MedAustron

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
MedAustron in Wiener Neustadt (2015)

MedAustron ist ein interdisziplinäres und überregionales österreichisches Zentrum für die Krebsbehandlung mit Partikeltherapie, die Erforschung und Weiterentwicklung dieser relativ neuen Therapieform sowie die nichtklinische Forschung mit Protonen und schwereren Ionen. Nach der Bauphase im Jahr 2011, der Installation des Teilchenbeschleunigers 2012 und dem technischen und medizinischen Probebetrieb 2013 und 2014 erfolgte im Jahr 2016 die erste Patientenbestrahlung.

Die Einrichtung in Wiener Neustadt wurde mit einem Investitionsvolumen in Höhe von rund 200 Millionen Euro realisiert. Im Vollbetrieb der Anlage sollen etwa 1200 Patienten pro Jahr behandelt werden können. Bei MedAustron arbeiten rund 150 Personen, dazu kommen noch rund 30 Wissenschaftler.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ursprünglich wurde in den frühen 1990er Jahren im Rahmen des Projekts Austron von einem gleichnamigen Verein der Plan verfolgt, in Österreich eine Neutronen-Spallationsquelle als Großforschungsanlage für Teilchenstrahlung zu errichten. Als kostengünstige Alternative zu diesem Projekt wurde parallel dazu ab Ende der 1990er Jahre MedAustron konzipiert.[1] 1996 wurde mit der finanziellen Unterstützung der Stadt Wiener Neustadt und des Landes Niederösterreich eine Basis in Form eines Büros im Regionalen Innovationszentrum (RIZ) geschaffen, wo wesentliche Teile einer dreibändigen Machbarkeitsstudie[2][3][4] erarbeitet wurden. Diese bildete die Basis der folgenden Design Studie[5], die 2004 herausgegeben wurde. Nach zahlreichen Finanzierungsverhandlungen von Seiten der Betreiber- und Errichutngsgesellschaften mit dem Land Niederösterreich, der Stadt Wiener Neustadt und dem Bund sowie einer gescheiterten Ausschreibung im Jahr 2006 fand im Jahr 2011 die Grundsteinlegung statt. Im Jahr 2012 wurde das Gebäude fertig gestellt und im Folgejahr mit dem Aufbau des Teilchenbeschleunigers und dem Positionierungssystem[6] begonnen. Im Jänner 2013 wurde die erste Ionenquelle feierlich übergeben[7]. Parallel dazu wurde das Vorhaben dem Rechnungshof unterbreitet[8]. Der technische Probebetrieb und die Installation der Medizintechnik erfolgte ab 2014, die medizinphysikalische Kommissionierung 2015.[9]

Im August 2016 wurde der Bestrahlungsraum samt Protonenstrahl offiziell an die Wissenschaft übergeben.[10][11]

Am 5. Dezember 2016 hätte ursprünglich der erste Tumorpatient behandelt werden sollen. Wegen fehlender Genehmigungen musste dieser Termin jedoch noch kurzfristig verschoben werden.[12] Am 14. Dezember 2016 erfolgte die letzte fehlende Zertifizierung; damit war die rechtskräftige Benützungsbewilligung erteilt und die ersten Tumorpatienten konnten behandelt werden.[13] Mitte 2017 wurde der zweite Behandlungsraum in Betrieb genommen.[14] Im Juli 2019 konnte erstmals begonnen werden, mit Kohlenstoffionen zu arbeiten.[15]

Teilchenbeschleuniger und Anlage[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die gesamte MedAustron-Anlage besteht aus drei Bereichen: aus dem Teilchenbeschleuniger, dem Therapie- und dem Forschungsbereich.[16]

