Allgemeine Strahlentherapeutische Methodik / Methods and Procedures of Radiation Therapy (Therapie mit R?ntgenstrahlen) Teil 1 / (Therapy with X-Rays) Part 1

In den letzten 20-30 J ahren hat sich in del' Strahlentherapie manches geandert. Ihre Moglichkeiten wurden durch die ultraharten Strahlungen von Beschleunigern und den Strahlungen von kunstlich radioaktiven Stoffen, wie Kobalt-60, dann abel' auch durch die Anwendung offener Radionuklide erheblich erweitert. Das hat naturlich auch zu man chen Anderungen del' klassischen Methoden del' percutanen Strahlentherapie mit Rontgenstrahlen gefUhrt. Ganz neue Applikationsformen sind, namentlich im Rahmen del' Nuclearmedizin, hinzugekommen. In den Grundlagen jeder Strahlentherapie sind einerseits Physik und Technik sowie Biologie, medizinisches Grundwissen und klinische Erfahrung und andererseits Theorie und Empirie in sehr komplexer Weise miteinander verknupft. Aus diesem Zusammen- wirken haben sich die allgemeinen Methoden del' Strahlentherapie entwickelt. Ihrer Be- sprechung ist Band XVI dieses Handbuches gewidmet, wahrend die speziellen physika- lisch-technischen und strahlenbiologischen Probleme in den Banden I bzw. II dargelegt sind und die Bande XVII-XIX die spezielle Strahlentherapie und damit auch die vor- wiegend klinischen Fragen behandeln. Fur die Abhandlung del' einzelnen Methoden del' Strahlenapplikation konnten Autoren gewonnen werden, die jeweils uber besondere Erfahrungen auf dem zu besprechenden Gebiet verfugen und von denen einige sogar die Grundlagen del' betreffenden Methode geschaffen haben. Zur Begrundung solcher Verfahren mussen naturlich auch grund- satzliche Fragen angeschnitten werden. Jede Methode dient einem ganz bestimmten Zweck, del' seinerseits die Voraus- setzungen fur das strahlentherapeutische Vorgehen bestimmt.

A. Grundlagen der strahlentherapeutischen Methoden.- I. Die geometrische Dosisverteilung.- 1. Abhängigkeitsfaktoren.- a) Das Abstandsgesetz.- b) Die Strahlenschwächung.- c) Die Streuung.- 2. Die Dosisverteilung an der Oberfläche.- a) Dosisverlauf auf ebenen Oberflächen bei Einzelfeldern.- ?) Grundsätzlicher Dosisverlauf bei konventionellen Strahlungen.- ?) Dosisverlauf unter Berücksichtigung störender Einflüsse.- ?) Dosisabfall am Feldrand und Definition der „Feldgröße“.- ?) Dosisabfall nach dem Feldrand bei ultraharten Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen.- ?) Maßnahmen zur Homogenisierung der Oberflächendosis.- ?) Gewollt ungleichmäßige Oberflächendosis.- b) Bestrahlung unebener und großer Flächen.- ?) Bestrahlung unebener Flächen.- ?) Bestrahlung stark gekrümmter Flächen.- ?) Bestrahlung großer Flächen.- 3. Der Dosisabfall nach der Tiefe.- a) Röntgen- und Gammastrahlen.- ?) Einfluß des Focus-Haut-Abstandes.- ?) Einfluß der Strahlenabsorption.- ?) Einfluß der Streuung.- ?) Der Aufbaueffekt.- b) Relative Tiefendosen in der Praxis.- ?) Tiefendosen weicher Strahlungen.- ?) Tiefendosen mittelharter Strahlungen.- ?) Tiefendosen harter Strahlungen.- ?) Sehr harte Strahlungen.- ?) Tiefendosen ultraharter Strahlungen.- c) Corpuscularstrahlen.- ?) Tiefendosen schneller Elektronen.- ?) Tiefendosiskurven von Protonen, Deuteronen und ?-Mesonen.- ?) Tiefendosiskurven schneller Neutronen.- 4. Die räumliche Dosisverteilung.- 5. Ungewollte Beeinflussung der Dosisverteilung.- a) Einfluß nicht wasseräquivalent absorbierender Gewebe.