Dr. White ist Assistenzprofessor für Radiologie, Direktor für muskuloskelettale Radiologie, Abteilung für Radiologie; Dr. Boswell ist Professor für Radiologie und Urologie und stellvertretender Vorsitzender, Abteilung für Radiologie; Dr. Whang ist Assistenzprofessor für klinische Radiologie und medizinischer Leiter der Abteilung für Bildgebung, Abteilung für Radiologie; und Dr. Duddalwar ist Assistenzprofessor für Radiologie, Abteilung für Radiologie, an der Keck School of Medicine, University of Southern California University Hospital, Los Angeles, CA. Dr. Mandelin ist Assistenzarzt in der Abteilung für Strahlenonkologie, und Herr Astrahan ist Leiter der Medizinischen Physik und außerordentlicher Professor in der Abteilung für Strahlenonkologie an der Keck School of Medicine, University of Southern California University Hospital, Los Angeles, CA.

Die bildgesteuerte Strahlentherapie (IGRT) nutzt die Echtzeit-Bildgebung, um eine präzisere Strahlentherapie in Bezug auf Tumore durchzuführen. Die Entwicklung hochgradig konformer Strahlentherapietechniken stellt strengere Anforderungen an die Genauigkeit der Strahlenführung.

In der Praxis bestehen große Unsicherheiten bei der Abgrenzung des Tumorvolumens und der Ziellokalisierung aufgrund der physiologischen Organbewegungen. Bei der IGRT werden orthogonale Röntgenstrahlen verwendet, um röntgendichte Marker, die im und neben dem Tumor implantiert sind, zu visualisieren und während des gesamten Behandlungszyklus in Echtzeit zu verfolgen.1 Die stereotaktische Radiochirurgie (SRS), die in einer einzigen Fraktion verabreicht wird, und die stereotaktische Strahlentherapie (SRT), die in bis zu 5 Fraktionen verabreicht wird, wurden in Stanford entwickelt und 2001 von der US Food & Drug Administration zugelassen. Ein Roboter (Abbildung 1) liefert hoch fokussierte 6MV-Photonenstrahlung aus einem einzigen, hoch kollimierten Strahl aus Hunderten von Winkeln. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen die zahlreichen Komponenten des Strahlentherapiesystems im Gewölberaum, in dem der Patient behandelt wird.

Das System synchronisiert die Strahlenabgabe kontinuierlich mit der Bewegung des Tumors und ermöglicht so eine erhebliche Dosisreduzierung in den Behandlungsrändern, ohne dass die Luft angehalten werden muss. Der Patient trägt eine spezielle Weste mit Leuchtdioden, die den Tumor anhand der Atmung oder anderer Bewegungen des Patienten verfolgen. Diese Bewegungen werden von der an der Decke montierten Kameraanordnung erfasst. Diese Informationen werden auf einem Computermonitor angezeigt, auf dem ein Atemmodell erstellt wird, mit dem die Bestrahlung in Echtzeit angepasst werden kann, einschließlich der Vorhersage der Tumorposition. Das System verfügt über austauschbare Kollimatoren mit Größen von 5 bis 60 mm und nutzt seine nicht-koplanare Strahlanordnung, um eine Genauigkeit im Submillimeterbereich zu erreichen. Die kV-Bildgebung in Echtzeit erfolgt entweder über knöcherne Referenzpunkte (z. B. 6-dimensionales Schädelbasis-Tracking oder Wirbelsäulen-Tracking) oder implantierte radiologische Referenzpunkte (z. B. Goldseeds oder Spulen). Abbildung 3 zeigt, wie digital rekonstruierte Röntgenbilder erstellt werden, und vergleicht die Darstellung der Referenzmarker auf dem Planungs-Computertomographen (CT) (synthetische Bilder) mit der Darstellung der Marker während der Live-Aufnahme (Kamerabilder). Die kombinierten Bilder, die so genannten Overlays, helfen bei der Überprüfung der Patientenpositionierung und der Verfolgung der Patientenbewegung.

