: Heavy Ion Therapy in Radiation Oncology