- b) Dosis in den Grenzschichten verschieden stark absorbierender Gewebe.- c) Unebene Flächen.- d) Phantome endlicher Ausdehnung und andere Einflüsse auf den Verlauf der Tiefendosis.- 6. Gewollte Beeinflussung der Dosisverteilung.- a) Abdeckungen und Abschirmungen.- b) Keilfilter.- c) Korrekturfilter.- d) Gitter-, Raster- und Siebbestrahlung.- II. Die zeitliche Dosisverteilung.- 1. Begründung der zeitlichen „Verzettelung“ der Dosis.- 2. Protrahierung.- 3. Fraktionierung.- 4. Ultrafraktionierung.- 5. Die protrahiert-fraktionierte Bestrahlung.- 6. Bestrahlung in mehreren Serien.- III. Die Bestrahlungsplanung.- 1. Aufgabe der Bestrahlungsplanung.- 2. Lokalisation und Abgrenzung des Herdes.- 3. Wahl der Bestrahlungsbedingungen.- a) Forderungen an den Dosisabfall nach der Tiefe.- b) Auswahl der Strahlenenergie in der Röntgentherapie.- c) Auswahl der Energie bei der Bestrahlung mit schnellen Elektronen und anderen Corpuscularstrahlen.- d) Auswahl der Focus- bzw. Quellen-Haut-Abstände.- e) Wahl der Bestrahlungsfelder und der Einstrahlrichtung.- f) Wahl der zeitlichen Dosisverteilung in der Praxis.- g) Wahl der zu verabreichenden Dosis (Dosierungsgrundlagen).- h) Einfluß der Strahlenart und Strahlenqualität auf die Dosis.- i) Berücksichtigung der Feldgröße.- k) Die Raum- oder Integraldosis.- 4. Die intrakorporale Strahlentherapie.- a) Körperhöhlentherapie.- b) Bestrahlung operativ freigelegter Herde.- IV. Durchführung der Bestrahlungen.- 1. Vorbereitung des Patienten zur Bestrahlung.- 2. Ausblendung der Felder.- 3. Einstellhilfen.- a) Gegenpunktanzeiger.- b) Bogenlotanzeiger und ähnliche Einstellvorrichtungen.- c) Radiologische Lokalisationsgeräte, Kontrolldurchleuchtung und Kontrollaufnahmen.- 4. Verabreichung der gewünschten Dosis.- Literatur.- B. Methoden der Röntgenbestrahlung.- I. Weichstrahltherapie.- Überblick.- 1. Spezielle physikalische Gegebenheiten.- a) Abgrenzung und Definition der Weichstrahlen.- b) Energie-Spektrum.- c) Linienspektrum.- d) Umkehreffekt bei der Beeinflussung des Homogenitätsgrades.- e) Dosisleistung.- 2. Spezielle biometrische Gegebenheiten.- a) Biometrische Gegebenheiten.- b) Topographische Grundlage der Röntgenepilation.- c) Weichstrahlreaktives Erythem und Frequenzleitfähigkeitsreaktion.- 3. Gewebehalbwerttiefe als spezielle Maßzahl der Weichstrahltherapie.- 4. Das Ökonomie-Prinzip als Theorie der Weichstrahltechnik.- a) Das Ökonomie-Prinzip.- b) Theorie der Weichstrahltechnik.- c) Die praktische Durchführung des Prinzips.- 5. Die Dosisverteilung im Gewebe und ihre Maßzahl GHWT als Funktion der Bestrahlungsbedingungen.- a) Dosisabfall im Gewebe als Funktion der Röhrenspannung.- b) Dosisabfall im Gewebe als Funktion des Röhrenstroms.- c) Dosisabfall im Gewebe als Funktion der Filterung.- d) Dosisabfall im Gewebe als Funktion der Dicke der Halbwertschicht in Aluminium.- e) Dosisabfall im Gewebe als Funktion des Focus-Haut-Abstandes.- f) Dosisabfall im Gewebe als Funktion der Feldgröße.- g) Synopsis.- h) Dosisverteilung im Gewebe als Funktion der Homogenität der Strahlung.- i) Dosis Verteilung im Gewebe als Funktion der Strahlenrichtung.- j) Die Gewebehalb werttiefe als „Funktion“ der Tiefenausdehnung des Herdes.- 6. Dosisverteilung im Gewebe als Funktion des Absorptionskoeffizienten.- 7. Biologische Wirksamkeit der Weichstrahlen als Funktion der Gradation der Dosisverteilung im Gewebe.- 8. Beziehungen zwischen Feldgröße und FHA.