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 Wissenschaft
18.12.2012

Strahlende Aussichten

Das Mekka der Ionenstrahlentherapie in Heidelberg

Ein Bestrahlungsplatz umgeben von einem Teil der Gantry. / Foto: Universität Heidelberg

Es ist ein wahrhaft gigantisches Projekt. Eine Bestrahlungsmaschinerie der Größe eines Fußballstadions, die von der Planung bis zur Behandlung des ersten Patienten 119 Millionen Euro kostete und das auf dem Gebiet der Tumorbekämpfung eine Sonderrolle innehat.

Anfang der 90er Jahre begann bereits die Planung einer Ionenstrahlenanlage in Heidelberg und als 2004 die ersten Schritte zur Errichtung des Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) unternommen wurden, sollten weitere f√ľnf vergehen, bis der erste Krebspatient behandelt werden konnte.

Die Erwartungen an das HIT sind groß; so verspicht sich das Uniklinikum mit den erzeugten Ionenstrahlen Tumore unschädlich machen zu können, die zuvor als nicht behandelbar galten.

Am Anfang der riesigen Ionenstrahlmaschine steht zunächst ein Gas. Im Falle von Protonen wird Wasserstoff, im Falle von Sauerstoff- oder Kohlestoffionen Kohlenstoffdioxid solange erhitzt bis der sogenannte vierte Aggregatzustand erreicht ist, der Plasma genannt wird.

In diesem Zustand werden die Ionen der Gase extrahiert und mittels Linearbeschleunigern und einem Kreisbahnbeschleuniger auf die gew√ľnschte Geschwindigkeit gebracht. Die Geschwindigkeit kann bis zu drei Vierteln der Lichtgeschwindigkeit betragen, wird aber je nach Patient reguliert. Je schneller ein Ion ist, desto mehr Energie hat es und desto tiefer kann es in das Gewebe eines Patienten eintreten.

Die notwendigen Informationen werden in einem Computertomographen √ľber ein Rasterscan-Verfahren erhalten. Durch die Bestimmung der Tumorlage kann anschlie√üend auf die erforderliche Ionengeschwindigkeit geschlossen werden.

Auch die Ionenart wird von Fall zu Fall ausgew√§hlt. Schwerionen wie Kohlenstoff etwa werden verst√§rkt bei strahlenunempfindlichen Tumoren eingesetzt. Durch ihre h√∂here Masse k√∂nnen sie mehr Schaden anrichten. ‚ÄěSie verursachen vor allem massive Sch√§den an der Tumor-DNA‚Äú, so Professor Thomas Haberer, der technische Direktor des HIT. Eine krankhafte Proliferation des Tumorgewebes kann somit unterbunden werden.

Ein geb√ľndelter Ionenstrahl soll sein zerst√∂rerisches Potenzial nat√ľrlich lediglich am Tumorgewebe des Patienten aus√ľben.

Um dies sicherzustellen, werden Patienten auf einem Behandlungstisch fixiert. Die Lage des Tisches wird von Robotern definiert. Diese erhalten wiederum ihre Informationen von einer R√∂ntgenanlage, die die Position des Tumorziels mit dem urspr√ľnglichen Bestrahlungsplan aus dem Tomographen abgleicht.

Eine solche Kontrolle erfolgt etwa 100?000 Mal pro Sekunde und legt den Grundstein f√ľr ein √§u√üerst hohes Ma√ü an Sicherheit. Sollte es dennoch zu Abweichungen kommen, kann die Bestrahlung sehr schnell innerhalb einer Millisekunde unterbrochen werden.

Gegen√ľber bislang eingesetzten Strahlenarten wie etwa der Photonenstrahlung beim R√∂ntgenverfahren haben Ionenstrahlen zudem den Vorteil, dass sie sehr gut pr√§zisiert werden k√∂nnen; es findet nur eine minimale seitliche Streuung statt. Au√üerdem machen sich die Forscher den sogenannten Bragg-Peak der Ionenstrahlen zunutze: Erst am gew√ľnschten, definierten Ende des Strahls entfalten die Teilchen ihre Energie und konzentrieren so ihr zerst√∂rerisches Potential auf das erkrankte Zielgewebe.

Der ganze Stolz liegt allerdings auf der Gantry. Die riesige Stahlkonstruktion ist weltweit einzigartig und hat die F√§higkeit, Strahlenb√ľndel zu lenken. Eine Patientenbestrahlung ist daher aus allen Richtungen m√∂glich.
In Kooperation mit dem beweglichen Tisch k√∂nnen so Bestrahlungen durchgef√ľhrt werden, um auch schlecht zug√§ngliche Tumore zu erreichen.

Ein Problem gibt es nach Haberer dennoch beim jungen Therapiezentrum. W√§hrend die H√§lfte der 119 Millionen f√ľr das Projekt vom Bundesministerium f√ľr Forschung geschultert wurde, musste die andere H√§lfte vom Uniklinikum per Kredit gestemmt werden.

Jetzige Ionenstrahlentherapien kosten den Krankenkassen pro Patient etwa 20?000 Euro. Ein Betrag, der zunächst hoch erscheint, aber oftmals unterhalb der Kosten von gängigen Chemotherapien und aufwendigen Operationen liegt.
Aus diesem Grund wird derzeit mit den Krankenkassen √ľber eine Erh√∂hung der Kosten verhandelt. Auch eine schnellere Therapie w√§re m√∂glich. So k√∂nnte eine gr√∂√üere Zahl an Patienten behandelt und folglich auch mehr Geld gespart werden.

Studien √ľber die langfristigen Erfolge der innovativen Therapiemethode laufen noch. Erste Ergebnisse machen aber Mut. So scheint es, dass der gigantische Koloss inmitten des Neuenheimer Feldes eine Vorreiterrolle auf dem Gebiet der Krebstherapie sicher hat.

von Arne Schoch
   

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