Gating

Atemgesteuerte Bestrahlung

Die sogenannte Atemgetriggerte Bestrahlung kommt für verschiedene Bestrahlungsindikationen zur Anwendung.

Besonders bei Bestrahlungen im Brustkorbbereich (Lungen- und Mammakarzinome) muss die Atembewegung der zu bestrahlenden Region bei der Bestrahlungsplanung mitberücksichtigt werden.

Bei uns wird diese standardmässig sowohl bei Lungentumoren (Free Breathing) als auch bei linksseitigen Mammakarzinomen (Deep Inspiration Breath Hold, DIBH) angewendet.

Bei der postoperativen Strahlentherapie der weiblichen Brust werden linksseitige Mammae in der Regel über tangentiale Gegenfelder bestrahlt, damit Lunge und Herz der Patientinnen möglichst gut geschont werden können. Dennoch ist in manchen Fällen ein Teil des Herzens im bestrahlten Volumen, insbesondere wenn es vergrössert ist oder anatomisch dicht an der Brustwand anliegt.

Herz- und Lungenschonung

Die Bestrahlung in tiefer Einatmung (Inspiration) ist eine spezielle Bestrahlungstechnik, bei der die Strahlung jeweils nur beim Erreichen eines bestimmten Atemzustandes erfolgt. Diese Methode dient unter anderem der Verringerung der Herzbelastung bei der Strahlentherapie.

Bei tiefer Einatmung vergrößert sich der Abstand zwischen Herz und Brustwand, so dass auch die Bestrahlungsfelder zur Erfassung der linken Brust weiter entfernt vom Herzen verlaufen und damit das Herz mit einer geringeren Strahlendosis belastet wird.

Gleichzeitig lässt sich in Inspiration die Lungenbelastung vermindern, da der Hochdosisbereich wegen der Ausdehnung der Lunge weniger Lungenzellen umfasst als in Exspiration oder in Atem-Mittellage. Diese Effekte führen zu einer signifikanten Verminderung des Risikos der betreffenden strahlenbedingten Nebenwirkungen (kardiale Beschwerden, Pneumonitis etc.).

Therapieplan und Dosisverteilung bei der Mamma-Bestrahlung mit tangentialen Feldern. Die Belastung des Herzens (rote Kontur) ist bei Bestrahlung in Atem-Mittellage (links) markant höher als bei Bestrahlung in Inspiration (rechts).
Therapieplan und Dosisverteilung bei der Mamma-Bestrahlung mit tangentialen Feldern. Die Belastung des Herzens (rote Kontur) ist bei Bestrahlung in Atem-Mittellage (links) markant höher als bei Bestrahlung in Inspiration (rechts).
Therapieplan und Dosisverteilung bei der Mamma-Bestrahlung mit tangentialen Feldern. Die Belastung des Herzens (rote Kontur) ist bei Bestrahlung in Atem-Mittellage (links) markant höher als bei Bestrahlung in Inspiration (rechts).

Wichtig ist, dass Sie in der Lage sind für eine gewisse Zeit (mind. 20 Sekunden) und mehrere Male sowohl für die Bestrahlungsplanung als auch bei der Bestrahlung selbst die Luft anzuhalten. Dies soll für Sie so komfortabel wie möglich sein. Die Prozedur ist schmerzfrei, erfordert jedoch Ihre aktive Mitarbeit. Für die Vorbereitung sind mehrere Übungsschritte angedacht, damit Sie die Methode sicher beherrschen, bevor die eigentliche Bestrahlung beginnt.

Spätestens nach der kompletten Bestrahlungsplanung können wir Ihnen sagen, ob Sie von einer Bestrahlung in Atemanhaltetechnik (DIBH) profitieren. Falls ja, wird in der bestimmten Behandlungsphase jede Bestrahlung in der beschriebenen Technik und Lagerung durchgeführt. Die Strahlung wird dabei erst gestartet, wenn die vorher festgelegte Atemtiefe erreicht ist. Zwischen den einzelnen Bestrahlungsfeldern sind Pausen vorgesehen, bis Sie wieder Ihre normale Ruheatmung erreicht haben.

Bei einigen Patientinnen liegen Herz und Herzkranzgefäße bereits bei normaler Atmung ohne tiefe Einatmung weit genug entfernt vom Bestrahlungsgebiet, so dass in diesen Fällen auf die beschriebene Atemtechnik verzichtet werden kann.

Atemsteuerung («Respiratory Gating») des Linearbeschleunigers

Zur Kontrolle des Atemzyklus wird die Bewegung des Brustkorbes durch einen kleinen Markerblock, der auf dem Brustkorb der Patientin steht, mit einer Infrarotkamera (RPM- System) während des Planungs-CTs erfasst. So lässt sich der Atemzyklus mit der Bildgebung und damit der Bewegung der inneren Organe (Herz, Lunge, Leber etc.) korrelieren.