- a) Ebenes Feld.- b) Gekrümmtes Feld.- 9. Weichstrahl-Apparate.- 10. Allgemeine Regeln und Strahlenschutz bei der Weichstrahl-Technik.- 11. Spezielle Methoden der Weichstrahl-Therapie.- a. Großfeldtechnik und Fernbestrahlung.- b. Epilationsbestrahlung.- c. Grenzstrahltherapie.- 12. Rückblick auf die Geschichte der Weichstrahltechnik.- Literatur.- II. Die Kontaktbestrahlung.- Literatur.- III. Nahbestrahlung.- a) Die Entwicklung der Nahbestrahlung.- b) Grundlagen der Nahbestrahlung.- ?) Nomenklatur.- ?) Ziel der Nahbestrahlung.- ?) Vorzüge der Nahbestrahlung gegenüber der Röntgentiefentherapie.- ?) Strahlenqualität.- ?) Räumliche Dosisverteilung.- ?) Zeitliche Dosisverteilung.- c) Apparative Ausrüstung der Nahbestrahlung.- ?) Allgemeine Vorbemerkungen.- ?) Nahbestrahlungsapparatur nach Chaoul.- d) Dosismessung.- ?) Probleme.- ?) Ausführung der Dosismessung.- e) Dosisverteilung der Nahbestrahlung.- f) Dosierung.- ?) Einzeldosis.- ?) Gesamtdosen.- ?) Zeitliche Dosisverteilung.- g) Strahlenreaktion.- ?) Tumor.- ?) Haut und Schleimhaut.- ?) Knochen, Knorpel und Sehnenapparat.- ?) Gewebe nach operativer Freilegung.- h) Durchführung der Nahbestrahlung.- ?) Allgemeine Bestrahlungstechnik.- ?) Durchführung der Göttinger gynäkologischen Bestrahlung.- i) Strahlenschutz.- k) Indikation zur Nahbestrahlung.- ?) Nahbestrahlung entzündlicher Erkrankungen.- ?) Nahbestrahlung gutartiger Neubildungen und Cysten.- ?) Nahbestrahlung bösartiger Tumoren.- Literatur.- IV. Halbtiefentherapie.- a) Entwicklung der Halbtiefentherapie.- b) Nomenklatur.- c) Definition.- d) Möglichkeiten zur Erzielung einer geeigneten Dosisverteilung.- e) Dosisverteilung.- f) Dosierungsgrundlagen.- g) Indikationen.- Literatur.- V. Konventionelle Tiefentherapie von Stehfeldern aus.- 1. Strahlenqualität und -quantität unter Röntgentiefentherapiebedingungen.- 2. Die an der Körperoberfläche unter Röntgentiefentherapiebedingungen wirksame Strahlendosis JsO.- 3. Der Dosisverlauf im Zentralstrahl im Wasserphantom unter Röntgentiefentherapiebedingungen. Relative Tiefendosis.- 4. Der Einfluß nicht wasseräquivalent absorbierender Gewebe auf die relative Tiefendosis. Gewebefaktoren.- 5. Die Dosisverteilung unter Stehfeldern im Wasserphantom. Standardisodosen.- 6. Die Entwicklung der Methoden zur Erzielung räumlich homogener Dosisverteilung in der Körpertiefe bei Röntgentiefentherapie von Stehfeldern aus.- 7. Isodosenpläne für Kreuzfeuertherapie und flankierende Bestrahlung unter Röntgentiefentherapiebedingungen.- a) Der Einfluß von Körpermaßen, Feldanordnung und Felderzahl auf die räumliche Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung. Darstellung in einer Ebene.- b) Der Einfluß der Feldgröße auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- c) Der Einfluß von Strahlenqualität und FHA auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- d) Der Einfluß der Kompression auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- e) Die räumliche Dosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung exzentrisch gelegener Herde. Darstellung in einer Ebene.- f) Der Einfluß einer teilzeitigen Teilfeldabdeckung auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- g) Der Einfluß von Keilfiltern auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- h) Der Einfluß verschiedener Oberflächenbelastung auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- i) Räumliche Darstellung der Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung.