Acta Radiologica

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Therapeutische Erfahrungen mit Schnellen Elektronen Josef Becker & Karl-Heinz Karcher To cite this article: Josef Becker & Karl-Heinz Karcher (1959) Therapeutische Erfahrungen mit Schnellen Elektronen, Acta Radiologica, 51:sup188, 32-40, DOI: 10.3109/00016925909177075 To link to this article: http://dx.doi.org/10.3109/00016925909177075

Published online: 14 Dec 2010.

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Date: 02 March 2017, At: 15:16

AUS DEM CZERNY-KRANKENHAUS FUR STRAHLENBEHANDLUNG (DIREKTOR : PROF.

DR.J.

BECKER) DER UNIVERSITAT HEIDELBERG, DEUTSCHLAND

THERAPEUTISCHE ERFAHRUNGEN MIT SCHNELLEN ELEKTRONEN von Josef Becker und Karl-Heinz Karcher

Im Gegensatz zu den ultraharten Rontgenstrahlen liegt bei den schnellen Elektronen das Schwergewicht der bisherigen Erfahrungen in unserem Lande. Schon 1934 bauten BRASCHund LANCEeine Entladungsrohre fur den StODgenerator der AEG in Berlin und GLOCKER, KUGLERund LANGENDORFF stellten mit einem 1,6 MeV Gerat erste biologische Dosismessungen an. Bereits damals erkannte man die Vorteile der Elektronen fur die Strahlentherapie im Hinblick auf die Oberflachendosisverringerung, die damals etwas ganz neues darstellte. I n den Jahren 1948/49 war dann die Moglichkeit gegeben, die Dosisverteilung mit starkeren Energien in grol3erer Tiefe zu untersuchen, was fur den Bereich von 16 MeV KERSTund SKAGGS, im Bereich von 6 MeV GLOCKER, GUNDund LANGENDORFF und WACHSMANN unternahmen. Die Ergebnisse der Strahlentherapie sind bekanntlich weitgehend von der raumlichen Verteilung der ionisierenden Energie abhangig. Dies beweisen die unbestrittenen Erfolge der Kleinraumbestrahlung. Fur oberflachlich gelegene Krankheitsherde mit einer Tiefenausdehnung bis zu 6 cm ist die Bestrahlung mit den schiiellen Elektronen des Betatrons nicht zu ersetzen. Die. Elektronen lassen sich in dieser Reichweite begrenzen und erhalten auf diese Weise die Reaktionsfahigkeit des Tumorbettes. Bis zu einer Tiefe entsprechend ihrer halben Reichweite wird das Gewebe homogen durchstrahlt. Da die Elektronendosis von der Oberflache aus nach der Tiefe zu ansteigt, und spater rasch wieder den Nullwert erreicht, ist die raumliche Dosisverteilung aufierordentlich gunstig. Hieraus ergibt sich eine genau lokalisierbare massierte Strahlenwirkung im Tumor und eine sehr geringe Strahlenbelastung des gesunden Gewebes. Da ein betrachtlicher Teil uns zugewiesener Patienten bereits vorher eine mehr oder weniger hohe Strahlenbelastung von anderer Seite erfahren hat, ist eine erneute Bestrahlung nach herkommlichen Gesichtspunkten nicht mehr moglich. Solche Falle veranlaoten uns zur Entwicklung der Elektronen-Gitterbestrahlungstechnik(BECKER, WEITZELund v. d. DECKEN). Ihr Anwendungsbereich betrifft heute nicht mehr nur stark strahlenvorbelastete Tumorgebiete, sondern wir sind schon seit geraumer Zeit

THERAPEUTISCHE ERFAHRUNGEN MIT SCHNELLEN ELEKTRONEN

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Abb. 1 . Tiefendosisverteilung von 15 MeV-Elektronen im Plexiglasphantom mit und ohne Gitter.

