Grundlagen:
Unter Strahlentherapie versteht man die Anwendung von energiereichen Strahlen (ionisierenden Strahlen) zur Therapie von Tumorerkrankungen .Strahlen bewirken bei Durchgang durch Luft oder Materie die Bildung elektrisch geladener Teilchen (Ionen) von Atom-Molekülgröße. Ionen entstehen durch Abspaltung oder Anlagerung von Elektronen. In der Natur vorkommende ionisierende Strahlen sind kurzwellig und besonders energiereich. Für die Therapie stehen zwei Arten von ionisierender Strahlen zur Verfügung: Elektromagnetische Photonenstrahlung und Teilchen -(Korpuskular-) Strahlung.

Zur Photonenstrahlung zählen (ultraharte) Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Röntgenstrahlen entstehen durch den Aufprall beschleunigter Elektronen im Vakuum auf Metall. Gammastrahlen gehen direkt von einem angeregten Atom aus und entstehen beim Zerfall instabiler Atomkerne. Ultraharte Röntgenstrahlen sind hochenergetisch und werden in Kreis- und Linearbeschleunigern erzeugt. Teilchenstrahlung umfasst Strahlen die aus beschleunigten Bausteinen der Atome (Elektronen, Neutronen, Protonen) bestehen und durch Beschleuniger erzeugt werden.

Man unterscheidet zwischen Röntgen-, Telekobalt- und Neutronentherapie, je nach Art der eingesetzten Strahlentherapiegeräte

Historische Entwicklung:
Mit der Entdeckung der Röntgenstrahlen durch C.W.Röntgen (1895) und der Radioaktivität durch Becquerel (1896) und der erstmaligen Anwendung beim Patienten durch Leopold Freund (1896) in Wien, wurde die Basis für die Strahlentherapie geschaffen. Bereits damals erkannte man den wachstumshemmenden Einfluss von Strahlen auf Tumoren und es wurden die ersten Röntgenbestrahlungsgeräte zur Therapie von Krebserkrankungen erfolgreich eingesetzt. An der Universität Wien wurden das Fach medizinische Radiologie bereits 1904 von Freund, Kienböck, Holzkecht gelehrt und durch die Studien dieser Persönlichkeiten wurden bahnbrechende Entdeckungen gemacht .

Nach 1950 wurden die ersten Hochvoltgeräte, die eine exakte Dosismessung und Applikation (Dosimetrie) und damit eine exakte und wirkungsvolle Strahlenbehandlung ermöglichten entwickelt. Die Strahlentherapie ist als eigenständige Disziplin (Radio-Onkologie) ein relativ junges Fach. Erst seit Ende der 80er-Jahre gibt es den Facharzt für Strahlentherapie. In den letzten Jahrzehnten wurde die Strahlentherapie Gegenstand von intensiven Forschungen von Ärzten, Biologen und Physikern und erfuhr eine rasante Weiterentwicklung. Mit den Linearbeschleunigern wurde schließlich die Vorrausetzung geschaffen, auch in der Tiefe des Körpers gelegene Tumoren gezielt zu behandeln.

Moderne Bestrahlungsgeräte sind technisch äußerst kompliziert aufgebaut. Sie werden deshalb täglich vor Inbetriebnahme von einem Physiker überprüft, der umfangreiche Messungen durchführt. Außerdem verfügen die Bestrahlungsgeräte über eine Vielzahl von „Sicherungen“. So gibt das Gerät die Bestrahlung nur dann frei, wenn sämtliche Einzelheiten (z.B. Größe des Feldes, Winkel, Bestrahlungszeit) genau mit den geplanten und im Computer gespeicherten Daten übereinstimmen.

Bestrahlungsgeräte und Strahlenarten:
Es gibt verschiedene Bestrahlungsgeräte; am häufigsten werden Linearbeschleuniger verwendet, vereinzelt auch noch Telekobaltgeräte. Der Linearbeschleuniger liefert zwei Arten von Strahlung:

1. Ultraharte Röntgenstrahlen (Photonenstrahlung, höhere Energie) vor allem für tiefliegende Tumoren.
2. Elektronenstrahlung: (negativ geladene Teilchen) zur speziellen Behandlung von Tumoren die in oder wenige Zentimeter unter der Haut liegen. Elektronen werden im Gewebe stark gebremst und dringen nicht tief ein. Dadurch wird das darunter liegende Gewebe und die Organe vor Strahleneinwirkung geschützt.