- k) Die Auswirkung nicht wasseräquivalent absorbierender Gewebe auf die Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung.- 1) Zusammenstellung der wesentlichen Erkenntnisse bei Maßnahmen zur Erzielung befriedigender räumlicher Homogenität der Tiefendosisverteilung und befriedigender relativer Oberflächendosis bei Kreuzfeuerbestrahlung unter Röntgentiefentherapiebedingungen.- m) Die Dosisverteilung bei flankierender oder tangentialer Bestrahlung unter Röntgentiefentherapiebedingungen.- n) Die Dosisverteilung bei Bestrahlung von halbtief bis tief unter ebener Oberfläche gelegenen Herden von zwei unter rechtem Winkel angesetzten Feldern.- 8. Halbtiefentherapie unter Röntgentiefentherapiebedingungen.- 9. Die Stellung der konventionellen Röntgentiefentherapie (?400 kV) mit Stehfeldern in der heutigen radiologischen Klinik.- 10. Allgemeine klinische Forderungen bei Durchführung von Maßnahmen der Röntgentiefentherapie von Stehfeldern aus.- Literatur.- VI. Ganzkörper- und Absehnittsbestrahlung beim Menschen (Teleröntgentherapie, Telestrahlentherapie).- 1. Einleitung.- 2. Grundlagen der Ganzbestrahlung.- 3. Organveränderungen nach Ganzkörperbestrahlung.- 4. Raumdosis bei Ganzkörperbestrahlungen.- 5. Grenzen und Gefahren der Ganzkörperbestrahlung.- 6. Indikationen zur Ganzkörperbestrahlung.- a) Leukämien.- b) Polycythämie.- c) Generalisierte Metastasierungen.- d) Gutartige Erkrankungen.- 7. Teilkörperbestrahlung (Abschnittsweise Bestrahlung des ganzen Körpers oder von Teilen des Körperstammes).- a) Experimentelle Unterlagen.- b) Lymphatische Leukämie und Lymphogranulom.- c) Andere maligne Lymphome.- d) Lymphosarkom.- e) Plasmocytom.- f) Geschwulstmetastasen.- ?) Pleurametastasen.- ?) Peritonealmetastasen.- ?) Seminommetastasen.- ?) Knochenmetastasen.- ?) Hautmetastasen.- 8. Bestrahlungstechnik (Ganzkörperbestrahlung mit feststehender Röhre).- ?) Technik und Dosierung bei Polycythämie.- ?) Technik und Dosierung bei Leukämie.- ?) Ganzkörperbestrahlung bei generalisierten Metastasen.- 9. Ganzkörperbestrahlung bei Hautkrankheiten.- ?) Ganzkörperbestrahlungen bei Hauterkrankungen zur Beeinflussung des gesamten Organismus.- ?) Röntgenfernbestrahlung der Haut.- 10. Ganzkörperbestrahlung mit fahrender Röhre oder Bewegung des Bestrahlungstisches.- 11. Teilkörperbestrahlung (Abschnittsbestrahlung, Großraumbestrahlung).- a) Mit Stehfeld.- b) „Wanderstreifentechnik“ bei Abdominalbestrahlungen.- 12. Körperabschnittsbestrahlung bei Carcinommetastasen.- a) Mit Röntgenstrahlen.- b) Gonadenschutz.- c) Abschnittsbestrahlung oder Großraumbestrahlung mit Kobalt-60.- 13. Ganzkörperbestrahlung zur Vernichtung des leukopoetischen Systems mit letalen Dosen und Ersatz desselben durch Knochenmarkübertragungen.- a) Theoretische Grundlagen.- b) Anwendung bei Leukämien.- 14. Extracorporale Blutbestrahlung.- 15. Totalbestrahlung für Organüberpflanzungen.- Literatur.- VII. Therapy with ultrahard roentgenrays.- a) Optimum supervoltage equipment.- b) Fundamental dosimetry.- Dosimetrie problems specific to ultrahard rays.- c) Reactions with ultrahard rays.- d) Clinical relative biological effectiveness.- e) Complications of ultrahard radiation.- f) Stationary versus rotation therapy.- g) Clinical usefulness of ultrahard radiation.- ?) Clinical material for evaluation.