Titelaufnahme

Titel
Der MR-LINAC als neue Option bei der bildgestützten Strahlentherapie
Weitere Titel
The MR-LINAC as a new option in image-guided radiotherapy
AutorInnenPajovic, Maja
GutachterRaith, Alexander
Erschienen2019
Datum der AbgabeJanuar 2019
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)IGRT / MRI guided radiotheraphy / MR Linac / radiotheraphy / magnetic resonance imaging / Linear accelerator
Schlagwörter (EN)MRT / Strahlentherapie / MR-Linac / MRT gestützte Strahlentherapie / Linearbeschleuniger
Zugriffsbeschränkung
 _
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit thematisiert die Entwicklung MRT-basierter bildgestützter Strahlentherapie-Systeme (MR Linac = Magnetic Resonance Linear Accelerator) mit ihren Vorteilen für die Strahlentherapie und mit den Herausforderungen, die eine solche technische Gerätekombination mit sich bringt.

Die Strahlentherapie ist neben den operativen Verfahren und der Chemotherapie die dritte essenzielle Säule in der Behandlung maligner Erkrankungen. Der technische Fortschritt der letzten Jahrzehnte führte zu einer Optimierung der Strahlentherapie und die Einführung der bildgestützten Strahlentherapie (IGRT) hat wesentlich zur einer Dosiseskalation und einer präziseren Strahlenbehandlung beigetragen. Für die Applikation einer ausreichend hohen therapeutischen Dosis im anvisierten Zielvolumen bei gleichzeitig maximaler Schonung des umgebenden Normalgewebes ist eine exakte Bildgebung essenziell. Die Magnetresonanztomographie (MRT) bietet einen ausgezeichneten Weichteilkontrast und auch zusätzlich die Möglichkeit, die biologischen Vorgänge im Stoffwechsel der Zellen darzustellen. Als Nachteil der MRT galt bisher ihre technisch schlechte Kompatibilität mit Therapiesystemen wie Linearbeschleunigern sowie ihr artefaktsensibler Bildgenerierungsprozess, weswegen sie lange in der Therapie keinen Einsatz gefunden hat. Bisher wurde in der bildgestützten Strahlentherapie standardmäßig die Computertomographie (CT) eingesetzt, hauptsächlich aufgrund ihrer problemlosen technischen Kompatibilität mit Therapiegeräten. In den letzten Jahren wurde jedoch auch intensiv an einer Methode gearbeitet, um die Vorteile der MR-Bildgebung mit den Strahlentherapie-systemen zu kombinieren. Die Vorteile der MR-Bildgebung haben letztendlich zur Entwicklung integrierter Hybridsysteme geführt, die während der Behandlung MR-Bilder in diagnostisch hervorragender Qualität liefern und so eine genaue bildgesteuerte, tägliche adaptive Strahlentherapie (ART) ermöglichen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, neben der Funktionsweise und Entwicklung des MR-Linacs die Limitationen und Herausforderungen auf dem aktuellsten Stand zu analysieren. Dazu wurde eine Recherche in den Onlinedatenbanken PubMed, SpringerLink, Science Direct und Cochrane Library durchgeführt. Die verwendeten Literatur- und Onlinequellen stammen aus dem Jahr 2004-2018. Einzelne Quellen, die vor 2013 publiziert wurden, wurden aufgrund der Relevanz ebenfalls in die Arbeit eingeschlossen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die MR/Linac-Integration eine hohe Präzision in der Dosisabgabe und eine intensive Überwachung der Tumorkontrolle ermöglicht. Inkompatibilitäten zwischen Magnetresonaztomographen (MR-Tomographen) und Linearbeschleunigern (Linac) wurden überwunden, indem verschiedene Lösungen für Barrieren, die die Strahlqualität und Hauttoxizität beeinflussen, wie beispielsweise gegenseitige Interferenzen, gefunden wurden. Obwohl sich diese Hybridtechnik erst seit Kurzem in der klinischen Anwendung befindet, ist das Potenzial für weitere Fortschritte enorm.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis discusses the development of MRT- based image-guided radiotherapy systems (MR Linac = Magnetic Resonance Linear Accelerator) with its advantages for radiotherapy and its challenges that go along with such technical device combination.

Radiotherapy constitutes, next to surgical procedures and chemotherapy, the third essential pillar in the treatment of malignant diseases. The technical progress of the past decades has led to an optimisation of the radiotherapy, and the introduction of image-guided radiotherapy (IGRT) has contributed substantially to a dose escalation and a more precise radiation therapy.

For the application of a sufficiently high therapeutic dosage in the targeted volume, together with a maximum protection of the surrounding tissue, an exact imaging is essential. Magnetic resonance tomography (MRT) offers an excellent soft tissue contrast and is additionally capable of showing the biological processes in the cell metabolism. Previously, its technically poor compatibility with therapy systems, such as linear accelerators, as well as its artefact-sensitive image generation process, was considered a disadvantage of the MRT, which is why it had not been used in therapy for a long time.

Computer tomography (CT), which had been implemented mainly because of its unproblematic technical compatibility with therapy devices, was regarded as hitherto applied standard of image-guided radiation therapy.

In recent years intensive work has been put into a method which combines the advantages of MR imaging with radiation therapy systems. The advantages of the MR imaging have eventually led to the development of integrated hybrid systems, which deliver MR images in diagnostically excellent quality during the treatment, thus enabling an exact image controlled daily adaptive radiation therapy.

The aim of this paper is, next to the operating principle and development, to analyse the limitations and challenges of the MR-Linac up to date. For this purpose research in the online data bases PubMed, SpringerLink, Science Direct and Cochrane Library was conducted. The used literature – and online sources originate from years 2004-2018. Due to their relevance individual sources published before 2013 are equally included in the paper.