Allgemeine Strahlentherapeutische Methodik / Methods and Procedures of Radiation Therapy: Teil 1 / Part 1(16 / 1 Handbuch der Medizinischen Radiologie / Encyclopedia of Medical Radiology)

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.

Table of Contents:
A. Grundlagen der strahlentherapeutischen Methoden.- I. Die geometrische Dosisverteilung.- 1. Abhangigkeitsfaktoren.- a) Das Abstandsgesetz.- b) Die Strahlenschwachung.- c) Die Streuung.- 2. Die Dosisverteilung an der Oberflache.- a) Dosisverlauf auf ebenen Oberflachen bei Einzelfeldern.- ?) Grundsatzlicher Dosisverlauf bei konventionellen Strahlungen.- ?) Dosisverlauf unter Berucksichtigung storender Einflusse.- ?) Dosisabfall am Feldrand und Definition der "Feldgrosse".- ?) Dosisabfall nach dem Feldrand bei ultraharten Rontgenstrahlen und schnellen Elektronen.- ?) Massnahmen zur Homogenisierung der Oberflachendosis.- ?) Gewollt ungleichmassige Oberflachendosis.- b) Bestrahlung unebener und grosser Flachen.- ?) Bestrahlung unebener Flachen.- ?) Bestrahlung stark gekrummter Flachen.- ?) Bestrahlung grosser Flachen.- 3. Der Dosisabfall nach der Tiefe.- a) Rontgen- 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 raumliche Dosisverteilung.- 5. Ungewollte Beeinflussung der Dosisverteilung.- a) Einfluss nicht wasseraquivalent absorbierender Gewebe.- b) Dosis in den Grenzschichten verschieden stark absorbierender Gewebe.- c) Unebene Flachen.- d) Phantome endlicher Ausdehnung und andere Einflusse 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. Begrundung 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 Rontgentherapie.- c) Auswahl der Energie bei der Bestrahlung mit schnellen Elektronen und anderen Corpuscularstrahlen.- d) Auswahl der Focus- bzw. Quellen-Haut-Abstande.- 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 Strahlenqualitat auf die Dosis.- i) Berucksichtigung der Feldgrosse.- k) Die Raum- oder Integraldosis.- 4. Die intrakorporale Strahlentherapie.- a) Korperhohlentherapie.- b) Bestrahlung operativ freigelegter Herde.- IV. Durchfuhrung der Bestrahlungen.- 1. Vorbereitung des Patienten zur Bestrahlung.- 2. Ausblendung der Felder.- 3. Einstellhilfen.- a) Gegenpunktanzeiger.- b) Bogenlotanzeiger und ahnliche Einstellvorrichtungen.- c) Radiologische Lokalisationsgerate, Kontrolldurchleuchtung und Kontrollaufnahmen.- 4. Verabreichung der gewunschten Dosis.- Literatur.- B. Methoden der Rontgenbestrahlung.- I. Weichstrahltherapie.- Uberblick.- 1. Spezielle physikalische Gegebenheiten.- a) Abgrenzung und Definition der Weichstrahlen.- b) Energie-Spektrum.- c) Linienspektrum.- d) Umkehreffekt bei der Beeinflussung des Homogenitatsgrades.- e) Dosisleistung.- 2. Spezielle biometrische Gegebenheiten.- a) Biometrische Gegebenheiten.- b) Topographische Grundlage der Rontgenepilation.- c) Weichstrahlreaktives Erythem und Frequenzleitfahigkeitsreaktion.- 3. Gewebehalbwerttiefe als spezielle Masszahl der Weichstrahltherapie.- 4. Das Okonomie-Prinzip als Theorie der Weichstrahltechnik.- a) Das Okonomie-Prinzip.- b) Theorie der Weichstrahltechnik.- c) Die praktische Durchfuhrung des Prinzips.- 5. Die Dosisverteilung im Gewebe und ihre Masszahl GHWT als Funktion der Bestrahlungsbedingungen.- a) Dosisabfall im Gewebe als Funktion der Rohrenspannung.- b) Dosisabfall im Gewebe als Funktion des Rohrenstroms.- 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 Feldgrosse.- g) Synopsis.- h) Dosisverteilung im Gewebe als Funktion der Homogenitat 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 Feldgrosse und FHA.- a) Ebenes Feld.- b) Gekrummtes 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. Ruckblick 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.- ?) Vorzuge der Nahbestrahlung gegenuber der Rontgentiefentherapie.- ?) Strahlenqualitat.- ?) Raumliche Dosisverteilung.- ?) Zeitliche Dosisverteilung.- c) Apparative Ausrustung der Nahbestrahlung.- ?) Allgemeine Vorbemerkungen.- ?) Nahbestrahlungsapparatur nach Chaoul.- d) Dosismessung.- ?) Probleme.- ?) Ausfuhrung 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) Durchfuhrung der Nahbestrahlung.