Partikeltherapie

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Die Partikeltherapie oder Teilchentherapie (englisch particle therapy), genauer Hadronentherapie, ist ein Verfahren der Strahlentherapie, bei dem im Rahmen einer Krebsbehandlung der Tumor mit hochenergetischen positiven Ionen (meist Protonen oder Kohlenstoffionen) bestrahlt wird. Die Teilchen werden in einem Zyklotron oder Synchrotron beschleunigt. Für Kohlenstoffionen ist ein Synchrotron-Beschleuniger notwendig, um akzeptable Eindringtiefen (bis 30 cm) zu erreichen.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Der Vorteil der Partikeltherapie[1][2] gegenüber der konventionellen Strahlentherapie mit Photonen ist das völlig andere Eindringverhalten der Partikel (Teilchen). Die Wechselwirkung der eingebrachten Teilchen mit dem Gewebe ist stark geschwindigkeitsabhängig: Die Energieabgabe ist ungefähr umgekehrt proportional zum Geschwindigkeitsquadrat. Beim Durchgang durch das Gewebe werden die Teilchen also kontinuierlich umso stärker abgebremst, je tiefer sie eindringen. Solange sie hohe Geschwindigkeit (spez. Energien > 50 MeV/u) besitzen, ist ihre Wirkung nur relativ gering. Erst am Ende ihrer Reichweite entfalten sie ihre starke Wirkung. Dort nimmt die Wirkung auf einer Strecke von wenigen Millimetern sehr stark zu, um danach auf Null (bei Protonen) bzw. fast auf Null (bei Kohlenstoffionen) abzufallen. Das dabei erzeugte Tiefendosisprofil bezeichnet man als Bragg-Peak. Die Energie des Teilchens beim Verlassen des Beschleunigers regelt die Eindringtiefe und den Ort des Wirkungsmaximums. Dieses Verhalten ermöglicht es, in dem Tumor eine sehr hohe Strahlendosis zu deponieren unter gleichzeitiger Schonung des umgebenden Gewebes bzw. von Risikoorganen. Weil sich der Partikelstrahl quer zur Strahlrichtung mit Elektromagneten schnell ablenken lässt, kann mit dem magnetischen Rasterscan-Verfahren (kombiniert mit der Energievariation) das Zielvolumen schichtweise abgescannt werden und damit eine extrem Tumor-konforme Bestrahlung erzielt werden. Dies ist der Hauptvorteil gegenüber der konventionellen Bestrahlung mit Photonen.

Trotz der hohen apparativen Anforderungen (Zyklotron oder Synchrotron) wird Teilchentherapie bereits in dreizehn Ländern der Welt routinemäßig angewendet, und über 70000 Patienten wurden bis Ende 2008 behandelt, davon über 7000 Patienten mit Teilchen schwerer als Protonen (meist Helium und Kohlenstoff). Die Liste der bis jetzt weltweit durchgeführten Behandlungen wird von der Particle Therapy Co-Operative Group[3] laufend auf den neuesten Stand gebracht.

In Deutschland war die Partikeltherapie zunächst nur an Anlagen möglich, deren Hauptzweck die physikalische Forschung war. Am Ionenstrahllabor ISL des Hahn-Meitner-Instituts in Berlin wurden in den Jahren 1998–2008 über 1200 Augenkrebs-Patienten mit Protonen behandelt. Bis Oktober 2007 gab es eine kleine Therapieeinrichtung am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt, wo Kohlenstoffionen verwendet wurden (insgesamt 450 Patienten). 2009 erhielt eine private Protonentherapieeinrichtung in München die Betriebserlaubnis. Im November 2009 nahm auch das Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) seinen Betrieb auf.[4][5] Eine geplante Anlage der Firma Siemens am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Kiel, wird nur als ein herkömmliches Strahlentherapiezentrum realisiert.[6]

Protonentherapie[Bearbeiten]

Hauptartikel: Protonentherapie

Therapie mit Kohlenstoffionen[Bearbeiten]

