Bestrahlungsplanung und Dosisverifikation für die kombinierte interne und externe Strahlentherapie (CIERT)

Zusammenfassung Ziel Die kombinierte interne und externe Radiotherapie (CIERT) mittels offenen Radionukliden und externer Bestrahlung ermöglicht die Ausnutzung der Vorteile beider Bestrahlungsansätze. Hierzu zählen steile Dosisgradienten und eine geringe Normalgewebstoxizität durch die Bestrahlung mit offenen Radionukliden sowie die homogene Dosisdeposition innerhalb des Tumors durch externe Bestrahlung. Für eine kombinierte Bestrahlungsplanung soll eine Infrastruktur zur Berücksichtigung der Dosisbeiträge aus beiden Modalitäten geschaffen werden. Anschließend soll die physikalische Verifikation der Dosisverteilung messtechnisch mittels OSL-Detektoren erfolgen. Methode Die interne Bestrahlung erfolgte durch Re-188 in einem Zylinderphantom mit drei zylindrischen Einsätzen. Nach Akquisition von SPECT-Aufnahmen wurde die interne Dosis mittels der Software STRATOS berechnet und als DICOM-RT-Datensatz exportiert. Mittels der Planungssoftware Pinnacle wurde diese Dosisverteilung als Vorbestrahlung berücksichtigt und die externe Bestrahlung mit 6 MV Photonen geplant. Die Messung der Dosisbeiträge erfolgte mittels OSL-Detektoren aus Berylliumoxid für die kombinierte Bestrahlung und für beide Modalitäten getrennt. Ergebnisse Die geplante Kombinationsbestrahlung mit 1 Gy, 2 Gy und 4 Gy konnte innerhalb der Messunsicherheit der Detektoren sowohl für die getrennten als auch die kombinierte interne und externe Bestrahlung verifiziert werden. Das mittlere Ansprechvermögen der Detektoren bei der internen Bestrahlung mit Re-188 betrug dabei (88,6 ± 2,4) % gegenüber der Kalibrierung mit 200 kV Röntgenstrahlen, wogegen das Ansprechvermögen für 6 MV Photonen bei (146,0 ± 4,9) % lag. Schlussfolgerung Es wurde ein Ablaufschema für die Bestrahlungsplanung bei der kombinierten internen und externen Radiotherapie entwickelt und erfolgreich getestet. Messtechnisch konnte die Dosisverifikation mittels OSL-Detektoren erfolgreich umgesetzt werden, so dass die physikalisch-technischen Grundlagen für die Dosimetrie bei Kombinationsbestrahlungen gelegt sind.

Untersuchungen zur kombinierten internen-externen Radiotherapie (CIERT) am Zellmodell

Zusammenfassung Ziel: Eine kombinierte interne-externe Radiotherapie (CIERT) erfordert eine einheitliche Betrachtung der biologischen Strahlenwirkung. Dafür sollte der Formalismus der Biologisch Effektiven Dosis (BED) am Zellmodell überprüft werden. Methoden: NIS-positive Schilddrüsenzellen FRTL-5 wurden mit Röntgenstrahlung oder/und mit Tc-99m-Pertechnetat bestrahlt. Anoder Abwesenheit von Perchlorat konnte die aktive zelluläre Aufnahme des Radiotracers während 24 h Bestrahlungsdauer verhindern oder zulassen. Die Dosisbestimmung für die Radionuklidbestrahlung erfolgte auf Basis gemessener Uptakewerte mittels Monte-Carlo-Simulation. Aus Dosiswirkungskurven mit Koloniebildungs-Assay als biologischem Endpunkt wurden zellspezifische radiobiologische Parameter abgeleitet. Für Kombinationsbestrahlungen unter Variation von Reihenfolge und Zeitabstand wurde das Zellüberleben mit Vorhersagewerten des BED-Formalismus verglichen. Ergebnisse: Die für Röntgenbestrahlung ermittelten Parameter α = (0,22 ± 0,02) Gy-1, β = (0,021 ± 0,001) Gy-2 und Reparaturhalbwertszeit (1,51 ± 0,21) h erklären auch die Dosiswirkungskurven für Tc-99m-Pertechnetat mit exponentiell fallender Dosisleistung. Die CIERT-Experimente zeigten keine signifikanten Unterschiede bezüglich Reihenfolge und Bestrahlungspause, jedoch bei Radionuklidaufnahme in die Zellen ein geringeres Überleben als durch die BED vorhergesagt. Schlussfolgerung: Am Zellmodell konnte verifiziert werden, dass die BED grundsätzlich zur Beschreibung von biologischen Strahleneffekten bei unterschiedlichen Strahlenqualitäten und Dosisleistungen anwendbar ist. Ob bei intrazellulärer Radionuklidaufnahme in Kombination mit Röntgenbestrahlung supraadditive Effekte entstehen, die auf Auger- und Konversionselektronen des Tc-99m zurückzuführen sind, bedarf weiterer Experimente.