- ?) Allgemeine Bestrahlungstechnik.- ?) Durchfuhrung der Gottinger gynakologischen Bestrahlung.- i) Strahlenschutz.- k) Indikation zur Nahbestrahlung.- ?) Nahbestrahlung entzundlicher Erkrankungen.- ?) Nahbestrahlung gutartiger Neubildungen und Cysten.- ?) Nahbestrahlung bosartiger Tumoren.- Literatur.- IV. Halbtiefentherapie.- a) Entwicklung der Halbtiefentherapie.- b) Nomenklatur.- c) Definition.- d) Moglichkeiten zur Erzielung einer geeigneten Dosisverteilung.- e) Dosisverteilung.- f) Dosierungsgrundlagen.- g) Indikationen.- Literatur.- V. Konventionelle Tiefentherapie von Stehfeldern aus.- 1. Strahlenqualitat und -quantitat unter Rontgentiefentherapiebedingungen.- 2. Die an der Korperoberflache unter Rontgentiefentherapiebedingungen wirksame Strahlendosis JsO.- 3. Der Dosisverlauf im Zentralstrahl im Wasserphantom unter Rontgentiefentherapiebedingungen. Relative Tiefendosis.- 4. Der Einfluss nicht wasseraquivalent absorbierender Gewebe auf die relative Tiefendosis. Gewebefaktoren.- 5. Die Dosisverteilung unter Stehfeldern im Wasserphantom. Standardisodosen.- 6. Die Entwicklung der Methoden zur Erzielung raumlich homogener Dosisverteilung in der Korpertiefe bei Rontgentiefentherapie von Stehfeldern aus.- 7. Isodosenplane fur Kreuzfeuertherapie und flankierende Bestrahlung unter Rontgentiefentherapiebedingungen.- a) Der Einfluss von Korpermassen, Feldanordnung und Felderzahl auf die raumliche Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung. Darstellung in einer Ebene.- b) Der Einfluss der Feldgrosse auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- c) Der Einfluss von Strahlenqualitat 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 raumliche 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 Oberflachenbelastung auf die Tiefendosisverteilung in einer Ebene bei Kreuzfeuerbestrahlung.- i) Raumliche Darstellung der Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung.- k) Die Auswirkung nicht wasseraquivalent absorbierender Gewebe auf die Tiefendosisverteilung bei Kreuzfeuerbestrahlung.- 1) Zusammenstellung der wesentlichen Erkenntnisse bei Massnahmen zur Erzielung befriedigender raumlicher Homogenitat der Tiefendosisverteilung und befriedigender relativer Oberflachendosis bei Kreuzfeuerbestrahlung unter Rontgentiefentherapiebedingungen.- m) Die Dosisverteilung bei flankierender oder tangentialer Bestrahlung unter Rontgentiefentherapiebedingungen.- n) Die Dosisverteilung bei Bestrahlung von halbtief bis tief unter ebener Oberflache gelegenen Herden von zwei unter rechtem Winkel angesetzten Feldern.- 8. Halbtiefentherapie unter Rontgentiefentherapiebedingungen.- 9. Die Stellung der konventionellen Rontgentiefentherapie (?400 kV) mit Stehfeldern in der heutigen radiologischen Klinik.- 10. Allgemeine klinische Forderungen bei Durchfuhrung von Massnahmen der Rontgentiefentherapie von Stehfeldern aus.- Literatur.- VI. Ganzkorper- und Absehnittsbestrahlung beim Menschen (Telerontgentherapie, Telestrahlentherapie).- 1. Einleitung.- 2. Grundlagen der Ganzbestrahlung.- 3. Organveranderungen nach Ganzkorperbestrahlung.- 4. Raumdosis bei Ganzkorperbestrahlungen.- 5. Grenzen und Gefahren der Ganzkorperbestrahlung.- 6. Indikationen zur Ganzkorperbestrahlung.- a) Leukamien.- b) Polycythamie.- c) Generalisierte Metastasierungen.- d) Gutartige Erkrankungen.- 7. Teilkorperbestrahlung (Abschnittsweise Bestrahlung des ganzen Korpers oder von Teilen des Korperstammes).- a) Experimentelle Unterlagen.- b) Lymphatische Leukamie und Lymphogranulom.- c) Andere maligne Lymphome.- d) Lymphosarkom.- e) Plasmocytom.- f) Geschwulstmetastasen.- ?) Pleurametastasen.- ?) Peritonealmetastasen.- ?) Seminommetastasen.- ?) Knochenmetastasen.- ?) Hautmetastasen.- 8. Bestrahlungstechnik (Ganzkorperbestrahlung mit feststehender Rohre).- ?) Technik und Dosierung bei Polycythamie.- ?) Technik und Dosierung bei Leukamie.- ?) Ganzkorperbestrahlung bei generalisierten Metastasen.- 9. Ganzkorperbestrahlung bei Hautkrankheiten.