ArchivDeutsches Ärzteblatt24/2004Onkologie: Mit schweren Ionen gegen hartnäckige Tumoren

MEDIZINREPORT

Onkologie: Mit schweren Ionen gegen hartnäckige Tumoren

Dtsch Arztebl 2004; 101(24): A-1718 / B-1430 / C-1377

Bördlein, Ingeborg

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Modell der Heidelberger Schwerionen-Anlage, die international neue Maßstäbe im Bereich der Strahlentherapie setzen wird
Modell der Heidelberger Schwerionen-Anlage, die international neue Maßstäbe im Bereich der Strahlentherapie setzen wird
Das Universitätsklinikum Heidelberg erhält das europaweit
erste Schwerionen-Synchroton für die Strahlentherapie.

Schwere Teilchen sind die neuen Hoffnungsträger in der radiologischen Krebstherapie. So sprechen auf die Bestrahlung mit Schwerionen Tumoren an, bei denen die herkömmliche Photonentherapie nicht effizient genug ist. Diese Art der Bestrahlung macht es möglich, Tumoren gezielt zu treffen, die inoperabel sind oder nur zum Teil entfernt werden können, weil sie in gefährlicher Nähe lebenswichtiger strahlensensibler Organe liegen.
Ein weiterer Vorteil der Schwerionen: Sie sind im Vergleich zur Photonen- oder Protonenbestrahlung biologisch wirksamer – das heißt, sie schädigen das Erbgut der Tumorzellen irreversibel und verursachen somit den gewünschten Zelltod. Das gelingt auch bei Tumorzellen, die wenig oder keinen Sauerstoff enthalten, und jenen, die wenig teilungsaktiv sind, also langsam wachsen. Der Medizinphysiker Prof. Dr. Wolfgang Schlegel vom Deutschen Krebsforschungszentrum erläutert die physikalischen Eigenschaften der Schwerionen: Sie und andere „schwere“ Atomkerne (zum Beispiel Wasserstoff, Kohlenstoff oder Helium) unterscheiden sich von den Röntgenstrahlen dadurch, dass die Atomkerne – wenn sie mit Beschleunigern auf hohe Geschwindigkeit gebracht werden – ein Bündel von Teilchenstrahlen bilden, das äußerst exakt geradlinig verläuft und kaum seitlich abstrahlt.
Vorbereitung eines Patienten für die Intensitätsmodulierte Radiotherapie, die eine bessere Anpassung der Bestrahlungsfelder und der Dosisverteilung an die Tumorgeometrie ermöglicht Fotos: DKFZ
Vorbereitung eines Patienten für die Intensitätsmodulierte Radiotherapie, die eine bessere Anpassung der Bestrahlungsfelder und der Dosisverteilung an die Tumorgeometrie ermöglicht Fotos: DKFZ
Der Strahl durchdringt das gesunde Gewebe und gibt bei immer langsamer werdender Geschwindigkeit erst am Ende seiner Reichweite die maximale Energie ab („Bragg Peak“) und bricht dort abrupt ab. Der Effekt: Das gesunde Gewebe im Eingangsbereich der Strahlung und hinter dem Tumor wird geschont, was eine Dosissteigerung gegenüber der Photonentherapie um 15 bis 35 Prozent erlaubt. Die Röntgenstrahlen hingegen sind elektromagnetische Wellen, die ihr Dosismaximum schon nach drei Zentimetern Eindringtiefe erreichen und danach kontinuierlich fallen. Tiefer liegende Tumoren bekommen nicht die optimale Strahlendosis.
Werden nun die durch „schwere“ Teilchen erzeugten Strahlenbündel mit Computerprogrammen räumlich und mit exakt vorausberechneter Energie und Reichweite gesteuert, kann bei Tumoren in jeder Form, Größe und Tiefe im Gewebe punktgenau die nötige Strahlendosis appliziert werden.
