Radioaktive Implantate fur medizinische Anwendungen
Der Erfolg chirurgischer Eingriffe wird nicht selten durch \xfcberschie\xdfende Wundheilung zunichte gemacht, so da\xdf ein erneuter Eingriff notwendig wird. Am Wundort lokal eingesetzte Radionuklide mit kurzreichweitiger Strahlung k\xf6nnen solche gutartigen Wucherungen verhindern. Das Radionuklid P-32 eignet sich als reiner Elektronenemitter\nmit einer Halbwertszeit von 14,3 Tagen und einer mittleren Energie von 694,9 keV (Emax=1710,48 keV) f\xfcr diese Aufgabe und kann durch den Einfang thermischer Neutronen (1 \xb7 10^14 /s/cm^2) im Kernreaktor aus dem stabilen P-31\nhergestellt werden. Nach einer typischen Bestrahlungszeit (14 Tage) betr\xe4gt der P-32\u2013Anteil 1,4 \xb7 10^-5.\nImplantate aus Polymer bzw. bioresorbierbarem Material als Tr\xe4ger des radioaktiven Strahlers erm\xf6glichen gegen\xfcber metallischen Implantaten neue Anwendungen f\xfcr diese Art der Strahlentherapie. In dieser Arbeit wurde eine Herstellungsmethode f\xfcr bisher nicht verf\xfcgbare organische radioaktive Implantate entwickelt und ein\ndazugeh\xf6riges Dosimetriesystem aufgebaut.\nMittels Ionenimplantation k\xf6nnen P-32\u2013Ionen mit bis zu 180 keV einige 100 nm tief in organische Implantatmaterialien eingeschossen werden. F\xfcr eine typische Dosis (15 Gy in 7 Tagen in 1 mm Abstand zum Implantat) wird eine Aktivit\xe4t von\n75 kBq ben\xf6tigt, dies entspricht 1,3 \xb7 10^11 P-32\u2013Ionen. Die daf\xfcr optimierte Zerst\xe4ubungsionenquelle erm\xf6glicht einen Ionenstrahl mit hohem Strahlstrom (>14 \xb5A P\u2013) und geringer Emittanz (<4 pi mm mrad MeV^1/2). Wegen der guten Strahlqualit\xe4t k\xf6nnen auch kleine Implantate (<1 mm^2) mit hoher Effizienz hergestellt werden.\nDurch eine Verbesserung der Isotopenselektion bei der Erzeugung des P-32\u2013Strahls konnte der ungewollt mitimplantierte Anteil von Molek\xfclen und Nukliden gleicher\nMasse (z. B. P-31H, O-16_2 und S-32) von etwa 500 auf 50 reduziert werden und somit im Vergleich zu den besten bisherigen Implantationsmethoden die Strahlenbelastung\ndes Implantates um eine Gr\xf6\xdfenordnung verringert werden.\nBei der Betadosimetrie von 1\u20132 MeV Elektronen liegt die Herausforderung in der kurzen Reichweite (wenige Millimeter) im Gewebe und dem daraus folgenden starken Dosisabfall innerhalb dieses Bereichs. Daf\xfcr wurde eine Monte\u2013Carlo\u2013Simulation, basierend auf der Bibliothek Geant4, entwickelt. In diesem Dosisplanungssystem wurde, neben der M\xf6glichkeit schematischer Geometrien, neu die M\xf6glichkeit geschaffen, Rechnungen auf Basis von CT\u2013Daten eines Patienten durchzuf\xfchren. Zur \xdcberpr\xfcfung der Simulation wurde ein System f\xfcr dreidimensionale dosimetrische\nMessungen mittels eines Plastikszintillators im Wasserphantom aufgebaut und die\nSimulationen innerhalb 10 % Abweichung reproduziert.\nF\xfcr die \xdcberpr\xfcfung der Aktivit\xe4t jedes hergestellten Implantates im Rahmen der Qualit\xe4tssicherung wurde ein Elektronenz\xe4hlersystem aufgebaut. Die Kalibration\nerfolgte neben der herk\xf6mmlichen Methode durch Fl\xfcssigszintillationsz\xe4hlung zus\xe4tzlich mit Monte\u2013Carlo\u2013Simulationen. Diese erm\xf6glichen die Kalibration auch f\xfcr Implantatmaterialien, die sich nur schwer in L\xf6sung bringen lassen wie die hier verwendeten Materialien Silikon oder Nickel\u2013Titan\u2013Legierungen.\nDie gemessenen, herstellungsbedingten Ver\xe4nderungen der Materialeigenschaften von Silikon und dem bioresorbierbaren Polymer PLGA waren tolerierbar und best\xe4tigten\ndie Eignung als Implantatmaterial, insbesondere f\xfcr die dauerhafte Fixierung des Radionuklids.\nAn zwei klinischen Problemstellungen wurden die Implantate im Rahmen einer pr\xe4klinischen Studie erprobt. Im Bereich der Hals\u2013Nasen\u2013Ohren\u2013Medizin gibt es immer wieder Probleme mit verschlossenen Nasennebenh\xf6hlen, die Infektionen zur\nFolge haben. Durch den Einsatz eines radioaktiven Silikonstents mit einer Liegezeit von 7 Tagen wurde gezeigt, da\xdf eine k\xfcnstlich geschaffene \xd6ffnung langfristig offengehalten werden kann. Im Bereich der Augenheilkunde ist das Glaukom eine weit verbreitete Krankheit, die zur Erblindung f\xfchren kann. Diese durch einen \xfcberm\xe4\xdfigen\nAugeninnendruck erzeugte Krankheit kann mit Hilfe eines chirurgischen Eingriffs therapiert werden. Erstmals wurde ein bioresorbierbares radioaktives Implantat\nverwendet, welches geeignet ist, die k\xfcnstlich geschaffene Abflu\xdfm\xf6glichkeit offenzuhalten und so den Augeninnendruck langfristig zu senken.\nIn einer klinischen Studie am Menschen wurde, im Gegensatz zu den anderen oben beschriebenen Anwendungen, nicht die wundheilungsd\xe4mpfende Wirkung geringer Dosen, sondern die sterilisierende Wirkung hoher Dosen eingesetzt. In Metastasen im Bereich der Lendenwirbel wurden mikrochirurgisch P-32\u2013haltige Spiralen aus einer Nickel\u2013Titan\u2013Legierung eingebracht und bestrahlten diese mit ca. 100 Gy.\nDie bis zur Fertigstellung dieser Arbeit behandelten drei Patienten sind wohlauf und haben eine gute Vertr\xe4glichkeit gegen\xfcber den Implantaten gezeigt.\nDurch die im Verlauf dieser Arbeit geschaffenen Werkzeuge und Methoden k\xf6nnen viele neue Anwendungsfelder f\xfcr die Strahlentherapie benigner, aber auch maligner Erkrankungen erschlossen werden.