Teilchenbeschleuniger[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um verschiedene Arten von geladenen Teilchen für die Therapie und die Forschung erzeugen zu können, ist eine Synchrotron-basierte Anlage erforderlich. Ein Synchrotron ist eine Art ringförmiger Teilchenbeschleuniger. Drei Ionenquellen erzeugen bei MedAustron die für die Bestrahlung verwendeten Teilchen: Dazu wird Kohlendioxid CO2 bzw. Wasserstoffgas H2 auf extrem hohe Temperaturen erhitzt und damit Plasma erzeugt. Durch elektrische Felder werden aus diesem Plasma die positiv geladenen Ionen von den negativ geladenen Elektronen getrennt. Danach erfolgt in einem Linearbeschleuniger die erste Stufe der Beschleunigung der Ionen auf etwa 12 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Im nächsten Schritt werden die Ionen im Synchrotron auf eine Kreisbahn mit einer Länge von rund 80 Metern geführt, wo starke magnetische Felder die geladenen Teilchen ablenken und bei jedem Durchlauf schrittweise weiter beschleunigen. Die Beschleunigeranlage wurde aus mehr als 1.000 Komponenten aus 23 Ländern und von über 200 Herstellern in Wiener Neustadt entwickelt und zusammengebaut.[17] Der größte Steuerungsmagnet wiegt 120 Tonnen.

Die MedAustron-Anlage ermöglicht im medizinischen Betrieb einen Energiebereich von 60 bis 250 MeV für Protonen und 120 bis 400 MeV/u für Kohlenstoffionen. Für die Forschung stehen Protonenenergien bis 800 MeV zur Verfügung.[18] Die Partikel erreichen dabei etwa zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit, also rund 200.000 Kilometer in der Sekunde. Die Energie der Teilchen korrespondiert mit der Eindringtiefe des Strahls in den Körper, wobei ein Maximum von 30 Zentimetern erreicht werden kann.[19][20]

Die Teilchen werden im Anschluss in einen der vier Bestrahlungsräume geleitet, wobei ein Raum für die nichtklinische Forschung optimiert ist und die drei restlichen Räume der Behandlung von Krebspatienten dienen.

Im November 2019 waren für die Protonentherapie und die Kohlenstoffthrapie zwei horizontale und ein vertikaler Strahl verfügbar, eine bewegliche Strahlführung (Gantry) für die Protonentherapie ist im Bau.[21]

Bauweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beim Auftreffen von hochenergetischen Teilchen auf abschirmende Bauteile entstehen Sekundärstrahlungsfelder, für deren Abschirmung zunächst viele Meter dicke Massivbetonbauteile vorgesehen waren. Die gesamte Konstruktion der Strahlenabschirmung erfolgte schließlich in einer Forster-Sandwich-Construction[22][23] ausgeführt, mit 30 cm dicken Wänden[24]. Es konnte dadurch auch auf Dehnfugen verzichtet werden. Die Konstruktion folgt bionischen Gedanken und wird von einem Stahlbetonnetz von Waben[25] durchzogen. Je nach anstehender Art und Belastung durch Strahlung werden diese Zellen dann mit dichtestmöglich kompaktierten Mineralstoffen nachsetzungsfrei befüllt. Im vorliegenden Projekt wurde überwiegend der natürlich anstehende Kies der eigenen Baugrube, aber auch importiertes Magnetit qualitätsgesichert verbaut.

Durch die Sandwich-Bauweise konnte auf große Mengen von Zement und Betonstahl verzichtet werden.[26]

Therapie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ionentherapie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der Ionentherapie kommen nicht, wie bei der herkömmlichen Strahlentherapie, Photonen- oder Elektronenstrahlen zum Einsatz, sondern Ionenstrahlen. Alle Protonen- und Ionentherapien nutzen den so genannten „Bragg-Peak-Effekt“ aus: [27] Die Teilchen geben ihre Energie beim Durchfliegen des Gewebes ungleichmäßig ab, am intensivsten ist die Energieabgabe kurz bevor sie zum Stillstand kommen. Dieser Punkt kann mit der anfänglichen Teilchengeschwindigkeit bestimmt werden,[28] das Gewebe dahinter wird geschont. Daher wird die Ionentherapie zur Behandlung von Tumoren in der Nähe von strahlenempfindlichen Organen, wie zum Beispiel dem Gehirn und dem Rückenmark, den Augen, der Leber und der Lunge verwendet.

Auch bei kindlichen Tumoren ist häufig eine Ionentherapie indiziert.