Telekobaltgeräte:
Sie produzieren Gammastrahlen (Telegammageräte) und sind für tief und halbtief gelagerte Tumoren geeignet.

Biologische Grundlagen der Strahlenwirkung:
Trifft ionisiernde Strahlung auf Materie, so kommt es zwischen den Beiden zu komplexen Wechselwirkungen wodurch verschiedene physikalische, chemische und biologische Phänomene ausgelöst werden (Strahlenbiologische Wirkungskette).

In jeder Zelle befindet sich ein Zellkern der als „Kommandozentrale“ und entscheidet, ob und wann sich eine Zelle teilt. Im Zellkern ist die Schlüsselsubstanz für die Vererbung, die sog. Desoxyribonukleinsäure (DNS) enthalten. Dieses Molekül ist schraubenförmig in Doppelsträngen angeordnet und enthält sämtliche Erbinformationen. Strahlung kann die "DNS-Schraube" in der Struktur derart verändern, dass Zellen durch die entstehenden Doppelstrangbrüche, ihre Teilungsfähigkeit verlieren und auch absterben (programmierter Zelltod = Apoptose). Die Hauptwirkung von Strahlentherapie ist die Störung oder Hemmung der Zellteilung durch Schädigung der DNS. Dies kann durch direkte Einwirkung der Strahlung aber auch durch Erzeugung und Freisetzung von kurzlebigen freien Radikalen im Gewebe erfolgen.

Zellen verfügen jedoch über ein „Reparatursystem“ (spezielle Enzyme), die im Falle einer DNS-Schädigung - wie eine Schere – diese defekten Stellen ausschneiden und ersetzen. Je ausgeprägter die Reparaturfunktionen eines Gewebes sind, um so geringer ist die Strahlenempfindlichkeit. dh.: ein Gewebe ist um so strahlenempfindlicher, je schlechter dieses "Reparatursystem" funktioniert. Diese Fähigkeit zur Reparatur ist im gesunden Gewebe wesentlich besser ausgeprägt, so dass die Strahlenwirkung auf den Tumor weit größer ist als auf die umgebenden gesunden Organe.

Gesundes Gewebe erholt sich meist wieder von Strahleneinwirkung, während maligne Tumoren durch die Bestrahlung geschädigt bzw. zerstört werden. Damit wird Tumorwachstum aber auch die Streuung von Tumorzellen in andere Organe (Metastasenbildung) verhindert.

Die Reparaturen im Normalgewebe werden durch biochemische Prozesse ermöglicht, benötigen jedoch eine bestimmte Zeit. Daraus ergibt sich auch die Notwendigkeit der Aufteilung der gesamten Strahlendosis in mehrere Einzelsitzungen (Fraktionen).

Nach erfolgreicher Bestrahlungstherapie sterben Tumorzellen ab und werden auch von körpereigenen Zellen (u.a. sog. Fresszellen=Makrophagen) abgebaut und abgeräumt.

Anwendung der Strahlentherapie:
Strahlentherapie kann alleine oder in Verbindung mit Operation und/oder Chemotherapie durchgeführt werden. Bei vielen Tumorarten ist eine alleinige Strahlentherapie die zielführende Behandlung. Unterschiedliche Tumor-erkrankungen erfordern auch unterschiedliche Strahlenbehandlungen. Meist wird der Erkrankungsherd von außen (extern) über die Haut - perkutane Therapie, Teletherapie - über mehrere Strahlungsfelder bestrahlt. In manchen Fällen werden Strahlenquellen kurzfristig tumornahe in Körperhöhlen (Intracavitäre) und in/auf Organe (interstitielle Therapie) gebracht; Diese Therapien (Bestrahlung von Innen) werden auch als Brachytherapien (Afterloading = Nachladetherapien) bezeichnet.

Radioaktive Substanzen können aber auch für therapeutische Zwecke eingenommen oder injiziert werden.

Die Dosiseinheit in der Strahlentherapie heißt Gray (gebräuchliche Abkürzung Gy) nach dem Physiker L. H. Gray. Die für eine Tumorvernichtung notwendige Dosis richtet sich nach der Strahlenempfindlichkeit des entsprechenden Tumors und liegt meist zwischen 40 und 70 Gy. Welche Gesamtdosis für den einzelnen Patienten und seine Erkrankung angestrebt wird, legt der behandelnde Radioonkologe in der Regel vor dem Behandlungsbeginn fest.