Die Platzierung der Passermarken kann dem Radiologen angemessen erscheinen, da sie sich in der Nähe der Läsion befinden und dem System die räumlichen Informationen liefern, die es für eine genaue Bestrahlung benötigt. Was dem Radiologen auf den CT-Bildern als angemessen erscheint, ist jedoch möglicherweise nicht akzeptabel, da die Referenzpunktverfolgung anhand von orthogonalen Röntgenbildern erfolgt, aus denen digital rekonstruierte Röntgenbilder erstellt werden.2 Dies kann zu überlappenden Markierungen führen, die nicht verwendet werden können. Dieses Phänomen wird in den Abbildungen 4 und 5 veranschaulicht, die eine schematische Darstellung eines Lebertumors und von Fiducial-Markern zeigen.

Richtlinien für die Platzierung von Fiducials

In der Regel sollte ein Fiducial im Behandlungsvolumen (in der Mitte der Läsion) zentriert werden. Weitere Fiducials sollten um das Tumorvolumen herum zentriert werden (die Läsion superior, inferior, medial und lateral umklammernd). Optimalerweise sollten die Marker in verschiedenen Ebenen in der x-, y- und z-Achse platziert werden (Abbildung 6).3-5

Fiducials sollten nicht in derselben Ebene (z. B. derselben axialen CT-Bildebene) platziert werden, so dass sie einen Winkel von etwa 45 Grad mit dem Horizont bilden (Abbildung 7). Kein Referenzpunkt sollte weiter als 5 bis 6 cm von der Läsion entfernt sein. Der Abstand zwischen den Fiducials sollte mindestens 1,5 cm betragen. Zwischen 3 beliebigen Fiducials sollte eine Winkelung von mindestens 15 Grad vorhanden sein (Abbildung 8). 3-5 Mindestens 3 Fiducials sind erforderlich, um eine Ebene zu definieren, die das System zur räumlichen Lokalisierung der Behandlung benötigt. In der Einrichtung der Autoren werden in der Regel 5 oder 6 Fiducials bevorzugt, da einige Marker aufgrund von Überlappung oder Markerwanderung unbrauchbar sein können.

Methoden

In der Einrichtung der Autoren wird eine 16-Gauge-Hawkins-Nadel verwendet, die in 5-, 10- oder 15-cm-Längen erhältlich ist (Abbildung 9). Diese Nadel hat eine innere Bleistiftspitze mit einem weißen Knauf und eine blaue stumpfe Spitze, mit der der Fiducial Marker in das Gewebe vorgeschoben wird. Mit dieser Nadel kann mehr als ein Marker platziert werden, nachdem die Haut nur einmal durchstochen wurde, indem der Winkel der Nadel zwischen den Markierungen neu positioniert wird.

Fiducials sind kleine Goldmarker, die in das Weichteilgewebe oder in die Läsion implantiert werden. Sie liefern dem System räumliche Informationen, um die Bestrahlung genau zu steuern. Gold ist dichter als chirurgische Klammern und erscheint in der Bildgebung mit charakteristischen Streifenartefakten einzigartig. Fiducials werden in der Regel bei Tumoren im Brustkorb, im Bauchraum, im Becken oder in anderen Weichteilgeweben benötigt. Bei Läsionen in der Nähe der Wirbelsäule sind sie möglicherweise nicht erforderlich, da die Wirbelsäule eine räumliche Lokalisierung ermöglicht. Für intrakranielle Läsionen sind keine Fiducials erforderlich.