Behandlung & Behandlungsräume[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

MedAustron verfügt über vier Bestrahlungsräume, drei davon für Patienten. Die Räume unterscheiden sich hinsichtlich der Flexibilität des Teilchenstrahls. Ein wesentlicher Faktor ist die genaue Positionierung der Patienten während der Behandlung. Für MedAustron wurde ein Industrieroboter speziell für den medizinischen Einsatz und die exakte Positionierung der Patienten entwickelt. Mit diesen speziellen Behandlungsliegen sind alle Behandlungsräume ausgestattet. Das deckenmontierte System ermöglicht die Ausrichtung des Patienten auf einen halben Millimeter genau.[29][30] Vor der Behandlung wird der Tumor Schicht für Schicht gescannt, um eine 1:1-Nachbildung des Tumors und des Umfeldes zu bekommen. Diese Bilder dienen als Grundlage für die Planung der Bestrahlung, die Ärzte gemeinsam mit Medizinphysikern vornehmen. Je nach Lage und Beschaffenheit des Tumors wird der Teilchenstrahl mit der erforderlichen Energie in den Behandlungsraum geleitet. Das MedAustron-Synchrotron liefert Strahlen auf 256 Energiestufen.[31][32]

Erwartet werden ab dem Vollbetrieb 2020 24.000 Bestrahlungen an etwa 1.200 Patienten pro Jahr.[33][34] Die Behandlung findet stets ambulant statt, wobei über mehrere Wochen täglich eine Bestrahlung durchgeführt wird. Die Dauer variiert individuell zwischen drei und sieben Wochen.

Forschung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der translationalen Forschung steht ein eigener Bestrahlungsraum zur Verfügung. Erforscht wird unter anderem, wie der Einsatz von Bildgebung die punktgenaue Bestrahlung der Tumoren ermöglichen kann. Entsprechende Erkenntnisse könnten rasch in die Therapie übergeleitet werden. Untersucht werden soll auch, wie sich Strahlen auf bestimmte Organe und Gewebeteile auswirken.[35]

Die Strahlenbiologie untersucht die biologische Wirkung von Strahlungen auf Lebewesen. Vor allem chronische Wirkungen an Tumor- und Normalgewerbe im Zusammenhang mit der Strahlentherapie sind Forschungsgegenstand. Dabei arbeitet sie mit molekularbiologischen, zytogenetischen und zytometrischen Methoden an unterschiedlichen Organismen und Zellsystemen. Auf DNS-Niveau werden die strahlenbedingte Mutagenese und deren Reparatur untersucht. Ein wichtiger Teil der Forschung stellt das Identifizieren von Tumor- und Nebenwirkungsmarkern dar.[36]

Die medizinische Strahlenphysik und die Radioonkologie sind in High-Tech-Anwendungen wie der Ionentherapie eng verzahnt. Dabei geht es einerseits um Forschung in den Kernthemen der medizinischen Strahlenphysik, wie Dosimetrie, Dosisberechnung und Bestrahlungsplanung, und andererseits um neue Felder wie funktionale und morphologische Bildgebung. Letzteren kommt in der adaptiven und bildgesteuerten Strahlentherapie besondere Bedeutung zu.[37] Die Ergebnisse der strahlenphysikalischen Arbeiten können Erkenntnisse über Sekundärstrahlung liefern, zur Verbesserung von Bestrahlungsplanungssystemen beitragen, die Überwachung der Therapie mittels in vivo Reichweitenmessung ermöglichen und grundlegende Kenngrößen zur Beschreibung nuklearer Reaktionen liefern.

Professuren an den Universitäten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Kooperation mit der Medizinischen Universität Wien und der Technischen Universität Wien wurden in den Jahren 2014 und 2015 insgesamt drei Professuren geschaffen. Dazu zählen die beiden Professuren „Medizinische Strahlenphysik und Onkotechnologie“ sowie „Angewandte und Translationale Strahlenbiologie“ an der Medizinischen Universität Wien. Am Atominstitut der Technischen Universität Wien wurde in der Gruppe Strahlenphysik eine eigene Professur eingerichtet.[38][39]

Unternehmen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beschäftigung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Rund 50 der derzeitigen Mitarbeiter waren zuvor am europäischen Kernforschungszentrum CERN in der Schweiz beschäftigt. Derzeit arbeiten 150 Mitarbeiter aus 18 Nationen bei MedAustron.[40] Im Vollbetrieb werden es ca. 180 Mitarbeiter sein. Typische Berufsbilder bei MedAustron sind Physiker, Techniker verschiedenster Fachrichtungen, Fachärzte für Radio-Onkologie, Medizinphysiker und Radiologietechnologen. Zur Aus- und Weiterbildung von medizinischem Fachpersonal bestehen Kooperationen mit internationalen und österreichischen medizinischen Universitäten und Kliniken.[41]

Finanzierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das MedAustron Zentrum für Ionentherapie und Forschung wird durch die finanzielle Unterstützung der Republik Österreich, des Landes Niederösterreich sowie der Stadt Wiener Neustadt ermöglicht. Dabei steht die EBG MedAustron im mittelbaren Eigentum des Landes Niederösterreich. Für die Errichtung des Zentrums wurden rund 200 Millionen Euro investiert.[42]

Nach der Anschubfinanzierung von 41 Millionen Euro vom Bund, dem Grundstück und 1,9 Millionen Euro von der Stadt und 3,7 Millionen Euro sowie Haftungen über 290 Millionen Euro vom Land Niederösterreich erwartet die Stadt, dass ab 2022 „positive Zahlen“ geschrieben werden.[43]

Standort[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wiener Neustadt ist ein Bildungs-, Forschungs-, und Wirtschaftsstandort. In der Nähe befinden sich das Landesklinikum Wiener Neustadt mit einem Tumorzentrum (Forschungszentrum) und die Fachhochschule Wiener Neustadt mit Ausbildungszweigen in Technik und Gesundheit.[44]

Sonstiges[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Unter Leitung von MedAustron wurde im Jahr 2017 der Bau eines ähnlichen Projektes in Teheran begonnen.[45]

Fachliteratur und wissenschaftliche Arbeiten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: MedAustron – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Rückblick und Jahresbericht 2009 des Vorstandes des Vereins AUSTRON. Abgerufen am 24. Oktober 2018.
  2. R. Pötter, T. Auberger: Med-AUSTRON Machbarkeitsstudie, Band I, Bedeutung der Hadronentherapie für die Krebsbehandlung. Hrsg.: R. Pötter, T. Auberger, M. Regler. Band I. Wr. Neustadt 1998, ISBN 3-9500952-0-9, S. 159.
  3. M. Regler, U. Haverkamp, E. Griesmayer: Med-AUSTRON - Machbarkeitsstudie Der Med-AUSTRON Beschleuniger - ein europäisches Konzept zur Protonen- und Ionentherapie - Aspekte der Beschleunigerphysik und der Medizinphysik. Hrsg.: R. Pötter, T. Auberger, M. Regler. Band II. Wr. Neustadt 1998, ISBN 3-9500952-1-7, S. 249.
  4. T. Auberger, R. Pötter, K. Poljanc: Med-AUSTRON - Machbarkeitsstudie, Band III, Konzept zur Realisierung eines österreichischen Hadronentherapiezentrums. Hrsg.: R. Pötter, T. Auberger, M. Regler. Band III. Wr. Neustadt 1998, ISBN 3-9500952-2-5, S. 204.
  5. T. Auberger, E. Griesmayr: Das Projekt MedAustron. Hrsg.: T. Auberger, E. Griesmayr. Wr. Neustadt, ISBN 3-200-00141-0, S. 439.
  6. Erster Positionierungsroboter für MedAustron ORF Niederösterreich, 23. August 2013
  7. Feierliche Übergabe der Ionenquelle für MedAustron. In: OTS.at. (ots.at [abgerufen am 24. Oktober 2018]).
  8. Rechnungshof: Bericht des Rechnungshofes - Errichtung von MedAustron; Follow-up-Überprüfung. Abgerufen am 24. Oktober 2018.
  9. MedAustron startet Tests für Anlagenbewilligung (Memento des Originals vom 20. Dezember 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/medianet.at medianet, 10. Juli 2015
  10. Medaustron: Start für die Forschung NÖN, 24. August 2016
  11. Kampf gegen Krebs: MedAustron für die Wissenschaftler geöffnet Kurier, 20. August 2016
  12. MedAustron: Warten auf Zulassung auf ORF vom 5. Dezember 2016. Abgerufen am 5. Dezember 2016
  13. Start frei für Partikeltherapie Wiener Zeitung, am 14. Dezember 2016
  14. Interview mit MedAustron-Geschäftsführer DI Alfred Zens
  15. Neue Therapie im Kampf gegen Krebs