Während des Planungsprozesses können dann die Atemphasen, die für die Bestrahlung am günstigsten geeignet sind, ausgewählt werden. Die Bestrahlung erfolgt dann nur während der Atemphasen, in denen sich der Tumor in einer bestimmten Position befindet.

Die im Bestrahlungsraum installierte Infrarot-Kamera mit entsprechenden Lichtquellen verfolgt die Bewegung des Markerblockes auf der Patientin. Dadurch wird der Atmungszyklus festgehalten.
Die im Bestrahlungsraum installierte Infrarot-Kamera mit entsprechenden Lichtquellen verfolgt die Bewegung des Markerblockes auf der Patientin. Dadurch wird der Atmungszyklus festgehalten.
Die im Bestrahlungsraum installierte Infrarot-Kamera mit entsprechenden Lichtquellen verfolgt die Bewegung des Markerblockes auf der Patientin. Dadurch wird der Atmungszyklus festgehalten.

Am Bestrahlungsgerät wird das RPM-System so angesteuert, dass nur dann Strahlung erfolgt, wenn sich die Atemamplitude der Patientin im vorher definierten Bereich befindet. Bei der Mamma-Bestrahlung liegt dieser Bereich in der tiefen Inspirationsphase.

Zeitlicher Verlauf der Atmung (obere schwarze Kurve) während der Bestrahlung. Das «Beam On»-Signal (Strahlungsfreigabe, untere schwarze Kurve) wird nur dann an den Beschleuniger gesandt, wenn sich das Atemsignal zwischen der blauen und roten Linie (d.h. Patientin in Inspiration) befindet.
Zeitlicher Verlauf der Atmung (obere schwarze Kurve) während der Bestrahlung. Das «Beam On»-Signal (Strahlungsfreigabe, untere schwarze Kurve) wird nur dann an den Beschleuniger gesandt, wenn sich das Atemsignal zwischen der blauen und roten Linie (d.h. Patientin in Inspiration) befindet.
Zeitlicher Verlauf der Atmung (obere schwarze Kurve) während der Bestrahlung. Das «Beam On»-Signal (Strahlungsfreigabe, untere schwarze Kurve) wird nur dann an den Beschleuniger gesandt, wenn sich das Atemsignal zwischen der blauen und roten Linie (d.h. Patientin in Inspiration) befindet.

Die geplanten Bestrahlungsfelder werden bereits vor der Bestrahlung mittels Feldkontrollaufnahmen verifiziert, dass die Durchführung der Bestrahlung der Planung und Simulation der Therapie entspricht.

Qualitätssicherung der atemgesteuerten Bestrahlung am Beispiel des medialen Bestrahlungsfeldes. Es wird sichergestellt, dass die automatisch durch das RPM-System ausgelöste Bestrahlung in der gleichen Atemlage erfolgt wie deren Planung und Simulation: CT-Planung (links), Simulation (Mitte), Feldkontrolle am Beschleuniger (rechts)
Qualitätssicherung der atemgesteuerten Bestrahlung am Beispiel des medialen Bestrahlungsfeldes. Es wird sichergestellt, dass die automatisch durch das RPM-System ausgelöste Bestrahlung in der gleichen Atemlage erfolgt wie deren Planung und Simulation: CT-Planung (links), Simulation (Mitte), Feldkontrolle am Beschleuniger (rechts)
Qualitätssicherung der atemgesteuerten Bestrahlung am Beispiel des medialen Bestrahlungsfeldes. Es wird sichergestellt, dass die automatisch durch das RPM-System ausgelöste Bestrahlung in der gleichen Atemlage erfolgt wie deren Planung und Simulation: CT-Planung (links), Simulation (Mitte), Feldkontrolle am Beschleuniger (rechts)

Free breathing- Gating

Bei normaler Atmung in Liegeposition bewegt sich die Brust um bis zu 1 cm in antero-posteriorer Richtung.

Bei der Planung muss dieser Bewegungsunsicherheit durch die Wahl von geeigneten Sicherheitsabständen Rechnung getragen werden, was in der Regel zu grösseren Bestrahlungsfeldern und dadurch grösseren bestrahlten Volumina führt.

Durch Gating des Beschleunigers in einem bestimmten Bereich der Atemkurve, erfolgt die Bestrahlung während einer definierten Position des Zielvolumens, sodass der Effekt eines virtuell statischen Zielvolumens während der Bestrahlung erzielt wird. Dieser Effekt lässt sich auf nahezu jegliche, durch die Atmung beeinflussten Tumorlokalisationen (Lunge, Leber, Pankreas etc.), zu einer sehr vorteilhaften Reduktion der bestrahlten Volumina ausnutzen.