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 Wissenschaft
04.05.2010

Schwerionen-Bombardement

Die neuen strahlenden Wunderwaffen zur präzisen Krebsbekämpfung

Die Universit√§t Heidelberg l√§sst sich Krebsforschung eine Menge kosten. Der Schwerionenstrahler und die Strahlen-Gantry der Heidelberger-Ionen-Therapie geh√∂ren mit 120 Millionen Euro zu den teureren Anschaffungen.

Die Universit√§t Heidelberg l√§sst sich Krebsforschung eine Menge kosten. Der Schwerionenstrahler und die Strahlen-Gantry der Heidelberger-Ionen-Therapie geh√∂ren mit 120 Millionen Euro sicherlich zu den teureren Anschaffungen.

Das HIT liegt abseits vom gesch√§ftigen Treiben der Kopfklinik, entzieht sich den Blicken der √Ėffentlichkeit. In dem unscheinbaren, flachen Geb√§ude verbirgt sich auf einer Fl√§che von einem halben Fu√üballfeld ein System aus Teilchenbeschleunigern, einem 600 Tonnen schweren Drehmodul und vier Bestrahlungsr√§umen ‚Äď das meiste davon im Untergrund. 

Wozu all dieser Aufwand? Bei der klassischen Krebsbestrahlung werden R√∂ntgenstrahlen eingesetzt, also sehr energiereiches Licht, um im Inneren der Tumorzellen irreparable Sch√§den anzurichten. Das Problem: Licht, egal welcher Wellenl√§nge, neigt zur Streuung und richtet auf seinem Weg durch den K√∂rper Kollateralsch√§den an. Aus diesem Grund setzen Mediziner bei der R√∂ntgentherapie nur selten die Strahlungsst√§rke ein, die ausreichend w√§re, um den Tumor effizient auszuschalten. Bei Ionen besteht dieses Problem nicht. Sie werden im Gegensatz zu Licht im Gewebe verlangsamt, doch ihre zerst√∂rerische Wirkung entfalten sie erst, wenn sie ein kritisches Tempo unterschreiten. Vergleichbar einer mikroskopischen Bombe, die erst am gew√ľnschten Zielort z√ľndet, ihren geballten Schaden jedoch auf einen kleinen Ort beschr√§nkt. 

Um die Ionentherapie zu einem effizienten Werkzeug zu machen, muss der Z√ľndungszeitpunkt kontrolliert werden und der ist abh√§ngig von der Geschwindigkeit der Teilchen. Bei einer Beschleunigung von 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit entl√§dt ein Kohlenstoff-Ion seine Energie bei einer Tiefe von etwa 30 Zentimeter im K√∂rper des Patienten.

Der Teilchenbeschleuniger, ein mit starken Elektromagneten ausgekleidetes Tunnelsystem, ist n√∂tig um Ionen auf dieses Tempo zu bringen. Anschlie√üend fokussieren die Magneten den Strahl auf die Dicke eines Bleistifts. F√ľr die erfolgreiche Therapie m√ľssen die √Ąrzte den Tumor dreidimensional erfassen. Dazu halten sie seine Gestalt √ľber eine R√∂ntgenaufnahme fest und unterteilen ihn virtuell in ein Millimeter dicke Schnittebenen, √§hnlich der Aufnahme bei einem Kernspintomographen. Schlie√ülich wird der Bleistiftstrahl benutzt, um jede Ebene Pixel f√ľr Pixel zu bombardieren. 

In zwei Bestrahlungsr√§umen werden bereits Patienten behandelt, bei denen eine R√∂ntgentherapie mit zu hohen Nebenwirkungen verbunden w√§re. Sch√§tzungsweise 15 Prozent aller Krebserkrankungen in Deutschland fallen in diese Kategorie. Ein dritter Raum birgt ein Kuriosum, das es bisher nur in Heidelberg gibt: Die Strahlen-Gantry. Dabei handelt es sich um ein rotierbares Stahlskelett, das eigentlich f√ľr die Bewegungssteuerung von Radioteleskopen benutzt wird.

Bei den anderen Bestrahlungsr√§umen sind die √Ėffnungen f√ľr den  Ionenstrahl fixiert. Zwar kann das Bett f√ľr den Patienten in alle drei Raumrichtungen bewegt werden, aber es gibt eine Einschr√§nkung: Der 

Patient muss gerade auf dem Bett liegen, darf also entlang seiner K√∂rperachse nicht gekippt werden. Bei besonders problematisch gelegenen Tumoren, beispielsweise an der Bauchspeicheldr√ľse, kann deswegen kein g√ľnstiger Einstrahlwinkel eingestellt werden. 

Mit der Gantry wird dieses Problem umgangen. Der Patient befindet sich in einem Raum, dessen Wand sich frei um ihn drehen kann. Mit der Wand dreht sich auch die Ionenstrahl√∂ffnung und die damit gekoppelte Sektion des Teilchenbeschleunigers. Zusammen mit dem Stahlskelett, das die gesamte Konstruktion Millimeter genau bewegt, ergibt das eine Masse von 600 Tonnen.

Bisherige Behandlungen mit Schwerionen zeigen vielversprechende Resultate. Forscher der GSI (Helmholtz-Gesellschaft f√ľr Schwerionenforschung ) haben das Konzept bereits an Siemens Health Care verkauft, die weitere Therapiezentren in M√ľnchen, Kiel und Marburg errichtet. Sch√§tzungsweise zehn Millionen Einwohner soll eine solche Einrichtung abdecken.

Zur Zeit kostet die Schwerionentherapie dreimal so viel wie die R√∂ntgenbehandlung, was teils mit dem Energiebedarf des HIT und der Stromrechnung in Millionenh√∂he zusammenh√§ngen k√∂nnte. Der Verbrauch entspricht dem von 10.000 Haushalten. Ein Aspekt der Forschungsarbeit im HIT ist es aber auch, die Kosten der Behandlung in Zukunft zu senken, damit die Schwerionentherapie noch fl√§chendeckender eingesetzt werden kann. Aktuell l√§sst sich die R√∂ntgentherapie wegen der Kosten aber noch nicht verdr√§ngen.

von Xiaolei Mu
   

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