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Brachytherapie

Dr. rer. nat. C.Melchert

2

Brachytherapie: was bedeutet das?

Brachy: griechisch � sowohl zeitlich als auch

räumlich KURZ

hierbei wird eine kleine radioaktive Quelle direkt in oder an das Tumorbett gelegt.

=> Zerstörung der noch vorhandenen

Tumorzellen

3

Geschichte

1898 Entdeckung eines neuen radioaktives

Elements:

RADIUM

Dieses wurde von Marie und Pierre Curie am 26.12.1898 auf dem Treffen der "Academy of

Science" vorgestellt.

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Geschichte: woher kommt das Radium?

• Warum strahlt das Radium ?

• Warum gibt es überhaupt strahlende

chemische Elemente ?

• Was ist das für eine Strahlung ?

5Das Atom; Beispiel: Helium

Elektronenhülle

Atomkern

10-10m

10-15m

4He

Ordnungszahl 2Massezahl 4

2

6

Der Atomkern

• trägt die positive elektrische Ladung

• liefert fast die gesamte Masse des Atoms

• besteht aus Nukleonen

� Protonen

� Neutronen

•2

7Periodensystem der Elemente

• Anzahl der Protonen = Ordnungszahl

� Ort im Periodensystem der Elemente

� chemischen Eigenschaften

• Anzahl der Neutronen

� kann für ein Element verschieden sein

� Isotope haben den gleichen Ort im

Periodensystem

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Periodensystem der Elemente

9Periodensystem der Elemente

• Anzahl der Protonen = Ordnungszahl

� Ort im Periodensystem der Elemente

� chemischen Eigenschaften

• Anzahl der Neutronen

� kann für ein Element verschieden sein

� Isotope haben den gleichen Ort im

Periodensystem

10α-Zerfall (1896)

� α-Teilchen (He-Kern) wird aus

dem Kern hinausgeschleudert

• Massenzahl sinkt um 4

• Ordnungszahl sinkt um 2

• Häufigste Zerfallsart der

natürlichen Radionuklide

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Zerfallsreihe 238U

27 min

0,2

µs

20 min

1,6

•10

3a

4 d

3 m

in1,5

s

12

Geschichte: woher kommt Radium?

• Zerfallsreihe:

vom Uran zum Blei

Uran: 92 Protonen und 146 Neutronen

⇒ 238U � 82206 Pb(206)

226Ra: 88 Protonen

138 Neutronen

Rn: radioaktives Gas

•3

13

Geschichte

• Radium Zerfall: 22688Ra

22688Ra � 222

86Rn + 42He

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Geschichte

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Geschichte

• Energien: α = 4,78 MeV (94,5%)

4,60 MeV (5,5%)

Energien: 12 Gamma Energielinien =>

2 mittlere Energien: 0,55 MeV

1,65 MeV

=> hoher Aufwand bzgl. des Strahlenschutzes

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Geschichte

• 1898 Entdeckung der natürlichen Radioaktivität des Radiums durch Marie und Pierre Curie

• Radiumstrahlen sind viel energiereicher als Röntgenstrahlen

• Dringen tief ins Gewebe ein

• Herstellung industriell möglich

• Strahlung ohne Stromquelle

• Sehr lange Halbwertszeit: 1620 a

• Geeignet zur Brachytherapie in Körperhöhlen

• Gynäkologische Bestrahlungen

�

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17

Geschichte

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Geschichte

Radium girls:

Weibl. Fabrikarbeiter bemalten Ziffernblätter

von Uhren mit Leuchtfarbe in United States

Radium Corporation in Orange, New Jersey

ab dem Jahre 1917 bis 1926.

•4

19

Geschichte

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Geschichte

• Erste Erkenntnisse über Gesundheitsschäden:

1924 USA Dr.Blum (Zahnarzt): "Radium-Kiefer"

bei Ziffernblattmalerinnen

1925 USA Dr. F:L: Hoffman (Statistiker): 5 Tote,

12 lebende Ziffernblattmalerinnen mit Krebs und

resistenten Infektionen am Kiefer

1933 USA Evans veröffentlicht ein Paper über

Radiumvergiftung

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Geschichte

• 1913 Einführung der Radiumbestrahlung

Kleinraumbestrahlung mit Radium

(Gynäkologie) �

Vorläufer des heutigen Afterloadings

Einlegen von Radiumnadeln

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Geschichte

• 1914 Radiumnadeln aus

Stahl oder Platin wurden

für bestimmte Zeit

in den Tumor gelegt

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Intensitätsmodulierte Brachytherapie

Radium 226

LDR Ir-192

Lineare Strahler

HDR Ir – 192

„stepping source“

Volumenoptimierung nicht möglich

Volumenoptimierung möglich

Intensitätsmodulierte Brachytherapie (IMBT)

