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Ionenstrahlung: Einzigartig in Präzision und Wirksamkeit

Seit vielen Jahren setzen Mediziner Strahlung ein, um bösartige Tumoren zu zerstören. In der herkömmlichen Strahlentherapie arbeiten sie dabei mit Röntgen- bzw. Gammastrahlen, die aus kleinen Lichtteilchen, den so genannten Photonen, bestehen. Photonenstrahlung ist heute die am häufigsten eingesetzte Strahlenart in der Krebstherapie.


Doch es gibt Tumoren, die Photonen gegenüber fast völlig unempfindlich sind. Auch bei Tumoren, die tief im Körper liegen oder neben sehr strahlenempfindlichen Geweben oder Organen lokalisiert sind, wie z.B. Hirnstamm, Sehnerv oder Darm, stößt die konventionelle Strahlentherapie an ihre natürlichen Grenzen: Mit ihr ist es technisch unmöglich, dem Tumor eine ausreichend hohe Dosis zu verabreichen, ohne das Nachbargewebe zu schädigen.


In diesen Fällen ist die Ionenstrahlung, welche am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) zum Einsatz kommt, deutlich überlegen. Sie wird auch Teilchen- bzw. Partikelstrahlung genannt, denn sie besteht aus hochbeschleunigten, geladenen Atomkernen.

Dazu gehören Protonen und Schwerionen:

  •  Protonen sind die positiv geladenen Kerne von Wasserstoffatomen.
  • Schwerionen sind die positiv geladenen Kerne von Atomen größerer Masse.  Sie sind deutlich schwerer als Protonen.
  • Die Schwerionen, die im HIT zum Einsatz kommen, sind Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Heliumionen.

Das HIT ist die erste Therapieanlage an einer Klinik in Europa, an der Patienten sowohl mit Protonen als auch mit verschiedenen Schwerionen bestrahlt werden können.

 


Vorteile der Ionenstrahl-Therapie

Ionenstrahlung erreicht auch tiefliegende Tumoren

Ionenstrahlung hat eine definierte und exakt einstellbare Reichweite. Die geladenen Teilchen werden im HIT auf über drei Viertel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zielgenau in Richtung Tumor geschickt. Je nach Geschwindigkeit bzw. Energie können die Ionen bis zu 30 Zentimeter tief ins Gewebe eindringen. Ionenstrahlen ermöglichen also auch in der Tiefe ausreichend hohe Dosen bei gleichzeitig guter Schonung des Normalgewebes. Das zeichnet sie gegenüber Photonen- bzw. Röntgenstrahlung aus. Diese ist in einer Gewebetiefe von ca. drei Zentimetern am wirksamsten. Danach fällt die Dosis ab, weil der Strahl auf seinem Weg durch das Gewebe kontinuierlich abgeschwächt wird. Seitlich vom Tumor liegendes gesundes Gewebe wird daher belastet, und tief im Körper liegende Tumoren erhalten keine ausreichend hohe, zerstörerische Strahlendosis. Mit modernen Bestrahlungstechniken lassen sich diese Nachteile oft vermindern – aber nicht immer.

Ionenstrahlung trifft genauer.

Aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeiten und ihrer großen Masse durchschlagen Ionen das Gewebe wie ein Pfeil und bilden ein scharf begrenztes Strahlenbündel mit nur minimaler seitlicher Streuung. Erst ganz am Ende ihres Weges, kurz bevor sie stoppen, geben die Ionen den wesentlichen Teil ihrer zerstörerischen Energie an das Gewebe ab. Forscher nennen diesen Bereich Bragg-Peak, benannt nach seinem Entdecker William Henry Bragg (1862-1942, englischer Nobelpreisträger für Physik). „Peak“ heißt auf deutsch „Spitze“ und bezeichnet den Bereich, an dem die Strahlung ihren Spitzenwert erreicht. Danach kommt es zu einem steilen Dosisabfall auf nahezu Null.

Mit Ionenstrahlung können höhere Strahlendosen verabreicht werden.

Ärzte und Physiker können den Therapiestrahl so steuern, dass die maximale Strahlendosis genau den Tumor trifft. Daneben und dahinter liegendes gesundes Gewebe wird kaum belastet. Mithilfe der Rasterscantechnik können viele Tausend Strahlen (Bragg-Peaks) überlagert werden, so dass Tumoren jeder Form, Größe und Tiefenlage im Gewebe millimetergenau vom Strahlenbündel getroffen werden. Weil die Strahlen so genau treffen und gesundes Gewebe verschont bleibt, schätzen Experten, dass die Strahlendosis im Vergleich zur konventionellen Bestrahlung bei einer Protonenbestrahlung um bis zu 20 Prozent und bei einer Schwerionenbestrahlung um bis zu 35 Prozent erhöht werden kann. Damit würden die Heilungschancen für die Patienten steigen.

Schwerionenstrahlung ist biologisch wirksamer.

Zellen verfügen über leistungsfähige Mechanismen, um Strahlenschäden zu reparieren. Die Reparaturfähigkeit des bestrahlten Gewebes ist nach einer Schwerionenbestrahlung deutlich geringer als nach einer Photonenbestrahlung gleicher Dosis, denn die Schäden sind gravierender. Außerdem schädigen Schwerionen auch Tumoren, die gegenüber herkömmlicher Bestrahlung sehr widerstandsfähig sind. Das sind Tumoren, die sehr langsam wachsen, und solche, die schlecht durchblutete, sauerstoffarme Bereiche enthalten.

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