  16. Mit 200.000 Kilometer pro Sekunde gegen Krebszellen Futurezone, 16. Januar 2015
  17. Mit 200.000 Kilometer pro Sekunde gegen Krebszellen Futurezone, 16. Januar 2015
  18. M. Benedikt, A. Wrulich: MedAustron—Project overview and status. In: The European Physical Journal Plus. Band 126, Nr. 7, Juli 2011, ISSN 2190-5444, S. 69, doi:10.1140/epjp/i2011-11069-9 (springer.com [abgerufen am 12. Januar 2020]).
  19. Mit 200.000 Kilometer pro Sekunde gegen Krebszellen Futurezone, 16. Januar 2015
  20. Teilchenbeschleuniger www.medaustron.at, 2016
  21. Particle Therapy Co-Operative Group Abruf am 29. November 2019
  22. Ramona Mayer, Stanislav Vatnitsky, Bernd Mößlacher: Requirements for Setting Up a Particle Therapy Centre. In: Advances in Particle Therapy. 1. Auflage. CRC Press, 2018, ISBN 978-1-315-16038-2, S. 55–65, doi:10.1201/b22229-5 (taylorfrancis.com [abgerufen am 12. Januar 2020]).
  23. Dosanjh, Manjit, Bernier, Jacques,: Advances in Particle Therapy : a Multidisciplinary Approach. First ed. Boca Raton, FL, ISBN 978-1-315-16038-2.
  24. M. Benedikt, A. Wrulich: MedAustron—Project overview and status. In: The European Physical Journal Plus. Band 126, Nr. 7, Juli 2011, ISSN 2190-5444, S. 69, doi:10.1140/epjp/i2011-11069-9 (springer.com [abgerufen am 12. Januar 2020]).
  25. Michael Benedikt: MedAustron: The Austrian ion therapy facility. In: Challenges and Goals for Accelerators in the XXI Century. WORLD SCIENTIFIC, 2016, ISBN 978-981-4436-39-7, S. 813–824, doi:10.1142/9789814436403_0043 (worldscientific.com [abgerufen am 12. Januar 2020]).
  26. MedAustron - Gleichenfeier. Abgerufen am 12. Januar 2020 (englisch).
  27. Mit Ionenstrahlen aus dem Mini-LHC gegen Krebs Der Standard, 25. August 2016
  28. https://www.gsi.de/forschungbeschleuniger/forschung_ein_ueberblick/ionenstrahlen_im_kampf_gegen_krebs/gezielt_gegen_krebszellen.htm
  29. Behandlung www.medaustron.at
  30. Erster Positionierungsroboter für MedAustron ORF Niederösterreich, 23. August 2013
  31. Mit 200.000 Kilometer pro Sekunde gegen Krebszellen Futurezone, 16. Januar 2015
  32. Ein Labor nach dem Sandwichprinzip Die Presse, 27. August 2016
  33. Ab November: Hilfe für Krebspatienten: MedAustron startet Kronen Zeitung, Herbst 2016, ohne Datum
  34. Mit Ionenstrahlen aus dem Mini-LHC gegen Krebs Der Standard, 25. August 2016
  35. Mit Ionenstrahlen aus dem Mini-LHC gegen Krebs Der Standard, 25. August 2016
  36. Strahlenbiologie www.medaustron.at
  37. Medizinische Strahlenphysik www.medaustron.at
  38. Pressemappe Medaustron (Memento des Originals vom 21. Dezember 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.medaustron.at www.medaustron.at, 19. Juli 2016
  39. Mehr Forschung in Wiener Neustadt: TU Wien richtet am MedAustron zwei Professuren ein Wiener Zeitung, 28. September 2011
  40. Ein österreichischer Beschleuniger: MedAustron Die Presse, 2. September 2008
  41. Pressemappe Medaustron (Memento des Originals vom 30. Dezember 2017 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.medaustron.at www.medaustron.at, 16. März 2018
  42. MedAustron startet Tests für Anlagenbewilligung (Memento des Originals vom 20. Dezember 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/medianet.at medianet, 10. Juli 2015
  43. Neue Therapie im Kampf gegen Krebs
  44. Zentrum www.medaustron.at
  45. Know-how aus NÖ für Iran in den NÖN 21/2017 NÖ-9

Koordinaten: 47° 50′ 12,5″ N, 16° 15′ 18,4″ O