Die stereotaktische Einzelbestrahlung eines Tumors mit einer hohen Dosis wird als Radiochirurgie bezeichnet. Im Gegensatz zur konventionellen fraktionierten Strahlentherapie, bei der man eine geringe Dosis über mehrere Tage bis Wochen appliziert, wird bei der radiochirurgischen Behandlung die gesamte Dosis im Rahmen einer Behandlung appliziert. Die Hochpräzisionsbestrahlung wurde bereits in den 50er Jahren von dem Neurochirurgen Lars Lexell zusammen mit dem schwedischen Physiker Börjelarsson entwickelt und im sogenannten „Gamma-Knife" umgesetzt. Das Konzept der Radiochirurgie beruht darauf, dass der Tumor millimetergenau aus verschiedenen Richtungen bestrahlt wird und somit nur im Zielgebiet, im Bereich des Tumors, die volle Dosis ankommt, während das umliegende Gewebe geschont wird. Dies ist möglich, da die einzelnen Strahlen jeweils nur eine sehr geringe Dosis haben, sich die Strahlen aber im Tumor kreuzen und somit hier die geplante hohe Dosis ankommt.
Es können sowohl gutartige als auch bösartige Tumoren radiochirurgisch behandelt werden. Für die radiochirurgische Behandlung gilt jedoch eine Größenbegrenzung, wobei hier Tumoren nur bis ca. 3 cm Durchmesser behandelt werden sollten. Größere Tumoren können mit der sogenannten Hyperfraktionierung behandelt werden, wobei hier radiochirurgisch behandelt wird, jedoch die Dosis über 2 bis 3 Tage aufgeteilt wird. Die Hauptindikationen der radiochirurgischen Behandlung im Bereich des Gehirns sind:
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