ERFAHRUNGSBERICHT DRITTER MONAT KLINISCHER BETRIEB RPTC, JUNI ´09

PROTONENTHERAPIE EINES SCHÄDELBASISTUMORS

Fallbericht: Protonentherapie eines Schädelbasistumors. Am 16.06.2009 haben wir erstmals einen Patienten in die Protonenbehandlung genommen, der an einem bösartigen Tumor der Schädelbasis erkrankt ist. Bei demTumor handelt es sich um ein Chondrosarkom, ausgehend vom Schädelbasisknochen. Der 30-jährige Patient war zuvor bereits zweimal operiert worden, wobei die in Richtung Gehirn wachsende Raumforderung jeweils nicht vollständig entfernt werden konnte; in der Folge zeigte sich ein erneutes Wachstum. Eine unmittelbar weiterführende Behandlung mittels Protonenbestrahlung wurde von neurochirurgischer Seite dringend empfohlen. Die Protonentherapie stellt eine erfolgversprechende Form der Therapie für diese Erkrankung dar. Warum ist das so?

„Für eine effektive Heilbehandlung dieser Tumorerkrankung an der Schädelbasis ist eine relativ hohe Strahlendosis erforderlich. Die Herausforderung besteht darin, dass strahlenempfindliche Organe wie der Hirnstamm und der Sehnerv in unmittelbarer Nachbarschaft zum Tumor liegen und damit in Abgrenzung zum Hochdosisbereich geschont werden müssen: Man benötigt einen steilen Dosisabfall vom Tumor hin zu den empfindlichen Organen. Das funktioniert am besten mit Protonenstrahlen, die einen Bragg-Peak und einen scharfen Randabfall aufweisen (siehe vergleichende Zielplanung). Chondrosarkome können mit der Protonentherapie zu über 90% geheilt werden – im Gegensatz zur Röntgentherapie, mit der die langfristige Überlebenswahrscheinlichkeit kaum über 20% liegt.“, erklärt der behandelnde Strahlentherapeut Herr Markus Wilms (Bild).

Leistungssteigerung der Protonentechnologie – ein Weg zur Bevölkerungsversorgung. Protonenbestrahlungsanlagen sind teure Großanlagen. Die Bestrahlung ist aufwändig und kostenintensiv (wenn auch lange nicht so teuer, wie von mancher Konkurrenz behauptet wird). Der Weg, die zukunftsträchtige Protonentherapie volkswirtschaftlich tragbar zu machen, ist, sie technisch zu optimieren. Das heißt letztlich, die Einsatzfähigkeit, die mögliche Zahl der an einer Anlage behandelbaren Patienten zu erhöhen.

„Wir Physiker am RPTC“, erklärt Dr. Gerd Datzmann (Bild), „unterstützen zusammen mit den Medizinern die Techniker des Herstellers Varian Medical Systems, Inc. laufend dabei, die Leistungsfähigkeit unserer Anlage in verschiedenen Ausbaustufen auf oder über die spezifizierten Werte zu erhöhen. Der Hersteller führt im Augenblick die entsprechenden Arbeiten, wie z. B. Einstellung der Protonenstrahlsteuerung oder die Zertifizierungsverfahren für die nächsten unserer fünf Bestrahlungsplätze, die an der bereits in Betrieb genommenen Strahlenquelle und Software hängen, durch.“ Wir gewinnen jetzt am ersten Bestrahlungsplatz mit dessen klinischem Einsatz zahlreiche Daten und Erfahrungen, die uns erlauben, Stück für Stück die Leistungsfähigkeit der Anlage zu optimieren. Das ist in Europa Pioniertätigkeit, aber wir haben mittlerweile genügend Erfahrung, um uns sicher zu sein, die Anlage zur Gesamtinbetriebnahme mindestens auf die geplante Produktivität anheben zu können. In der Hauptsache geht es darum, durch Tuning die Software schneller zu machen. Ein Beispiel:

Die Bestrahlungsdauer selbst beträgt bei unseren klinischen Einsätzen bereits jetzt lediglich 60 bis 120 Sekunden für jede Einstrahlrichtung, abhängig von der Einzeldosis und der Tumorgröße. Die Bestrahlung ist zwar schmerzfrei, aber der Patient darf sich, um die Präzision zu erhalten, nicht bewegen. Diese Zeit wird der Hersteller verkürzen: Bei einem größeren Tumor werden nacheinander z. B. 20 Tiefenschichten vom Strahl magnetisch gesteuert abgetastet. Der Strahl erfasst dabei bis zu 10.000 einzelne Minizielgebiete, in die er den Tumor aufteilt. Die Bestrahlung pro Zielpunkt dauert nur etwa 3-10 Millisekunden. Der Wechsel von Schicht zu Schicht, der eine Umsteuerung zahlreicher Magnete und der Strahlaufbereitungsanlage erfordert, benötigt zur Zeit noch etwa 3 Sekunden. Mit der Optimierung der computergestützten Steuerung wird dies Varian in Zukunft auf 1 Sekunde bringen, addiert ergibt es zumindest bei größeren Tumoren nochmals eine angenehmere, kürzere Behandlung für den Patienten und eine größere Leistungsfähigkeit der Anlage zugleich. Der Wechsel des Strahls von einem dieser Zielpunkte auf den nächsten bedeutet jeweils eine extrem schnelle Neuansteuerung der sogenannten Scanning-Magnete, der Schichtenwechsel eine Neuansteuerung tatsächlich aller Führungsmagnete in der Strahlaufbereitung und Strahlverteilung – dies sind für den ersten Behandlungsplatz 47 und werden in den anderen Räumen bis zu 111 sein.

Das Umsetzen des Strahls von einem Behandlungsplatz zum anderen wiederum bedeutet eine totale Neuansteuerung und erfordert derzeit noch 100 Sekunden. Schwierig dabei ist, dass man diese magnetischen Weichen nicht einfach auf Null abschalten kann, man muss Restmagnetfelder kompensieren, ein anspruchsvoller Rechenvorgang. Der Zeitbedarf ist für den Patientendurchsatz relativ wichtig, da der Strahl nicht nur für jeden neuen Patienten wechselt, sondern auch zwischen Bestrahlungsplatz und Bestrahlungsplatz hin- und herspringt, wenn verschiedene Felder (Bestrahlungsrichtungen) angewählt werden. Nochmals Dr. Gerd Datzmann: „Varian hat eine Verfahrensoptimierung geplant, die sicherstellt, dass diese Umschaltzeit auf 40 Sekunden reduziert wird. Die Anlage wird unsere Erwartungen erfüllen, viele Patienten mit höchster Qualität zugleich behandeln zu können.“

Ausweitung des RPTC-Leistungsspektrums: Erfahrung aus den ersten drei Monaten. Die amtliche klinische Betriebsgenehmigung erlaubt es der RPTC-Anlage, alle Tumore zu behandeln, die bisher mit Röntgen bestrahlt worden sind. Die jüngste Version der uns zur Verfügung stehenden Therapieplanungssysteme der Firma CMS/Elekta erlaubt es uns jetzt, dieses Therapiespektrum in einem größeren Umfang auszuschöpfen. Die folgenden Bereiche und Indikationen wurden in den ersten drei Monaten am RPTC therapiert:

Schädel und Gesichtsschädel (Hirnmetastase, Schädelbasistumor)
Wirbelsäule (Ewing-Sarkom, Metastase)
Brustbereich und Lungenkrebs (Pleuramesotheliom)
Bauchraum (Cholangiozelluläres Karzinom der Leber, Pankreaskarzinom)
Becken (Beckenmetastase)
Urogenitalorgane (Prostatakarzinom, Harnblasenkarzinom)

Präzise und patientenschonende Lagerung. Von dem am RPTC verwendeten Präzisionszielsystem wurde schon berichtet (siehe 2. Monatsbericht). Die Patienten werden hier bereits für die Zielplanung mittels Computertomograph, in seltenen Fällen auch in Kombination Computertomograph und Kernspintomograph in sogenannten Konturbetten gelagert, die dem Patienten individuell angepasst werden und für die gesamte Bestrahlungsdauer nur für ihn eingesetzt werden. Diese Vakuummatratzen werden in etwas einfacherer Form auch häufig zum Transport Verletzter im Notarzt- und Sanitäterbereich eingesetzt. Dort sind sie meist unter dem Namen „Erdnussbetten“ bekannt, da ihr Funktionsprinzip an die Vakuumverpackung von Erdnüssen erinnert. Solange Luft in der Matratzenhülle ist, ist sie weich und passt sich der Körperkontur an. Luftleer gepumpt erstarrt das Material und hält die Form präzise, bleibt aber wegen genau dieser Formanpassung dennoch bequem. Bei der Bestrahlung erhält der Patient eine leichte Plastikdecke, die milde angesaugt wird. Dieser Saugdruck wird automatisch überwacht, Bewegungen des Patienten, die die Bestrahlungspräzision verändern könnten, führen zur sofortigen Unterbrechung der Bestrahlung.

Für Bestrahlungen am Kopf verwenden wir Oberkieferabgüsse, wie sie vom Zahnarzt wohl jedem bekannt sind. Diese an einem Stativ befestigten Abgüsse werden ebenfalls mit einem milden und überwachten Unterdruck am Gaumen angesaugt. Sie fixieren den Kopf für die Bestrahlung millimetergenau.

Laut der leitenden medizinisch-technischen Radiologieassistentin Frau Jutta Schreiber (Bild) „vermeiden wir damit jene ziemlich furchterregenden starren Masken, die Sie vielleicht in Zusammenhang mit Röntgenbestrahlungen am Kopf schon gesehen haben. Wir sind mit unserer Lagerungstechnik bisher ebenso zufrieden wie die Patienten. Sie ist doch sehr viel akzeptabler und macht die ja selbst schmerzlose und nicht spürbare Bestrahlung doch um einiges erträglicher als mit herkömmlichen Fixierungen“.

Qualität der Vordiagnostik am RPTC. Bestrahlungspatienten des RPTC werden in der Regel mit diagnostiziertem Tumor, der auch durch feingewebliche Untersuchung gesichert ist, zugewiesen. Da das RPTC nicht zuletzt für überregionale Patienten ausgelegt ist, verfügt es dennoch über alle Möglichkeiten der Diagnostik wie z.B. Ultraschall- und Endoskopiegeräte, die in Zusammenarbeit mit der Chirurgischen Klinik Dr. Rinecker entsprechend eingesetzt werden können.

Ungeachtet auswärtiger Vordiagnostik erhält jeder Patient jedoch eine Ganzkörper-Kernspintomograpie – diese ist ja schließlich strahlen- und nebenwirkungsfrei. Dabei wird der gesamte Bereich der Körperlänge erfasst. Es entstehen 300 digitale Aufnahmen, die vom auswertenden Radiologen einzeln betrachtet, aber auch wie ein Film abgespult werden können. Dies dient dem Ausschluss bisher nicht entdeckter (Fern-)Metastasen. Dies zum einen, um das Stadium des Tumors des Patienten zu sichern, zum anderen bieten sich dadurch mehr Behandlungsmöglichkeiten: Die Protonenbestrahlungstechnik am RPTC erlaubt auch die Parallelerfassung von Metastasen (Multitargeting bei der Scanninganlage). Bei Verdacht oder grundsätzlich bei häufig metastasierenden Tumoren wie Bronchialkarzinomen (Lungenkrebs) wird am RPTC zusätzlich eine sogenannte Positronenemissionstomographie (PET) in Verbindung mit einem CT-Gerät (zusammen "PET-CT") angewandt. Hierbei wird dem Patienten ein Kontrastmittel injiziert, das mit einem kurzlebigen radioaktiven Isotop markiert ist, sodass in einer einzigen Untersuchung sowohl die genaue Tumorlokalisation (CT) und auch die tumoraktiven Anteile (Isotop, durch die erhöhte Stoffwechselaktivität des Tumors bzw. der Metastase) identifiziert werden: Der Patient wird im selben Untersuchungsgang durch einen angekoppelten Computertomographen und einen Isotopentomographen geführt (siehe Bild der Anlage). Der Computertomograph „sieht“ einen Knoten anatomisch wesentlich präziser als die Isotopenmethode, ohne selbst unterscheiden zu können, ob dieser Knoten vielleicht gutartig oder tatsächlich tumorös ist. Mit der Überlagerung der Aufnahmen beider Untersuchungsgänge in dem einen Gerät ist dann das fragliche Gebilde als gutartig oder tumorös identifizierbar.