Für das Verfahren wird ein einfaches Biopsiesieb mit einer 16-Gauge-Hawkins-Nadel, 0,8 x 5-mm-Goldseed-Fiducial-Markern und einer Kelly-Klemme verwendet (Abbildung 9). Vor dem Eingriff wird das vorherige CT des Patienten überprüft. Der Patient wird in die geeignete Position gebracht (d. h. Rücken- oder Bauchlage) und die ersten Bilder werden aufgenommen. Der Patient wird in der üblichen sterilen Weise vorbereitet und abgedeckt. Für die Lokalanästhesie wird 1%iges Lidocain verwendet. Es wird ein kleiner Einschnitt in die Haut des Patienten gemacht (Abbildung 10). Die Hawkins-Nadel mit dem Bleistiftstilett wird an die gewünschte Stelle vorgeschoben und durch CT bestätigt. Kelly-Klemmen werden verwendet, um den Fiducial Marker zu greifen. Es ist einfacher, den Marker in die Hawkins-Nadel fallen zu lassen, wenn die Ausrichtung des Markers in Bezug auf die Kelly-Klemme leicht angewinkelt ist (Abbildung 11). Die Abbildungen 10 bis 12 zeigen einen Patienten mit schlechten Lungenfunktionstests, bei dem Fiducial-Marker in der Brustwand platziert wurden, um einen möglichen Pneumothorax zu vermeiden.

Das Stilett mit der Bleistiftspitze wird von der Hawkins-Nadel entfernt. Mit Hilfe der Kelly-Klemme wird der Fiducial-Marker in der Hawkins-Nadel positioniert und gelöst. Abbildung 11 zeigt die obigen Schritte mit dem Fiducial Marker im proximalen Teil der Hawkins-Nadel. Das blaue Stilett mit der stumpfen Spitze wird dann in die Hawkins-Nadel eingeführt. Dadurch wird der Marker an die Spitze der Nadel geschoben. Um sicherzustellen, dass der Marker aus der Nadel austritt, sollte das blaue Stilett mit der stumpfen Spitze durch Drehen der Luer-Lock-Komponenten des Stiletts und der Hawkins-Nadel vollständig vorgeschoben werden, bis der Knopf mit dem Nadelansatz bündig ist. Die Nadel kann an diesem Punkt entfernt werden, oder das Stilett mit der Bleistiftspitze kann ersetzt und die Nadel für die weitere Platzierung des Markers neu positioniert werden. Wenn die Platzierung der Marker abgeschlossen ist, werden CT-Bilder angefertigt, die die Position der Marker zeigen (Abbildung 12).

In der Regel sollten 5 bis 6 Marker platziert werden. Es ist wichtig, dass sie sich in verschiedenen Ebenen entlang der x-, y- und z-Achse befinden. Wenn möglich, ist es optimal, einen Marker in der Mitte der Läsion zu platzieren (Abbildung 13) und dann die anderen Marker um die Läsion herum zu platzieren, so dass das Isozentrum der Marker das Zentrum der Läsion ist. Manchmal ist es nicht möglich, einen Marker in der Mitte der Läsion zu platzieren, wie bei dem in den Abbildungen 10 bis 12 dargestellten Patienten, aber eine Platzierung innerhalb von 5 cm erleichtert die Behandlung dennoch. Marker, die weiter als 7 cm von der Läsion entfernt platziert werden, sind wahrscheinlich nicht verwendbar. Das System verwendet ein kleines Sichtfeld (20 cm). Beispiele für die Platzierung von Fiducials in Brust, Bauch und Becken sind in den Abbildungen 14 bis 16 dargestellt.

Überwachung und Sicherheit

Patienten, bei denen Fiducials in Organen (z. B. in der Leber) platziert wurden, werden in der Regel 2 Stunden lang nach dem Eingriff beobachtet. Patienten, bei denen Fiducials nur in den Weichteilen (z. B. in der Brustwand) platziert wurden, werden 1 Stunde lang beobachtet. Danach werden die Patienten in der Regel entlassen. Die Patienten warten in der Regel 7 bis 10 Tage, damit sich die Fiducial-Marker einnisten können, bevor sie zum Planungs-CT zurückkehren. Nach der Planungs-CT erstellen die Strahlenonkologen ihren Behandlungsplan. Wenn die Passermarken zwischen Planung und Behandlung wandern, können sie nicht mehr verwendet werden, es sei denn, der Patient wird erneut gescannt und der Behandlungsplan wird überarbeitet.

