Krebstherapie mit schweren Ionen

Zusammenfassung zum Seminarvortrag:
Krebstherapie mit schweren Ionen
Grundlagen
Das Ziel jeder Strahlentherapie ist die Abtötung aller Tumorzellen, bei
minimaler Belastung des gesunden Gewebes. Die entscheidende
dosimetrische Größe ist dabei die Dosis. Im Allgemeinen gilt, je höher die
Dosis, desto größer der biologische Effekt im bestrahlten Gewebe
(Dosiseffektkurven). Im optimalen Fall sollte eine Bestrahlungstechnik also
sicherstellen, dass in jedem Gewebepunkt eine sinnvolle Dosis deponiert
werden kann. Hier weisen Techniken mit Photonen und mit Ionen
grundlegende Unterschiede auf. Dies hängt zum einen mit den
unterschiedlichen Dosisprofilen (Bragg-Kurven), zum anderen mit
strahlenbiologischen Wirkungsmechanismen (RBW, Sauerstoffeffekt) der
Strahlungsarten zusammen.
Grenzen der konventionellen Photonentherapie
Die konventionelle Strahlentherapie arbeitet mit Photonen mit Energien von 425 MeV. Eine solche ultraharte Röntgenstrahlung zeigt ein Dosisprofil mit
Maximum kurz nach Eintritt in das Gewebe und anschließendem
kontinuierlichem Dosisabfall. Eine sinnvolle Dosisverteilung kann hier nur
erreicht werden, indem man mehrere Einstrahlrichtungen verwendet. Da sich
Photonen nicht von elektromagnetischen Feldern beeinflussen lassen, muss
der Querschnitt des Strahls durch Blenden und Kollimatoren auf das
Tumorvolumen angepasst werden. Trotz computergestützter Optimierung
dieser Parameter, können insbesondere tief sitzende Tumoren und Tumoren
nahe Risikoorganen mit dieser Methode nicht behandelt werden. Statistiken
zeigen, dass es sich dabei um 18% aller Tumorpatienten handelt.
Die Therapie mit schweren Ionen
Mit Schwerionentherapie ist heute in fast allen Fällen die Therapie mit
Kohlenstoffionen gemeint. Dies liegt hauptsächlich an der besten RBW, die
dieses Ion vor allen anderen Kernen zeigt. Der wesentliche Vorteil der
Therapie mit schweren Ionen gegenüber der Photonentherapie liegt im
inversen Dosisprofil. Geladene Teilchen geben nach dem Eintritt in das
Gewebe auf einer gewisse Strecke nur wenig Energie ab, um dann im so
genannten Bragg-Peak ein Vielfaches der Dosis zu deponieren. Dieser Peak
kann durch die Wahl der Energie der Ionen verschoben werden. Bei Energien
von 50-430 MeV liegt das Maximum bei 2-30cm Gewebetiefe. Da das
Maximum lokal sehr begrenzt ist, können höhere Dosisgradienten erreicht
werden, womit sich besonders im Übergangsbereich von Tumor zu gesundem
Gewebe bessere Dosisverteilungen als bei der Photonentherapie realisieren
lassen. Da Ionen eine elektrische Ladung tragen, können sie durch
Magnetfelder
beeinflusst
werden.
Beim
„Intensitätskontrollierten
Rasterscanverfahren“ macht man sich diese Eigenschaft zu Nutze, um den
Strahl in zwei Raumrichtungen steuern zu können. Zusammen mit der Wahl
der Strahlenergie können so alle drei Raumfreiheitsgrade frei gewählt werden.
Reguliert man zusätzlich die Verweildauer des Strahls an jedem
Gewebepunkt, so kann man, mit bestimmten Grenzen, eine beliebige
Dosisverteilung konstruieren.
Die biologischen Qualitäten der Ionenstrahlung sind ein weiterer Vorteil zur
Photonentherapie. Ionenstrahlung zeigt bei vermindertem Sauerstoffeffekt
eine höhere relative biologische Wirksamkeit.
Bei der Schwerionentherapie gibt es eine Möglichkeit die Dosisverteilung noch
während der Bestrahlung mit Hilfe einer PET-Kamera zu kontrollieren. Hierbei
macht man sich zu Nutze, dass ein kleiner, zur Dosis proportionaler Anteil der
Kohlenstoffionen in Beta+ strahlende Isotope umgewandelt werden. Die
freiwerdenden Positronen können wie beim bekannten PET-Prinzip
nachgewiesen und so auf die Dosisverteilung geschlossen werden.
Anwendungsbereiche der Schwerionentherapie
Durch die oben genannten Punkte stellt die Therapie mit schweren Ionen eine
Möglichkeit dar, gerade die 18% der Krebspatienten behandeln zu können, für
die vorher aufgrund der Lage des Tumors eine Therapie nicht realisierbar war.
Insbesondere ist hierbei an lokale Tumoren im Schädel, Weichteilkarzinome
und Prostatatumoren, die Nahe am Rückenmark liegen, zu denken. Durch die
bessere Dosisverteilung spielt gerade bei jungen Patienten die reduzierte
Nebenwirkungs- und Spätfolgenwahrscheinlichkeit eine große Rolle.
Probleme
Auf der technischen Seite stellt die Erzeugung der Ionen für den klinischen
Einsatz ein Problem dar, da für die geforderten Energien ein Synchrotron
benötigt wird. Der Platzbedarf und die Unterhaltung sind dadurch sehr
aufwändig.
Zwar gab es schon Studien, die vielversprechende Ergebnisse gebracht
haben, jedoch wird in diesem Zusammenhang kritisiert, dass noch zu wenige
Patienten (weltweit ca. 2500) und auch nur Patienten mit ausgewählten
Tumorarten (lokale Hirntumoren) behandelt wurden. Daher besitzen diese
Studien laut Kritikern nur wenig Aussagekraft. Hinzu kommt, dass seit Beginn
der Studien (Japan 1994 und Darmstadt 1997) erst zu wenig Zeit vergangen
ist, um statistisch relevante Aussagen über Heilungswahrscheinlichkeiten und
eventuelle Spätfolgen machen zu können.