„Für diese Technologie stehen derzeit zwei verschiedene Kontrastmittel mit verschiedenen radioaktiven Isotopen zur Verfügung, die beide kurzlebig, somit auch nur wenig belastend sind“, so der Leiter der Radiologieabteilung, der leitende Diagnostiker am RPTC, Dr. Christian Berchtenbreiter (Bild). „Das am weitesten verbreitete radioaktive Kontrastmittel beziehen wir aus der Radiopharmazie der Technischen Universität München, wo es mit Hilfe eines Zyklotrons hergestellt wird. Die Anlieferung ist wegen seiner Kurzlebigkeit nur aus der Nähe möglich. Bei ungefähr einem Fünftel der gesamten Fälle jedoch wäre es sinnvoller, ein Kontrastmittel mit dem anderen Isotop anzuwenden. Das könnte auch dort produziert werden. Leider ist der Genehmigungsaufwand nach dem Arzneimittelgesetz in Deutschland für die Zulassungsbehörde so hoch, dass es hierzulande bis heute nicht möglich ist, und dies keineswegs aus Sicherheitsbedenken, dieses Kontrastmittel in den Handel zu bringen. Leider, sonst wäre in einigen Fällen die Diagnostik, wo es letztlich immer darum geht, keine Tumorteile zu übersehen, in Deutschland noch sicherer.“

Entwicklung der Bestrahlungszahlen in den ersten drei Monaten. Die Zahl der Patientennachfragen am CallCenter (Tel.: +49 (0)89/660 680) hat sich bis Ende Juni auf 3.005 erhöht.

Das RPTC verfügt über fünf Behandlungsräume, wobei einer für Augen- und spezielle Kopfbehandlungen reserviert ist. Diese Behandlungsräume werden sukzessive vom Hersteller fertiggestellt und uns schrittweise übergeben. Das RPTC hat seit März 2009 den Betrieb am ersten dieser fünf Behandlungsräume aufgenommen. Leider steht uns naturgemäß wegen der Parallelarbeiten nur eine beschränkte Tageszeit für Patientenbehandlungen zur Verfügung, insbesondere weil die Kliniker und Medizinphysiker in der klinischen Routine eine genaue und umfangreiche Bestimmung von Kennzahlen der Protonenanlage arbeitstäglich durchführen, um einerseits Daten für die weitere Optimierung der Systeme und Prozesse zu gewinnen und andererseits schon jetzt die konstante Qualität zu dokumentieren. „Die Ergebnisse der klinischen Qualitätssicherung aus den ersten Betriebsmonaten am RPTC bestätigen unsere Erwartungen vollumfänglich, sodass wir unsere klinischen Abläufe verbessern konnten; wir werden sie auch weiterhin optimieren, um die täglich nutzbare Zeit für Patientenbehandlungen zu verlängern.“, sagt Vorstandssprecher Dr. Jörg Hauffe. Die Anlagennutzungszeiten im klinischen Betrieb des RPTC zeigen auch bereits in dieser frühen Phase der Nutzung einer solch komplexen Anlage eine hohe Konstanz (Diagramm der Nutzungszeiten).

„Über die ersten Betriebsmonate hinweg konnten wir die uns zur Verfügung stehende – noch begrenzte – Nutzungszeit kontinuierlich für mehr Patientenbehandlungen optimieren. Unser Konzept einer konsequenten Leistungssteigerung und einem damit einhergehenden Kapazitätsaufbau geht also auf.“ sagt der Finanzchef der ProHealth AG Herr Friedrich Rettenberger. Die Behandlungskapazitäten am RPTC sollen parallel zur Fertigstellung der weiteren Behandlungsräume durch Varian bis zur Gesamtfertigstellung in 2010 aufgebaut werden. Bereits über die jetzt vorliegenden Betriebsmonate können wir eine deutliche Leistungssteigung registrieren (Diagramm zur Behandlungskapazität).