Komplikationen

Zusätzlich zu den üblichen kleinen Risiken von Blutungen und Infektionen bei interventionellen Verfahren gehören zu den möglichen Komplikationen die Entwicklung eines Pneumothorax, Lidocain-bedingte Verwirrung des Patienten und die Wanderung der Passermarken nach der Platzierung. Wenn ein kleiner Pneumothorax auftritt (Abbildung 17), kann der Patient mit Röntgenbildern überwacht werden, um die Auflösung zu überprüfen. Wenn ein klinisch signifikanter Pneumothorax auftritt, kann ein Pigtail-Katheter gelegt werden. Eine weitere mögliche Komplikation ist die Entstehung eines intramuskulären Hämatoms. Abbildung 18 zeigt ein Hämatom in der Bauchwandmuskulatur (im Vergleich zur normalen kontralateralen Seite). Diese Hämatome bilden sich in der Regel ohne Eingriff zurück. Das Hämatom kann bei Bedarf klinisch oder mittels CT verfolgt werden.

Fiducial-Marker-Migration beschreibt eine Veränderung der Position der Marker entweder zwischen der Platzierung und dem Therapieplanungs-CT-Scan oder zwischen dem Planungs-CT und der tatsächlichen Behandlung. Ein Beispiel für eine Markerwanderung ist in Abbildung 19 dargestellt. Dies kann auch vorkommen, wenn die Marker im Pleuraraum3 oder an einer intravaskulären Stelle, wie z. B. einer Arterie, platziert werden, was jedoch selten vorkommt.4 Die Platzierung der Marker an einer extrapleuralen Stelle in der Brustwand kann dazu beitragen, eine Migration zu vermeiden. Eine weitere mögliche Komplikation ist die Verwirrung der Patienten durch Lidocain. Wir haben die Erfahrung gemacht, dass einige Patienten, die >30 ml Lidocain erhalten haben, verwirrt werden können. Bei den meisten Patienten reichen <30 ml aus, um die Beschwerden des Patienten zu kontrollieren.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die stereotaktische Radiochirurgie eine zunehmend genutzte Behandlungsmethode ist. Es ist wichtig, dass Radiologen, die CT-geführte Platzierungen von Fiducial Markern durchführen, dies sicher und genau tun können. Dieser Artikel enthält die wichtigsten Informationen über die Verwendung von Fiducial Markern, eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Durchführung des Verfahrens, eine Übersicht über mögliche Komplikationen und was zu tun ist, wenn diese auftreten.

1. Kothary N, Dieterich S, Louie JD, et al. Perkutane Implantation von Fiducial Markern für die bildgesteuerte Strahlentherapie. AJR Am J Roentgenol. 2009;192:1090-1096.
2. Saw CB, Chen H, Wagner H Jr. Implementation of fiducial-based image registration in the Cyberknife robotic system. Med Dosim. 2008;33: 156-160.
3. Kee ST. Fiducial-Platzierung zur Erleichterung der Behandlung von Lungenläsionen mit dem Cyberknife-System. Accuray Incorporated. 2005. eradiology.bidmc.harvard.edu/LearningLab/respiratory/Singal.pdf. Accessed on March 30, 2011.
4. Kee ST. Fiducial-Platzierung zur Erleichterung der Behandlung von Pankreas- und Leberläsionen mit dem Cyberknife-System. Accuray Incorporated. 2005. eradiology.bidmc.harvard.edu/LearningLab/respiratory/Singal.pdf. Accessed on March 30, 2011.
5. Sotiropoulou E, Stathochristopoulou I, Stathopoulos K, et al. CT-guided fiducial placement for Cyberknife stereotactic radiosurgery: Eine erste Erfahrung. Cardiovasc Intervent Radiol. 2010;33:586-589.

Zurück nach oben