- ?) Ganzkorperbestrahlungen bei Hauterkrankungen zur Beeinflussung des gesamten Organismus.- ?) Rontgenfernbestrahlung der Haut.- 10. Ganzkorperbestrahlung mit fahrender Rohre oder Bewegung des Bestrahlungstisches.- 11. Teilkorperbestrahlung (Abschnittsbestrahlung, Grossraumbestrahlung).- a) Mit Stehfeld.- b) "Wanderstreifentechnik" bei Abdominalbestrahlungen.- 12. Korperabschnittsbestrahlung bei Carcinommetastasen.- a) Mit Rontgenstrahlen.- b) Gonadenschutz.- c) Abschnittsbestrahlung oder Grossraumbestrahlung mit Kobalt-60.- 13. Ganzkorperbestrahlung zur Vernichtung des leukopoetischen Systems mit letalen Dosen und Ersatz desselben durch Knochenmarkubertragungen.- a) Theoretische Grundlagen.- b) Anwendung bei Leukamien.- 14. Extracorporale Blutbestrahlung.- 15. Totalbestrahlung fur Organuberpflanzungen.- 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 Uberblick.- ?) Grundgedanken der Siebbestrahlung.- ?) Nomenklatur.- b) Strahlenbiologie der Siebbestrahlung. Versuche mit verschiedenen Siebarten.- ?) Lokale Anwendung, Hautschonung.- ??) Siebbestrahlung von Organen.- ?) Ganzkorperbestrahlung.- ?) Siebbestrahlung von Tumoren.- ??) Versuche zur strahlenbiologischen Deutung der Siebwirkung.- ?) Capillareinsprossungshypothese bzw. Kontinuitatshypothese.- ?) Diffusionshypothese.- ?) Gradientenhypothese ("Siebeffekt").- ?) Grenzflachenhypothese.- ?) Nachbarschaftswirkung und Erholungshypothesen.- ??) Stellungnahme zu den Hypothesen.- c) Klinische Grundlagen der Siebbestrahlung.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit Orthovoltgeraten.- ??) Wahl der Strahlenqualitat.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit Megavoltgeraten.- ??) Siebbestrahlung mit "negativem" Sieb.- ?) Technik der Siebbestrahlung mit schnellen geladenen Teilchen.- ?) Klinische Indikationen fur 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-Muller-Zahlrohr.- ?) Proportionalzahlrohre.- b) Festkorperdosimetrie.- ?) Thermoluminescenzdosimetrie.- ?) Radiophotoluminescenzdosimetrie (Glasdosimetrie).- ?) Halbleitersperrschichtdosimeter.- ?) Cadmiumsulfiddosimeter.- ?) Szintillationsdosimetrie.- ?) Verfarbungsdosimeter.- c) Kalorimetrie.- d) Chemische Dosimetrie.- e) Filmdosimeter.- IV. Dosismessungen.- 1. Messung der Quantitat einer Strahlung.- a) Messung sehr weicher Strahlungen (bis 20 kV Rohrenspannung).- b) Messung weicher Strahlungen (20-60 kV Rohrenspannung).- c) Messung mittelharter (60-150 kV Rohrenspannung) und harter (150-400 kV Rohrenspannung) Strahlungen.- d) Messung sehr harter Strahlungen (400-3000 kV Rohrenspannung).- e) Messung ultraharter Strahlungen.- f) Dosismessung schneller Elektronen.- g) Messung sehr kleiner Dosisleistungen und Dosen.- h) Messung hoher Dosisleistungen.- i) Ausmessen von Dosisfeldern mit steil abfallender Dosisleistung.- k) Messung des zeitlichen Verlaufs der Dosisleistung.- 2. Messung der Strahlenqualitat.- 3. Messung bzw. Ermittlung der Integraldosis.- a) Definition und Bedeutung der Integraldosis.- b) Ermittlung der Integraldosis.- c) Berechnung der Integraldosis.- V. Dosismessgerate.- 1. Allgemeines.- 2. Geschichte der Dosismessgerate.- 3. Heute gebrauchliche Dosimeter und ihre wesentlichen Eigenschaften.- a) Allgemeines.- b) Ionisationsdosimeter verschiedener Bauart.- c) Hilfsmittel zur Messung der Halbwertschichtdicke.- d) Nicht auf der Ionisation beruhende Dosimeter.- VI. Praktische Dosimetrie.- 1. Phantome.- 2. Messung der relativen Tiefendosis.- 3. Bestimmung von Isodosen.- 4. Ermittlung der Dosisverteilung.- a) Zusammensetzung von Isodosen.- b) Bestimmung der Dosis Verteilung bei der Bewegungsbestrahlung.- ?) Entwicklung der Dosimetrie der Bewegungsbestrahlung.- ?) Bestimmung der Dosis in der Drehachse.- ?) Bestimmung der Herddosis.- ?) Bestimmung der Oberflachendosis.- c) Dosisermittlung bei Siebbestrahlung.- VII. Ubertragung der Dosis auf den Patienten.- 1. Direkte Mitmessung der Dosis.- 2. Halbdirekte Dosisermittlung.- a) Messung der Oberflachen- oder Durchgangsdosis.- b) Dosismonitor.- 3. Die indirekte Dosisermittlung.- Literatur.- Namenverzeichnis - Author Index.