Diese Gesamtdosis wird in „Einzelportionen“ aufgeteilt (Fraktionierung). Diese betragen in der Regel 2 Gy, wobei Abweichungen nach oben und unten möglich sind. Prinzipiell gilt die Regel: je kleiner die Einzeldosis, um so verträglicher ist die Therapie und um so geringer ist insbesondere das Risiko bleibender Spätkomplikationen. Eine große Anzahl von Einzelbestrahlungen ist also nicht als besonders "aggressive" Therapie zu betrachten, sondern ist als besonders schonend zu werten.

Die Wirkungsweise dh die biologische Wirkung der Photonen- und Teilchen(Elektronen-)strahlen (Strahlen herkömmlicher Therapiegeräte) am Tumor ist jedoch ident: Wird die gleiche Strahlendosis aus einem Linearbeschleuniger oder einem Telekobaltgerät in einem Gewebe (Gewebestruktur) aufgenommen, so sind die erzielten Effekt in dem jeweils bestrahlten Gewebe gleich. Die gewählte Strahlenart hängt von der Tiefenausdehnung und Lokalisation des Tumors ab.

Ziele der Strahlentherapie:

Kurative Strahlentherapie.
Dieser Therapieansatz hat die Heilung der Tumorerkrankung zum Ziel. Kurative Strahlentherapie kann sowohl bei einem bestehenden Tumor als auch vorbeugend durchgeführt werden; letzteres wird dann verabreicht wenn befürchtet, dass z.B. im Operationsgebiet noch vereinzelte Tumorzellen zurückgeblieben sind. Diese sollen durch Bestrahlung vernichtet werden (adjuvante Strahlentherapie).

Einige Beispiele für die Heilung von sichtbaren Tumoren durch eine alleinige Strahlentherapie: Lymphdrüsenkrebs, Stimmbandkrebs, Hautkrebs und Prostatakrebs. Beispiele für die adjuvante Bestrahlung: die Strahlentherapie nach organerhaltender Operation bei Brustkrebs und die Nachbestrahlung bei Darmkrebs.

Die palliative Strahlentherapie hat das Ziel Symptome zu lindern.

Durch Strahlentherapie kann eine Besserung tumorbedingter Symptome und oft auch eine Lebensverlängerung erreicht werden. Vor allem die Linderung der Schmerzen kann häufig durch diese Therapie erreicht werden. Besonders gut auf Bestrahlung sprechen Knochenmetastasen und dadurch verursachte Schmerzen an; in ca. 80 Prozent kann eine Linderung durch Bestrahlung erzielt werden. In vielen Fällen kann der Knochen wieder aufgebaut und damit auch Knochenbrüche verhindert werden. Ebenso häufig können Atemnot, Schluckbeschwerden, Lähmungen, Harnstau, Lymphstau oder Blutungen günstig beeinflusst werden.

Die palliative Strahlentherapie ist bei vielen Krebspatienten eine sehr effektive Maßnahme zur Verbesserung der Lebensqualität.

Nebenwirkungen der Strahlentherapie:
Die Strahlentherapie ist eine lokale Maßnahme, deren Wirkung sich somit in der Regel auf die Region des Bestrahlungsfeldes beschränkt. So entsteht beispielsweise Haarausfall nur bei Bestrahlung des Kopfes.

Akute Nebenwirkungen, d.h. solche, die bereits während der Strahlentherapie auftreten sind von chronische Nebenwirkungen = Spätreaktionen, die Monate bis Jahre nach der Therapie auftreten können, zu unterscheiden.

Beispiele für akute Nebenwirkungen sind Schleimhautentzündungen im Mund oder in der Speiseröhre bei Bestrahlung in der Kopf-Hals-Region, Übelkeit oder Durchfälle bei Bestrahlung im Bauchbereich oder Hautrötungen bei Bestrahlung der Brust. Beispiele für Spätreaktionen sind Hautverfärbungen oder Verhärtungen des Unterhautfettgewebes, Mundtrockenheit bei Bestrahlung der Speicheldrüse, Änderung der Lungenfunktion oder Darmfunktion bei Bestrahlung in diesen Bereichen.

Eine verbesserte Bestrahlungsplanung und -technik sowie kleinere und damit verträglichere Einzeldosen, lassen heute solche Nebenwirkungen seltener werden.