dazu ubergegangen, auch vollig unbelastete Korperregionen mit dieser Technik zu bestrahlen, wenn es darauf ankommt, flachenmaDig ausgedehnte Herdbereiche ohne Beeintrachtigung des Allgemeinbefindens anzugehen, wie das bei Driisemregionen oder disseminierten Metastasen der Fall ist. So z. B. bei ausgedehnten intracutanen Herden der sogenannten Lymphangiosis carcinomatosa bei Mamma-Carcinom. Der wesentliche Vorteil der Gittermethode liegt in der ausgezeichneten ortlichen und allgemeinen Vertraglichkeit, in der milden Strahlenreaktion und in der Zartheit der Strahlennarben mit ihren geringen funktionellen Storungen. Als Nachteil dieser Methode sehen wir allerdings die Verringerung der therapeutisch wirksamen Tiefenreichweite auf etwa 4 cm an. (Abb. 1). Das gute funktionelle Resultat der ElektronenGitterbestrahlung IaDt selbst bei einer Dosis von 9OOO r wahrend der ersten Serie im Falle eines Recidivs eine nochmalige Bestrahlung zu. Unsere histologischen und histochemischen Untersuchungen ergaben den Hinweis, daB die Schonung der elastischen Fasern und der Kapillaren maBgeblich an diesem gunstigen Resultat beteiligt ist. Bei klinischer Notwendigkeit laat sich die Dosisverteilung der schnellen Elektronen im Gewebe durch die Vorschaltung von Metallfolien verandern. Es kommt bei diesem Kunstgriff zu einer Verschiebung des Dosismaximums in die Oberflache und einer Verringerung der Tiefenreichweite. Mit dieser Variation gelingt es, intracutane, sehr oberflachliche Herde unter groBtmoglicher Schonung des darunter liegenden Gewebes zu bestrahlen. Dies erscheint besonders bei Bestrahlung von Angiomen uber Knochenwachstumszonen von Kindern oder in Augennahe wichtig. Unsere Mitarbeiter, BEKERUS, GUDDENund WEITZEL, haben hieruber ausfuhrlich berichtet. Bei sehr ausgedehnten Herden, z. B. bei einem Cancer en cuirasse, kann mit dem 15 MeV Betatron auch eine Pendelbestrahlung gegebenenfalls durchgefuhrt werden (Abb. 2 und 2a). An dieser Stelle sei auch auf die sogenannte Bausteinmethode hingewiesen, wie sie von uns (BECKER-WEITZEL) angegeben wurde. Es gelingt hierbei durch Kombina-

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JOSEF BECKER UND KARL-HEINZ KARCHER

Abb. 2. Elektronen-Pendelbestrahlungmit 2 mm Obedachengitter bei ausgedehnten Hautmetastasen.

Abb. 2a. Tiefendosisverteilungim Plexiglasphantom mit 6 MeV-Elektronen bei Oberllachengitter.

tion von schnellen Elektronen mit ultraharten Rontgenstrahlen ein Tumorgebiet gleichmaBig zu durchstrahlen. Die schnellen Elektronen fiillen dabei die durch den Dosisverlauf der ultraharten Rontgenstrahlen entstandene Dosisliicke aus. Mit anderen Worten, der obere Anteil wird mit schnellen Elektronen bestrahlt, wahrend der tiefere Teil des Tumors durch eine Pendelbestrahlung n i t ultraharten Rontgenstrahlen erfal3t wird. DaI3 hier genaue Berechnungen der Isodosen notig sind zur Vermeidung von uberschneidungen oder Liic ken ist verstandlich (Abb. 3). Das Problem der optimalen Dosierung bei der Anwendung schneller Elektronen ist eine Angelegenheit der Erfahrung. Es hat sich gezeigt, daI3 der Fraktibnierung der Vorzug vor der Einzeitbestrahlung zu geben ist. Die Einzeldosis bewegt sich zwischen 300 und 400 r und je nach Ausdehnung und Ansprechen des Tumors geben wir Gesamtdosen zwischen 3600 und 5600 r. Bei Feldern mit einem Durchmesser

