Was ist Strahlentherapie?

Die Strahlentherapie ist neben der Chirurgie (Operationen), der Chemo- und der Hormontherapie eine der wichtigsten Therapiemethoden bösartiger Erkrankungen. Zum Einsatz kommen entweder ausschließlich oder in Kombination mit anderen Methoden energiereiche Formen der elektromagnetischen Strahlung und auch Teilchenstrahlen. Im Gegensatz zur Chemotherapie, bei der das Medikament im ganzen Körper verteilt wird, sind die meisten Formen der Strahlentherapie örtlich begrenzt wirksam. Das bedeutet, daß eine therapeutische Wirkung nur in dem durchstrahlten Körperbereich auftritt. Eine Ausnahme bilden radioaktive Medikamente ( Radiopharmaka).

Nach welchen Prinzipien funktioniert die Strahlentherapie?

An den durchstrahlten Körperbereich wird durch die Strahlung Energie abgegeben, was zu Veränderungen in Bauteilen der Zellen führt. Wesentlich für die Wirkung der Strahlentherapie sind vor allem Schädigungen im Zellkern. Dort befinden sich in Form langer Ketten, der DNS, die Bauanweisungen für die einzelnen Bestandteile einer Zelle. Die DNS-Ketten werden durch die Strahlung elektrisch geladen (Ionisation), es entstehen freie Radikale und  Brüche in den Ketten, und die Bereitschaft zu chemischen Reaktionen steigt (Anregung). Dies kann zur Teilungsunfähigkeit einer Zelle und schließlich zu ihrem Absterben führen (Radioaktivität und Röntgenstrahlen). Das Ausmaß der Strahlungswirkung hängt von verschiedenen Faktoren, beispielsweise dem Sauerstoffgehalt des Gewebes, ab. Wenn über das Blut dem Gewebe nur eine relativ geringe Menge an Sauerstoff zugeführt wird, werden weniger Zellen dauerhaft geschädigt. Die Art der direkten Schädigung ist bei Tumorzellen und gesunden Zelle ähnlich. Dennoch sterben mehr Tumorzellen ab, da sich normale Zellen in der Regel mit Hilfe von Reparaturmechanismen besser von den Schäden erholen können. Um eine Beeinträchtigung des gesunden Gewebes, das den Tumor umgibt, möglichst gering zu halten, wird die Durchführung der Bestrahlung sorgfältig geplant. Bei der Bestrahlung wird die gesunde Tumorumgebung durch Einsatz von Blenden geschützt.

Welche Arten von Strahlung werden in der Tumortherapie angewendet?

In der Therapie von Krebserkrankungen kommen zwei verschiedene Gruppen von Strahlen zur Anwendung: Elektromagnetische Strahlen und Teilchenstrahlen.

Elektromagnetische Strahlen

Aus dem Alltag ist uns eine elektromagnetische Strahlenart, die ultraviolette Strahlung der Sonne (Ultraviolette Strahlen – Sonne und Solarien) wohlbekannt. Sie überträgt Energie. Ihre Wirkung auf die Haut ist nach einem Sonnenbad, Bräunung oder Sonnenbrand deutlich wahrnehmbar. Die hierbei übertragene Energie ist jedoch um ein vielfaches kleiner als jene, die für die Therapie von bösartigen Erkrankungen benötigt wird. Gemeinsam ist den verschiedenen elektromagnetischen Strahlen, daß sie sich materiefrei im Raum ausbreiten, unter optimalen Bedingungen mit Lichtgeschwindigkeit. Einerseits verhalten sie sich dabei wie Wellen, andererseits aber lassen sie sich auch als Flut von zahlreichen kleinen Energieteilchen (Photonen, Quanten) auffassen. Bisweilen wird deshalb auch der Ausdruck Photonentherapie verwendet. Der für die Therapie bedeutsame Unterschied der einzelnen Arten elektromagnetischer Strahlen liegt in ihrem unterschiedlichen Gehalt an Energie. Energiearme Strahlen lösen in den Zellen keine oder nur wenige Veränderungen aus und haben nur eine geringe Eindringtiefe. Nur energiereiche Strahlen können Zellen in einem für die Therapie ausreichenden Maße verändern.

