Tumortherapie mit schweren Ionen - GSI

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Parallel zu diesen Forschungsarbeiten und dem laufenden Pilotprojekt Therapie lieferte die GSI den Beschleuniger und die Strahlführung für eine dedizierte Kohlenstoff-Protonen-Therapie in Hei- delberg. Für ein ähnliches Projekt in Pavia (Italien) baut die GSI die erste Beschleunigerstufe. Die GSI hat an die Firma Siemens Medical Solutions ex- klusive Patentlizenzen zur Therapie vergeben und einen Vertrag über Wissenstransfer abgeschlossen. Damit und mit dem eigenen Medizingerätepark bietet die Firma Siemens weltweit ein führendes Schwerionentherapie-System an. Interesse dafür gibt es von China bis USA und besonders in Euro- pa, doch ist die nötige Investitionssumme von mehr als 100 Mio € bisher ein Hindernis zur schnellen Verwirklichung vieler Projekte. Auf den folgenden Seiten werden die physika- lischen und strahlenbiologischen Grundlagen, die technische Realisierung und die zukünftigen Entwicklungen abgehandelt. Diese Texte sind als Erstinformation für Ärzte, Patienten und Stu- denten gedacht. Weiterführende Literatur ist am Ende aufgelistet.
Dosis Physikalische Grundlagen Tiefe in Wasser Ionen Photonen Abb. 3: Tiefendosis-Verteilungen von Photonen und Teilchenstrahlen. Für Photonen fällt die Dosis mit der Tiefe ab. Teilchenstrahlen haben dagegen am Ende der Reichweite ein Dosismaximum, das über den Tumor gelenkt werden kann. Der größte Vorteil von Ionenstrahlen verglichen mit der konventionell genutzten elektromagnetischen Strahlung (Röntgenstrahlen, Gamma-Strahlung, hochenergetische Photonen) ist das günstigere Tiefendosis-Profil (Abb. 3). Für die dünn ioni- sierenden Photonen fällt die Dosis nach einem anfänglichen Maximum, das für die Hochenergie- Photonen einige Zentimeter unter der Haut liegt, exponentiell ab. Deshalb ist bei einem tiefliegenden Tumor die Dosis vor dem Tumor größer als im Zielvolumen. Um dennoch eine hohe Tumordosis zu erreichen, ohne das Normalgewebe nachhaltig zu schädigen, benutzt man viele Eingangskanäle, um aus verschiedenen Richtungen auf den Tumor zu „schießen“ (Kreuzfeuer-Technik). Damit wird die unerwünschte, integrale Dosis zwar nicht re- duziert, aber über ein größeres Volumen verteilt. In der modernen intensitätsmodulierten Radio- therapie (Intensity Modulated Radio Therapy = IMRT) wird für jeden Kanal, bei 6 bis 10 Kanälen insgesamt, mit einem speziellen Kollimator die äußere Kontur des Strahls und seine Intensität so verändert, dass für das Zielvolumen nach dem Kreuzfeuer eine möglichst zielkonforme Bestrah- Abb. 4: Vergleich von Kohlenstoffbestrahlung (links) und Photonenbestrahlung (rechts). Bei den Photonen (Intensitätsmodulierte Bestrahlung IMRT) werden 9 Eingangskanäle benutzt, um die hohe Dosis gleichmässig zu verteilen. Für Kohlenstoff ist bei nur zwei Eingangskanälen die Belastung des gesunden Gewebes sehr viel kleiner.
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Inhalt Einführung.................
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