- ?) Curative therapy.- ?) Distribution of the clinical material.- h) Biometrical design and randomization of clinical material.- ?) Head and neck.- ?) Oral cavity.- ?) Palatine arch and oropharynx.- ?) Upper neck.- ?) Lower neck.- ?) Nasal cavity, paranasal sinuses and nasopharynx.- ?) Larynx.- ?) Miscellaneous (parotid gland, thyroid, recurrent neck nodes).- ?) Thorax.- ?) Carcinoma of the breast.- ?) Uterine cervix.- ?) Adenocarcinomas of the corpus, squamous cell carcinomas of the vagina and epithelial tumors of the urethra.- ?) Ovarian cancers.- ?) Tumors of the urinary bladder.- o) Testicular tumors.- ?) Lymphomas.- ?) Tumors of the central nervous system.- i) Summary.- References.- VIII. Grid-therapy.- 1. Physical part.- a) Introduction.- b) Grid patterns, materials, and techniques.- ?) Patterns.- ?) Materials of construction.- ?) Techniques of use.- c) Grid dosimetry in a homogeneous phantom.- ?) Central-axis depth dose formulas for a thin grid and a point source. Average dose and volume dose. The homogeneity ratio.- ?) Source characteristics relevant to grid depth dose calculations.- ?) Grid characteristics relevant to grid depth dose calculations.- ?) Detailed calculation of grid depth doses.- ??) The primary dose distribution. The grid shadow.- ??) The scatter dose distribution. Clarkson’s method.- ?) Measurement of grid depth doses.- ??) Phantom materials.- ??) Conventional roentgen-ray beams.- ??) Supervoltage beams.- d) Grid dosimetry in inhomogeneo us phantoms and tissues.- References.- 2. Strahlenbiologie und Klinik der Siebbestrahlung.- a) Vorbemerkungen, historischer Überblick.- ?) Grundgedanken der Siebbestrahlung.- ?) Nomenklatur.- b) Strahlenbiologie der Siebbestrahlung. Versuche mit verschiedenen Siebarten.- ?) Lokale Anwendung, Hautschonung.- ??) Siebbestrahlung von Organen.- ?) Ganzkörperbestrahlung.- ?) Siebbestrahlung von Tumoren.- ??) Versuche zur strahlenbiologischen Deutung der Siebwirkung.- ?) Capillareinsprossungshypothese bzw. Kontinuitätshypothese.- ?) Diffusionshypothese.- ?) Gradientenhypothese („Siebeffekt“).- ?) Grenzflächenhypothese.- ?) Nachbarschaftswirkung und Erholungshypothesen.- ??) Stellungnahme zu den Hypothesen.- c) Klinische Grundlagen der Siebbestrahlung.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit Orthovoltgeräten.- ??) Wahl der Strahlenqualität.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit Megavoltgeräten.- ??) Siebbestrahlung mit „negativem“ Sieb.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit schnellen geladenen Teilchen.- ?) Klinische Indikationen für die Siebbestrahlung.- ?) Ergebnisse der Siebbestrahlung.- d) Zusammenfassung.- Literatur.- C. Strahlentherapeutische Dosimetrie.- I. Zweck und Abgrenzung.- II. Bedeutung der Dosimetrie.- III. Grundlagen der Dosismessung.- 1. Probleme der Dosismessung.- 2. Begriffe und Einheiten.- 3. Meßmethoden.- a) Messung mit Gasdetektoren.- ?) Ionisationskammer.- ?) Geiger-Müller-Zählrohr.- ?) Proportionalzählrohre.- b) Festkörperdosimetrie.- ?) Thermoluminescenzdosimetrie.- ?) Radiophotoluminescenzdosimetrie (Glasdosimetrie).- ?) Halbleitersperrschichtdosimeter.- ?) Cadmiumsulfiddosimeter.- ?) Szintillationsdosimetrie.- ?) Verfärbungsdosimeter.- c) Kalorimetrie.- d) Chemische Dosimetrie.- e) Filmdosimeter.- IV. Dosismessungen.- 1. Messung der Quantität einer Strahlung.- a) Messung sehr weicher Strahlungen (bis 20 kV ...