1899, vier Jahre nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen, wurde von der ersten erfolgreichen Anwendung dieser mit einer elektrischen Entladungsröhre erzeugten elektromagnetischen Strahlung bei der Therapie von Hautkrebs berichtet. Strahlen dieser Energiestärke können den Körper zwar durchdringen, haben aber nur an der Körperoberfläche ausreichende Stärke, um Tumorgewebe zu zerstören.

Elektromagnetische Strahlen mit einem sehr hohen Energiegehalt (Ultraröntgenstrahlen, Gammastrahlen) sind in der Lage, auch tiefer im Körper gelegene Tumoren zu zerstören, während gleichzeitig oberflächlich gelegene Organe relativ gering belastet werden. Da die Mehrzahl der Tumoren halbtief oder tief im Körper gelegen sind, werden meistens diese Strahlenarten bei der Behandlung eingesetzt.

Geräte, die radioaktive Stoffe (Kobalt-60 oder Cäsium-137) nutzen, wurden in den 50er Jahren in die Therapie eingeführt. Die Strahlung wird beim Zerfall der Stoffe frei, sie wird als Gammastrahlung, die Geräte als Telegammageräte bezeichnet.

Parallel dazu wurden Beschleuniger in die Therapie eingeführt. Sie erzeugen elektromagnetische Strahlung über einen anderen Weg. Dazu werden negativ geladene Teilchen (Elektronen) mithilfe von Magnetfeldern auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt und dann abgebremst. Die beim Abbremsen erzeugte hochenergetische elektromagnetische Bremsstrahlung (Ultraröntgenstrahlen) kann therapeutisch genutzt werden. Die Ultraröntgenstrahlen der Beschleuniger unterscheiden sich im Wesentlichen nicht von den Gammastrahlen des Kobalt-60 oder Cäsium-137. Bestimmte Unterschiede im Detail, vor allem in der Eindringtiefe, können aber therapeutisch von Nutzen sein.

Die erste in der Medizin verwendete Quelle hochenergetischer Gammastrahlung war das Radium-226. Die Strahlung von Radium-226 hat aber im menschlichen Körper nur eine geringe Reichweite. Deshalb kann Radium-226 nur in den Fällen angewendet werden, in denen die Strahlenquelle in unmittelbare Nähe des Tumors gebracht werden kann (Kontakttherapie). Um die nötige Dosis zu erreichen, ist eine mehrstündige Bestrahlungszeit erforderlich. Radium-226 wird in der Kontakttherapie heute mehr und mehr von anderen radioaktiven Substanzen (Radionukliden), wie Cäsium-137 oder Kobalt-60, abgelöst.

Teilchenstrahlen

 Die in einem Beschleuniger auf hohe Geschwindigkeiten gebrachten Elektronen können auch selbst in der Therapie eingesetzt werden. Die Elektronentherapie zeichnet sich durch ihre geringe Eindringtiefe, die innerhalb der Grenzen ihrer Reichweite sehr genau reguliert werden kann, aus. Sie eignet sich zur Behandlung oberflächlich gelegener Tumoren, tiefer liegende Organe werden dabei sehr gut geschont.

Auch andere beschleunigte Teilchen können zur Bestrahlung eingesetzt werden: Geladene Atome (Schwerionen und Protonen, Ionen-Bestrahlung) und die ungeladenen Bausteine des Atomkerns, die Neutronen. Eine klinische Anwendung und Entwicklung der Neutronentherapie im größeren Rahmen erfolgt seit Ende der 50er Jahre. Im Vergleich zu Photonen- oder Elektronenstrahlen verursachen die Neutronenstrahlen eine höhere Zahl an Zellschädigungen im bestrahlten Gebiet und werden in ihrer Wirksamkeit weniger durch den Sauerstoffgehalt des Gewebes beeinflußt. Weltweit wird die Therapie nur an wenigen Zentren durchgeführt, deshalb sind die Erfahrungen mit der Methode begrenzt. Erwägenswert scheint der Einsatz bei Speicheldrüsentumoren, örtlich fortgeschrittenem Prostatakrebs und bei Tumoren des Binde- und Stützgewebes. Bei einigen Erkrankten mit Tumorrückfall, die mit anderen Methoden nicht behandelbar waren, konnten noch eindrucksvolle Krankheitsrückbildungen erreicht werden.

Protonen sind positiv geladene Bauteile des Atomkerns. Seit 1957 werden Protonenstrahlen in Europa für medizinische Zwecke getestet. Der wesentliche Vorteil der Protonenstrahlung liegt in ihrer genauen Plazierbarkeit. Daher eignet sich diese Methode besonders für Tumoren in der Nähe von Risikoorganen. Als besonders gut geeignet erwies sie sich zur Behandlung eines bösartigen Tumors des Auges, des Aderhautmelanoms.

Neben den Protonen werden noch weitere Teilchen getestet. Dazu gehören neben den pi-Mesonen (Pionen) die Schwerionen (Neon-, Kohlenstoff-, Silizium- und Argon-Ionen). Da die Herstellung dieser Teilchen sehr aufwendig ist, gibt es weltweit nur wenige Zentren, die diese Form der Therapie überhaupt erproben können.

Wo befinden sich die Strahlenquellen bei der Therapie?

Bei der sogenannten perkutanen Bestrahlung befindet sich die Strahlenquelle außerhalb des Körpers, und die Strahlung gelangt durch die Haut und darunterliegendes gesundes Gewebe bis zum Zielort. Diese Bestrahlungsart wird am häufigsten eingesetzt.

Eine neuere Form der Strahlentherapie ist die intraoperative Strahlentherapie mit Elektronen. Dabei werden der Tumor oder Tumorreste während der Operation berührungsfrei direkt bestrahlt. Das strahlenempfindliche tumorfreie Gewebe wird weitestgehend aus dem Bestrahlungsfeld gehalten. So wird die Strahlendosis im Tumorbereich konzentriert und normales Gewebe so gut wie möglich geschont.

Bei den anderen Techniken werden die Strahler im Körper nahe an den Tumor gebracht (Brachytherapie). Dabei kann die Strahlenquelle in einen Hohlraum plaziert werden, z.B. in der Speiseröhre (endokavitäre Bestrahlung) oder die Strahler können in den Tumor eingesetzt werden (interstitielle Bestrahlung). Beim Nachladeverfahren (Afterloading) wird das strahlende Material erst nach Plazieren eines Tubus ferngesteuert aus einem strahlendichten Tresor vorgefahren. Auf diese Weise werden Ärzte und Pflegepersonal nicht von den Strahlen erreicht.

Es können auch strahlende Substanzen verabreicht werden. Sie verteilen sich über die Blutbahn im Körper und reichern sich im Tumor an, wie z.B. bei der Therapie des Schilddrüsenkrebses mit radioaktivem Jod oder der Behandlung von Knochenmetastasen mit Strontium-89 ( Radiopharmaka).

Wie wird eine Bestrahlung geplant?

Sinn der Bestrahlungsplanung ist es, den Tumor genau und vollständig durch die Bestrahlung zu erfassen und gleichzeitig das umliegende gesunde Gewebe und lebenswichtige Organe (Risikoorgane) zu schonen. Mit speziellen Röntgenapparaten kann das Bestrahlungsgebiet ermittelt und eine Bestrahlung simuliert werden. Dadurch läßt sich feststellen, wie die spätere Bestrahlung vorgenommen werden muß. Auf die Haut werden Markierungen aufgetragen, um immer exakt dieselbe Stelle bestrahlen zu können. Manchmal werden ergänzend die Körperumrisse aufgezeichnet oder Masken zur Fixierung des Körpers anmodelliert. Die Informationen können auch zusammen mit den Ergebnissen aus vorangegangenen bildgebenden Untersuchungen (z.B. Computertomographie) in einem Computer bearbeitet werden. Unter Vorgabe des Zielgebiets und der umliegenden Risikoorgane wird im Computer eine Simulation der möglichen Bestrahlungsabläufe durchgeführt und der bestmögliche Therapieplan ausgearbeitet. Dieser ermöglicht, das Zielvolumen optimal zu bestrahlen und die Risikoorgane zu schonen.

Wie läuft eine Strahlentherapie zeitlich ab?

Bei der häufigsten Form der Bestrahlung, der von außen durch die Haut, ist es üblich, die Bestrahlung mit kleinen Einzeldosen vier- bis fünfmal pro Woche durchzuführen (Fraktionierung). In den kurzen Pausen zwischen den Bestrahlungen kann sich das gesunde Gewebe wesentlich rascher und vollständiger erholen als das Tumorgewebe. Im Durchschnitt sind insgesamt zwischen 25 und 35 Bestrahlungen nötig, die genaue Zahl hängt von der Art und Beschaffenheit des Tumors sowie von der Höhe der Strahlendosis einer Sitzung ab. Die Bestrahlung erfolgt meist ambulant.

Veränderungen im zeitlichen Ablauf und in der Dosierung der Bestrahlung werden getestet, z.B. eine Bestrahlung in kürzeren Abständen bei geringeren Einzeldosen (Hyperfraktionierung) und/oder auch eine Anpassung der Bestrahlungsabstände an das Wachstumsverhalten des Tumors.

Ein anderes Prinzip ist die dauerhafte Verabreichung der Bestrahlung über einen längeren Zeitraum bei geringerer Dosisleistung. Die Strahlungsquellen werden so plaziert und die Dosisleistung wird derart gewählt, daß es zu einer Schädigung des Krebsgewebes kommt, das gesunde Gewebe jedoch keine oder nur eine geringe Beeinträchtigung erfährt. Dieses Prinzip kann z.B. bei Formen der interstitiellen Therapie (Einbringung des Strahlers direkt in den Tumor) Anwendung finden.

Bei der stereotaktischen Konvergenzbestrahlung (Hirntumoren) und der intraoperativen Bestrahlung wird der Tumor äußerst zielgenau bestrahlt. Das umliegende gesunde Gewebe ist aus dem Strahlengang nahezu vollständig ausgespart. Deshalb ist es hier möglich, die gesamte tumorzerstörende Dosis innerhalb kurzer Zeit in nur einer Sitzung zu verabreichen. Beide Methoden sind nur in bestimmten Krankheitssituationen angebracht und werden mit speziellen Geräten bisher nur an wenigen Tumorzentren durchgeführt.

Welche Nebenwirkungen können auftreten?

Meist werden die Bestrahlungen gut vertragen. Manchmal können jedoch unangenehme Nebenwirkungen auftreten. Die Art und das Ausmaß der Nebenwirkungen hängen entscheidend davon ab, welche Körperteile bestrahlt werden und welche Strahlendosis verwendet wird. Darüber hinaus spielen individuelle Faktoren eine Rolle: Patienten reagieren unterschiedlich auf die gleiche Bestrahlung. Über die Einzelheiten klärt der behandelnde Strahlentherapeut auf.

Wenn gesunde Zellen geschädigt werden, sterben manche ab, andere erholen sich wieder. Es hängt vom betroffenen Gewebe ab, ob die abgestorbenen Zellen wieder vollwertig ersetzt werden oder ob es zu einem Ersatz durch Bindgewebe (Narbe) kommt. Im allgemeinen sind die Nebenwirkungen vorübergehender Natur, einige wenige jedoch können bestehen bleiben. Wichtig ist es, über mögliche Nebenwirkungen informiert zu sein. Manche treten bei geeigneten Vorbeugungsmaßnahmen zumindest weniger häufig auf, z.B. kann bei Bestrahlung im Mundraum dem Auftreten von Karies durch besonders intensive Zahnpflege vorgebeugt werden. Andere Nebenwirkungen lassen sich durch geeignete Maßnahmen lindern, z.B. Durchfall oder Entzündungen der Mundschleimhaut durch eine geeignete Diät (Ernährung in der Therapie). Bemerkt man irgendwelche Veränderungen, sollte man den Arzt informieren. Er kann geeignete Möglichkeiten zur Linderung der Beschwerden anbieten und beurteilen, ob vielleicht eine Unterbrechung oder Änderung der Therapie nötig ist.