Cyberknife
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Cyberknife ist ein robotergestützter Linearbeschleuniger zur Radiochirurgie (und Teletherapie) des amerikanischen Herstellers Accuray. Das System wurde an der Universität Stanford entwickelt und wird insbesondere zur Entfernung von gutartigen und bösartigen Tumoren eingesetzt. Nach Herstellerangaben wurden bis 2010 weltweit 234 Cyberknife-Systeme installiert. In Deutschland gibt es elf Anlagen (Stand: November 2015). Weltweit wurden bereits über 100.000 Behandlungen mit dem Cyberknife-System durchgeführt.

## Aufbau

Als Strahlenquelle dient ein Linearbeschleuniger. Dieser wird mit 9,3 GHz betrieben, was einer vergleichsweise hohen Betriebsfrequenz entspricht, die im Vergleich zu anderen Strahlentherapie-Geräten eine kompaktere Bauweise erlaubt. Die Länge des Strahlrohres beträgt 50 cm bei einem Gewicht von 150 kg. Die beschleunigten Elektronen treffen auf ein gekühltes Bremstarget aus Wolfram, wobei Photonen der Nominalenergie 6 MeV erzeugt werden; dieser Energie entspricht im Körpergewebe ein Dosisabfall auf 80 % in 6,7 cm Tiefe. (siehe auch: Tiefendosiskurve) Der Strahl wird durch einen Streukegel auf Feldgrößen von 5–60 mm aufgeweitet. Die nominelle Dosisleistung beträgt 6 Gy/min im Referenzabstand von 80 cm. Der Linearbeschleuniger ist auf einem herkömmlichen 6-Achsen-Industrieroboter montiert. Die Positionierungsgenauigkeit des Roboters ist vom Hersteller mit 0,2 mm angegeben. Ein zweiter Roboterarm trägt den Patiententisch.

Die Anlage wird während der Therapie ständig nachgeführt. Das Ortungssystem besteht aus zwei Röntgenanlagen und einem Bildverarbeitungsrechner. Die Achsen der beiden Röntgenröhren stehen senkrecht aufeinander und schneiden sich im Zentrum des Zielgebiets. Die Anlage liefert so eine stereoskopische Abbildung. Dieses Bild wird mit rekonstruierten Bildern aus der Planungs-Computertomographie verglichen. Die Positionen von markanten knöchernen Strukturen oder implantierten Goldmarkern müssen übereinstimmen. Verschiebungen und Rotationen gegenüber der Referenzposition werden als Korrekturwert an den Roboter geliefert. Bei radiochirurgischen Anwendungen kommt man deshalb ohne die sonst übliche invasive Fixierung mittels am Patienten verschraubter Rahmen aus.

Die Bestrahlungsplanungsoftware berücksichtigt die besondere Bestrahlungsgeometrie und verwendet einen inversen Algorithmus (basierend auf der sogenannten Linearen Programmierung als Optimierungsmethode) mit Raytracing-Verfahren oder Monte-Carlo-Simulationen. Die Behandlungsdauer liegt – abhängig von der Komplexität des Zielvolumens – zwischen 30 und 120 Minuten.

## Behandlungsspektrum

In wissenschaftlichen Studien konnte die Wirksamkeit der Methode bei folgenden Erkrankungen nachgewiesen werden:

* Aderhautmelanome, Akustikusneurinome, Meningeome, Arteriovenöse Malformationen (AVM), Hirnmetastasen, Trigeminusneuralgie
* Metastasen, Neurinome und Meningeome der Wirbelsäule
* Bronchial-Karzinome, in frühen Stadien, Lungenmetastasen
* Leberzell-Karzinome und Lebermetastasen
* ausgewählte Prostata-Karzinome
* Nierenzell-Karzinome
* Urothel-Karzinome
* singuläre Lymphknotenmetastasen

## Geschichte der Cyberknife-Technologie

1951 entwickelte Lars Leksell, Professor für Neurochirurgie am schwedischen Karolinska-Institut, gemeinsam mit dem Physiker Börje Larsson an der Universität in Uppsala die von ihnen so genannte Radiochirurgie. 1968 installierten sie den ersten Prototyp des Gamma-Knife in Stockholm. 1972 gründete Leksell die Firma Elekta Instruments, die fortan die Gamma-Knife-Geräte herstellte. 1987 entwickelte John Adler nach seiner Rückkehr aus Schweden, wo er bei Leksell gearbeitet hatte, das erste Cyberknife an der Stanford-Universität in Kalifornien, USA. 1990 wurde die Firma Accuray in Kalifornien gegründet, um diese Geräte zu produzieren und weiterzuentwickeln. 1999 genehmigte die amerikanische Zulassungsbehörde FDA die Behandlung von Hirn- und Schädeltumoren in den USA. 2000 wurde die Zulassung auf Tumoren im gesamten Körper erweitert. 2002 wurde das Cyberknife-System auch in Europa für die Behandlung von Tumoren im gesamten Körper zugelassen. 2005 erteilte die FDA der dynamischen Positionsbestimmung (synchrony respiratory tracking) die Genehmigung. Damit wurde es möglich, die Bewegungen des Patienten bzw. bestimmter Organe (z. B. Lunge) in der Behandlung vorherzuberechnen. Bei der Synchrony-Methode wird die Bewegung des Zielvolumens über ein Korrelationsverfahren bestimmt. Dabei werden externe Marken (Infrarot-LEDs) auf der Hautoberfläche des Patienten befestigt. Zusätzlich wird in festen Zeitabständen die Lage von implantierten Goldlandmarken über ein Röntgenverfahren berechnet. Die beiden Sensoren (Röntgenkamera und Infrarot-Lageverfolgung) werden durch Zeitstempel zeitlich synchronisiert (daher der Name Synchrony-Verfahren), und es wird ein Modell der Bewegungskorrelation zwischen externen und internen Landmarken berechnet. Durch Prädiktion kann zusätzlich die Latenz der Roboterbewegung (und der Bildgebung) ausgeglichen werden.

## Standorte in Deutschland und der Schweiz

* Cyberknife-Zentrum in München (seit 2005; in Kooperation mit dem Klinikum der Universität München)
* CyberKnife-Zentrum in Soest (seit April 2010)
* Saphir Radiochirurgie Zentrum Norddeutschland in Güstrow (ab November 2010), seit Januar 2021 Saphir Radiochirurgie Zentrum Norddeutschland in Kiel
* Cyberknife Center Hamburg-Langenhorn (seit September 2011)
* Charité in Berlin (seit September 2011)
* Universitätsklinikum Köln (seit November 2011)
* Universitätsklinikum Frankfurt am Main (seit Juni 2012)
* Cyberknife Centrum Mitteldeutschland am Helios Klinikum Erfurt (seit November 2012)
* Klinik am Eichert in Göppingen (seit Juli 2013)
* Schwarzwald-Baar Klinikum Villingen-Schwenningen (seit 2015)
* Universitätsklinikum Heidelberg (seit November 2015)
* MVZ Aurich-Norden GmbH (seit Juni 2022)
* Klinikum Chemnitz (seit März 2023)

Schweiz:

* Klinik Hirslanden, Zürich
* Universitätsspital Inselspital, Bern
* Centre hospitalier universitaire vaudois, Lausanne

## Ökonomische Aspekte

2013 wurden die Behandlungskosten am Uniklinikum Großhadern mit rund 10.000 Euro veranschlagt , 2016 die Kosten bei ein bis drei Bestrahlungen mit etwa 7000 Euro (am Universitätsklinikum Heidelberg) angegeben.