THERAPEUTISCHE ERFAHRUNGEN MIT SCHNELLEN ELEKTRONEN

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Abb. 3. Isodosen einer Kombination von 15 MeVElektronen mit 15 MeV-Rontgenpendelbestrahlung (nBaustein-Methodec) in Plexiglas. Feldgrosse 8 cm Durchmesser. Die 50 %-Isode ist dick ausgezogen.

unter 5 cm konnen auch hohere Dosen ohne Schaden verabfolgt werden. So lassen sich bei Melanomen Dosen von 10.000 r ohne weiteres verabreichen. Bei der Elektronen-Gitterbestrahlung hat sich eine Gesamtdosis von 9.000 r bis 10.000 r - bezogen auf die Oberflache im Lochbereich - als ausreichend erwiesen. Als besonderer Vorteil mu0 aber vor allem das in keinem anderen Fall so giinstige Verhaltnis von Raum- zu Herddosis angesehen werden. Die Anpassung der Isodosen durch die Moglichkeit der Energiewahl an die Tiefenausdehnung des Herdes und die scharfe Einblendung des Tumors ergibt eine gute Regeneration und Ausfiillung des entstandenen Defektes rnit Bindegewebe infolge Schonung der Tumorumgebung. Diese hervorragende Eigenschaft des Elektronenstrahlenbiindels, sich durch Energiewahl gut modellieren zu lassen, und an die pathologisch-anatomischen Gegebenheiten anzupassen , macht die Tumortherapie mit schnellen Elektronen besonders wirkungsvoll. Auch wird hierdurch die geringere Strahlenreaktion bei guter therapeutischer Wirkung verstandlich. Daher konnen wir auch bei radiologisch vorbelasteten Herden, die mit konventioneller Rontgenstrahlung nicht mehr ohne Gefahr eines bleibenden Defektes angegangen werden konnen, mit schnellen Elektronen immer noch Resultate erzielen. Gerade aus diesem Grunde hat sich die Therapie mit schnellen Elektronen, vor allem in der Kombination mit der Gittermethode einen Platz erobert, der ihr z. Zt. von keinem anderen Verfahren streitig gemacht werden kann. Der Priifstein fur die therapeutische uberlegenheit der schnellen Elektronen sind die ausgedehnten Herde, die fur eine operative Behandlung nicht mehr in Frage kommen. Die bisherigen Ergebnisse der Nahbestrahlung werden einwandfrei durch die Elektronentherapie ubertroffen. Zum Zwecke der Halbtiefentherapie eignet sich nach unseren Erfahrungen das 15 MeV Gerat sehr gut. Bei hoherer Elektronenenergie gehen die Vorteile der Elektronenbestrahlung, namlich die Schonung des tiefer

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JOSEF BECKER U N D KARL-HEINZ KARCHER

Abb. 4. Mamma-Carcinom post op. mit multiplen Hautmetastasen.

Abb. 4a. Zustand nach 9100 r-ElektronenGitterbestrahlung.

Abb. 5. Melanom am Rucken Abb. 5a. Zustand nach 1O.OOO rElektronen (6 MeV).

THERAPEUTISCHE ERFAHRUNGEN MIT SCHNELLEN ELEKTRONEN

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Abb. 6. Morbus Paget im Mamillarbereich.

