PET zur in-situ Dosislokalisation bei der Schwerionen-Tumortherapie

Ziel:

Bei der Präzisionstherapie von Schädelbasis-Tumoren mit Strahlen beschleunigter Kohlenstoffionen wird bei jeder Therapiefraktion eine Kontrolle der Dosisdeposition unter Ausnutzung der bei der Bestrahlung erzeugten Positronenemitter vorgenommen.
Methodik:
Durch nukleare Fragmentierungsreaktionen zwischen einem Teil der stabilen ¹²C-Ionen des Therapiestrahles und Atomen des Körpergewebes wird eine charakteristische räumliche und zeitliche Positronenemitterverteilung im Körper des Patienten erzeugt. Eine aus zwei Detektorköpfen bestehende Positronenkamera, die direkt am Bestrahlungsplatz installiert wurde, detektiert während und wenige Minuten nach der etwa zehnnminütigen Bestrahlung eines Feldes mit einer Dosis von ungefähr 0,5 Gray einige zehntausend Koinzidenzereignsse. Da die Verteilungen von Dosis und vom stabilen Strahl erzeugter Aktivität voneinander abweichen, ist eine Berechnung der erwarteten Aktivitätsverteilung für den Vergleich mit der Messung erforderlich. Wegen der sehr geringen Zahl von Ereignissen und des im eingeschränkten Winkelbereich arbeitenden Tomographen erfolgt die Bildrekonstruktion iterativ nach der Maximum-Likelihood-Methode.
Ergebnisse:
Beim deutschen Schwerionentherapie-Pilotprojekt wurden bisher ca. 50 Patienten bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung Darmstadt behandelt. Dabei erwies sich die in-situ Kontrolle mittels PET als ein wertvolles Werkzeug für die Verifikation der Bestrahlungspläne. Darüber hinaus wurden Beiträge zu einer Verbesserung der Kalibrierung zwischen CT-Hounsfield-Einheiten und dem Schwerionen-Bremsvermögen geliefert, die Grundlage für die Bestrahlungsplanung ist.
Schlussfolgerungen:
Um dem Anspruch nach höchstmöglicher Präzision bei der Schwerionentherapie gerecht zu werden, ist ein in-situ Monitoring jeder einzelnen Therapiefraktion mit PET unverzichtbar. Bei der gegenwärtigen Planung der klinischen Einrichtung zur Krebsbehandlung mit Ionenstrahlen wird der PET zur Therapiekontrolle ein wichtiger Stellenwert zugemessen.