Diese hochpräzise Bestrahlung gelingt mit „intensitätsmodulierten Rasterscanverfahren“: Die Intensität der Strahlendosis wird innerhalb eines Bestrahlungsfeldes „moduliert“. Es werde also nicht gleichmäßig ausgeleuchtet, erläuterte Schlegel, sondern in viele kleine Teilchen-Strahlen zerlegt und mit jeweils unterschiedlicher Intensität punktgenau bestrahlt. In der Nähe von Risikoorganen ist die Bestrahlung weniger intensiv und im Tumorgewebe stärker. Dabei wird der Tumor mit mehreren intensitätsmodulierten Strahlenbündeln von verschiedenen Richtungen ins Visier genommen und somit optimal erfasst.
In den letzten Jahren wurden klinische Erfahrungen mit der Schwerionen-Therapie an der Anlage der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt gesammelt. Bestrahlt werden Patienten mit strahlenresistenten Tumoren der Schädelbasis – Chordome, Chondrosarkome und adenoidzystische Karzinome. Eine Opti-
on ist die intensitätsmodulierte Schwerionentherapie möglicherweise auch bei Prostatakarzinomen und Weichteilsarkomen. Studien aus Japan und den USA, wo diese Anlagen bereits betrieben werden, haben bei Weichteilsarkomen und Prostatakarzinomen wesentlich bessere Therapieerfolge gezeigt als bei den konventionellen Therapieverfahren.
Doch zunächst ein Blick zurück: Im Dezember 1997 wurden erstmals in Europa Krebspatienten in Darmstadt mit schweren Ionen bestrahlt. Schon bald zeigte sich, dass die guten klinischen Ergebnisse, die mit dieser Bestrahlung bei Patienten im kalifornischen Berkeley in den Jahren von 1957 bis 1992 erzielt worden waren, in Deutschland noch verbessert werden konnten. Zunächst wurden im Rahmen eines seit 1994 laufenden gemeinsamen Projektes des Deutschen Krebsforschungszentrums, der Radiologischen Universitätsklinik Heidelberg und des Forschungszentrums Rossendorf bei Dresden Patienten mit nicht operierbaren oder nur teilweise operierten Tumoren im Rahmen von klinischen Studien behandelt.
Unter Leitung des Strahlentherapeuten und Physikers Prof. Dr. Dr. med. Jürgen Debus, jetzt Direktor der Radiologischen Universitätsklinik in Heidelberg, wurden an der Forschungsanlage jährlich 70 Patienten therapiert – mit ausgezeichneten Erfolgen: Zwischen 70 bis 90 Prozent liegt die Heilungsrate bei Patienten mit Schädelbasistumoren wie Chordomen oder niedriggradigen Chondrosarkomen.
Aufgrund dieser guten klinischen Ergebnisse ist nun in Heidelberg mit dem Bau einer Bestrahlungseinheit mit einem Schwerionen-Synchroton begonnen worden. Sie soll 2006 fertig gestellt sein und wird die erste Anlage dieser Art für den Klinikbetrieb europaweit sein. Das Zentrum wird über ein Synchroton von 20 Metern Durchmesser zur Beschleunigung der Teilchen verfügen. Dabei sollen Energien von 50 bis 430 MeV erzeugt werden mit möglichen Eindringtiefen in den Tumor bis zu 30 Zentimetern.
In der Schwerionenanlage wird es darum gehen, in klinischen Studien zu ermitteln, welche Art der Teilchenbestrahlung – etwa Helium-, Sauerstoff- oder Kohlenstoffionen – für welche Tumorentität und für welchen Patienten am besten geeignet ist. So scheinen Weichteilsarkome besonders gut auf Sauerstoffionen und kindliche Tumoren des Bauchraums auf Heliumionen anzusprechen. Das 72 Millionen Euro teure Projekt wird zu gleichen Teilen vom Bund und vom Heidelberger Klinikum finanziert. Jährlich sollen etwa 1 000 Patienten – meist ambulant – behandelt werden. Die Kosten würden pro Patient etwa 20 000 Euro betragen und damit „im unteren Bereich“ der üblichen operativen und medikamentösen Krebstherapien liegen, erläuterte Debus. Ingeborg Bördlein

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