Abb. 6a. Zustand nach 4800 r-Elektronen.

liegenden Gewebes durch ungebiihrliche Belastung des gesunden Gewebes v o r dem Tumor wieder weitgehend verloren. Ein uberblick iiber die seit 1953 von uns bestrahlten Patienten ergibt eine Indikationsliste, bei der die oberflachlichen Lymphknotenmetastasen mit 40 % aller Tumorherde unser haufigstes Anwendungsgebiet darstellen (1 136 Falle). Als zweitwichtigstes Gebiet sind die Tumoren des Hals-Nasen- und Ohrenbereiches zu nennen, die 16 % der bestrahlten Patienten umfassen (428 Faille). Es folgen dann die Hauttumoren mit 363 Fallen. In diese Gruppe sind auch Praecancerosen, Keloide, Angiome, Cavernome, Melanome eingeschlossen. Eine haufige Indikation stellen die Hautrecidive von Mamma-Carcinomen dar. Hiervon wurden 213 Falle im genannten Zeitraum bestrahlt. Weitere Indikationen bilden Weichteiltumoren an Rumpf und Extremitaten,

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JOSEF BECKER U N D KARL-HEINZ KARCHER

Abb. 7. Vulva-Carcinom vor der Bestrahlung.

Abb. 7a. Zustand nach Bestrahlung rnit 4000 r Elektronen (6 MeV).

Genitaltumoren bei Frauen und Mannern, primare und sekundare Knochentumoren. Diese kurze Ubersicht zeigt bereits, daD es gelingt, bei einer Energiewahl zwischen 6 und 15 MeV nicht nur alle Oberflachentumoren, sondern auch Driisentumoren und Metastasen sowie Knochenherde erfolgreich anzugehen, sofern sie in der Reichweite der 15 MeV Elektronen liegen. Da diese bis 6 cm eine ausreichende Dosis an den Herd heranbringen, ist es erklarlich, daD hieraus eine grol3e Indikationsliste resultiert. Wir sind also in der Lage nicht nur den Primartumor an Haut und Schleimhaut anzugehen, sondern gleichzeitig Driisenmetastasen zu behandeln und ihre Ausbreitung zu blockieren. Dieses Verfahren hat sich bei Lippen-, Zungen-, Mundboden-, Penisund Vulva-Karzinomen besonders bewahrt. Abb. 4/4a-515 a-6/6a-717 a. Die Gegeniiberstellung der im Verlauf eines Jahres in unserer Klinik mit den verschiedenen Geraten bestrahlten Patienten ergibt iiberzeugend die Bedeutung der schnellen Elektronen in der Tumortherapie. Bei 2209 bestrahlten Patienten im Jahre 1958, wurde in 983 Fallen konventionelle Rontgen-Therapie (Nahbestrahlung nach CHAOUL 237 Pat. und konventionelle Rontgentherapie mit 200 und 250 kV: 746 Pat.) und in 1228 Fallen Supervolttherapie angewandt. Von diesen 1228 Fallen wurden 814 Patienten mit Telekobalt-Therapie, 389 Patienten mit schnellen Elektronen und 25

THERAPEUTISCHE ERFAHRUNGEN MIT SCHNELLEN ELEKTRONEN

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Patienten mit ultraharten Rontgenstrahlen des Betatron behandelt. DaI3 die Patientenzahl jedoch nicht unbedingt einen Anhalt fur das Ausmarj der Belastung der Supervoltgerate gibt, zeigt die Gegenuberstellung der Zahl der Feldeinstellungen, z. B. Chaoul’scher Nahbestrahlung und schnellen Elektronen : Es wurden 2336 Felder rnit Nahbestrahlung und 13.342 Felder rnit schnellen Elektronen bestrahlt. Diese Zahl spricht eindeutig fur die Verschiebung des therapeutischen Schwergewichtes auf die Supervoltgerate und zeigt aber auch deutlich die klinische Bedeutung der schnellen Elektronen in der modernen Tumortherapie.

ZUSAMMENFASSUNG Es werden die physikalischen, biologischen und klinischen Grunde dargestellt, warum die schnellen Elektronen in der Tumortherapie eine hervorragende Bedeutung erlangt haben. Nach Erwahnung der Indikationen zur Bestrahlung mit schnellen Elektronen und der von uns angewandten Dosierung, wird an Hand von Vergleichszahlen die vermehrte Anwendung der schnellen Elektronen in der Tumortherapie belegt.

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JOSEF BECKER UND KARL HEINZ KARCHER

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