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Quelle für Brachytherapie

• Radioaktive Quelle– Hohe spezifische Aktivität

– Kleine Quelle mit guter Dosisleistung

– Heute: 192Ir

• ß--Zerfall zu 192Pt (ca. 85 %)

• K-Einfang zu 192Os (ca. 15 %)

• Halbwertszeit: 73,8 d

• 19 Gammalinien

• Mittlere Energie = 375 keV

• Abmessungen: Ø = 0,5 mm und h = 3,5 mm

•5

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Quelle für die Brachytherapie

Energie / MeV

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27β--Zerfall (1896)

• Kerne mit Neutronenüberschuss

� durch Spaltung schwerer Kerne

� durch Neutronenbeschuss

• Umwandlung eines Neutrons in

ein Proton

• Massenzahl bleibt konstant

• Ordnungszahl steigt um 1






ein Proton








ein Proton



30Bohr-Sommerfeld'sches Atommodell

K-L-

M- Schale

28SiOrdnungszahl 14

Massezahl 28

•6

31K-Einfang (1937)

• Kerne mit Protonenüberschuss

• Einfang eines Hüllenelektrons

durch den Kern

• Umwandlung eines Protons in

ein Neutron


• Ordnungszahl sinkt um 1

• Röntgenstrahlung wird abgegeben

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5

3,5

33

Dosisabfall 192Ir-Quelle

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 5 10 15 20 25 30

∆D

= 1

rel. E

inh.

∆r = 30 cm

34

Dosisabfall Linearbeschleuniger

∆r = 30 cm

∆D

= 1

rel. E

inh.

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Vorteil: Hoher Dosisgradient

• bei der Brachytherapie durch die

Quellennähe

• => Dosisoptimierung durch Geometrie der

Nadelplatzierung

• => Schonung nahegelegener Risikoorgane

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Afterloading

•7

37

Brachytherapie

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Brachytherapie

• Moulagen: Kontakttherapie

• intrakavitäre BT: 192Ir

� gynäkologische Tumore

� bronchiale Tumore

• interstitielle BT: 192Ir

� über Implantate

39

Moulagen

40

Moulagen

• Kontakt-

therapie

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Moulagen

• Kontakt-

therapie

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Moulagen

• Kontakt-

therapie

•8

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Brachytherapie: Bronchus

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Vaginale Brachytherapie: Corpus

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•9

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Vaginale Brachytherapie: Cervix

GebärmutterEierstock

Eileiter

Gebärmutterhals

innerer Muttermund

äußerer Muttermund

Vagina

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Vaginale Brachytherapie: CervixRing-Stift-Applikator

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Vaginale Brachytherapie: CervixRing-Stift-Applikator

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Vaginale Brachytherapie: Cervix

•10

55

Vaginale Brachytherapie: Martinez

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Spickungen verschiedener Organe

Beispiele:

� Prostata

� Thoraxwand

� Mamma

� Mundboden

� Schädel

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Prostata: Spickung

Blase

Template

Rektum

Schallkopf

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Prostata: Spickung

59

Prostata: Spickung

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Prostata: Spickung

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Prostata: Seedimplantation (LDR)

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• Iod -125, 125I

• Halbwertszeit, t½: 60,25 d

• Gamma - Energie: 35 keV

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Brachytherapie: Mammaspickung

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Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Thoraxwand

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•12

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68

März 2008 / 68


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März 2008 / 71

Vor der IMBT

4 Jahre nach IMBT

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HNO: Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Zungengrund

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•13

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73

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Rekonstruktionen zur Brachytherapie: Orbita

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HNO:Rekonstruktion zur Brachytherapie:Orbita

77Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

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Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

•14

79

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasopharynx

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Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

81Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

82

Rekonstruktion zur Brachytherapie:Nasennebenhöhle

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Brachytherapie

• Ruthenium Augenkalotten gegen

Aderhautmelanome

• Personal hat direkten Kontakt mit der

radioaktiven Quelle

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84

Produktbeschreibung

• Kontaktstrahlenquelle zur Behandlung von

Augentumoren

• Ru-106 Augenapplikatoren sind

umschlossene radioaktive Stoffe

• Kapselmaterial: Reinstsilber; 960,8°C SP

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Manuelle Applikation: Ruthenium Augenkalotten

85

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Ruthenium Augenkalotten

• 106 – Ruthenium

• hartes weißes Metall

• ß- _ Zerfall

• Energie = 3,54 MeV

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Radioaktiver Zerfall

Ruthenium-106 β- - Zerfall

�

Rhodium -106 β- - Zerfall

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Anatomie des Auges

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• Aderhautmelanom

•16

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• GTV und CTV eines Aderhautmelanoms

• Dosisverteilung

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• 3D Bestrahlungsplanung

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94

ENDE

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