Bei Kohlenstoffionen ergibt sich noch ein starker zusätzlicher Vorteil: Durch die hohe lokale Ionisationsdichte am Ende der Reichweite treten häufiger korrelierte Schäden (hauptsächlich an den DNA-Strukturen) im Zielvolumen auf, wodurch sich die DNA der Krebszellen schlechter von Reparaturenzymen reparieren lässt als im davorliegenden gesunden Gewebe (Eindringkanal). Dieser Effekt bewirkt einen Anstieg der Effizienz der Dosis von ca. Faktor 1,5–3 im Zielvolumen. Der Effekt ist typisch für Partikel wie Kohlenstoff oder Sauerstoff. Photonen oder die leichten Protonen besitzen ihn nicht (Photonen) oder nur sehr schwach (Protonen).

Die Particle Therapy Co-Operative Group stellt laufend aktualisierte Listen der aktiven und der geplanten Hadronentherapiezentren zur Verfügung.[3] Ende 2008 waren weltweit nur noch zwei Zentren für Kohlenstoffionen in Betrieb, beide in Japan: HIMAC[7] in Chiba und HIBMC[8] in Hyogo. In Deutschland wurde das erste Hadronentherapiezentrum mit dem Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum am 2. November 2009 am Universitätsklinikum Heidelberg eröffnet.[9]

Ausblick[Bearbeiten]

Protonen und Kohlenstoffionen bieten sich an, um auch für problematische Fälle (bösartige Tumoren, die aufgrund ihrer Nachbarschaft zu empfindlichen Organen weder der Chirurgie noch der herkömmlichen Strahlentherapie zugänglich sind) eine lokale, auf heilende Wirkung zielende Therapietechnik zu entwickeln.

Nach dem derzeitigen Stand der klinischen Forschung zeichnet sich ein Vorteil ab für hoch ionisierende Strahlung (Kohlenstoffionen) zur Behandlung bestimmter bösartiger Tumoren der Hauptspeicheldrüsen, von Adenokarzinomen der Prostata, Weichteilsarkomen, Lokalrezidiven des Rektums und von adenoidzystischen Tumoren der Nasenhöhlen. Die Strahlentherapie mit Protonen ist für oberflächennahe Tumoren gut geeignet, wie Aderhautmelanome, Chordome und Chondrosarkome, und zeigt positive Ansätze bei Oesophaguskarzinomen, hepatozellulären Tumoren, Adenokarzinomen der Prostata, Meningiomen und Hypophysentumoren.

Da die deponierte Gesamtdosis bei der Strahlentherapie mit Ionenstrahlen geringer ist als bei der konventionellen Bestrahlung mit Röntgen- oder Gammastrahlung oder bei der Neutronenstrahlung, ist die Ionentherapie für nahezu alle Tumoren, die strahlentherapiert werden, das vorteilhaftere Konzept, so auch für Tumoren der Hauptspeicheldrüsen, der Nasenhöhlen, des Zentralen Nervensystems, der nicht-kleinzelligen Bronchialkarzinome, und Tumoren bei Kindern. Ob Protonen oder Kohlenstoffionen die klinisch günstigeren Teilchenstrahlen sind, lässt sich noch nicht abschließend beurteilen. Klar ist aber, dass die Teilchentherapie mit Protonen, vor allem aber mit Kohlenstoffionen, erheblich besser ist als die Neutronentherapie.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. U. Amaldi, G. Kraft, Radiotherapy with beams of carbon ions. Rep. Progr. Physics 68 (2005) 1861–1882
  2. O. Jäkel, State of the Art in Hadron Therapy, AIP Conf. Proc. 958, 1 (2007) 70
  3. a b PTCOG: Particle Therapy Co-Operative Group Facharbeitsgruppe zur Partikeltherapie
  4. Tagesschau-Beitrag am 2. November 2009 zur Eröffnungsfeier des Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT)
  5. Tagesthemen-Beitrag am 1. November 2009 anlässlich der bevorstehenden Eröffnung des Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrums (HIT) mit Erläuterung der Partikeltherapie
  6. Kieler Nachrichten online
  7. National Institute of Radiological Sciences
  8. Hyogo Ion Beam Medical Center
  9. Heidelberger Ionenstrahltherapiezentrum
Gesundheitshinweis Bitte den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten!