Protonentherapie

Protonen haben die Eigenschaft, ihre Energie nach dem Abbremsen in Materie zu deponieren (Bragg-Peak). Im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie bietet die Protonentherapie dadurch den Vorteil, dass eine inverse Dosis im Zielgebiet - dem Tumor - deponiert werden kann. Dadurch ist eine zielgenaue Schädigung des Tumors möglich, ohne dass das gesunde Umgebungsgewebes stark in Mitleidenschaft gezogen wird.

Die Protonen stammen aus einer Ionenquelle und werden z.B. in einem sogenannten Zyklotron auf etwa 60 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Nach dem Beschleunigen werden diese Protonen so abgelenkt, dass sie zunächst den Therapieraum erreichen und anschließend den Tumor. Um den Strahl abzulenken, werden Magnete und Quadrupole verwendet.

Pencil Beam Scanning

Das sog. "Bleistiftspitzen"-dünne Protonenbündel (Sigma ~ 0,7 - 1,4 mm) ist energieabhängig und hersteller- bzw. anlagenspezifisch. Es wird mittels Magneten bzw. Quadrupolen so in den Patienten gelenkt, dass das Tumorgewebe rasterförmig zweidimensional bestrahlt wird. Zuerst wird der proximale Bereich des Tumors bestrahlt und der Strahl anschließend in Layern (Schichten) zum distalen Bereich fortgeführt. Je nach Tumorgröße und Tiefe im Gewebe des Tumors variiert die Anzahl der abgerasterten Punkte, der Schichten, aber auch die Ausdehnung des Strahls.

Passive Scattering

Bei dieser Methode durchqueren die Protonen einen sogenannten "First Scatterer", der den Protonenstrahl durch Ablenkung der einzelnen Protonen aufweitet. Der aufgeweitete Protonenstrahl durchquert dann nochmal einen sogenannten "Second Scatterer", der den Strahl uniformiert.

Das Verwenden einer bestimmten Protonenenergie führt dazu, dass die Energie in nur einer bestimmten Reichweite deponiert wird. Um diese longitudinal aufzuweiten, wird ein sogenannter "Range Modulator" verwendet.

Der uniforme, longitudinal aufgeweitete Strahl muss nun entsprechend der Tumorform angepasst werden. Durch CT-Aufnahmen und Bestrahlungsplanung werden dazu patientenspezifische Komponenten angefertigt, die den Strahl tumorkonform longitudinal und lateral formen.

Die Protonentherapie kommt z.B. bei Tumoren zur Anwendung, bei denen eine konventionelle Bestrahlung aufgrund von benachbarten strahlenempfindlichen Organen nicht durchführbar ist. Typische Tumorerkrankungen sind:

• Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (NSCLC)
• primäre Hirntumore, Medulloblastom
• Kopf-Hals-Tumore
• Sarkome
• Prostatakarzinom
• Retinoblastom

Bis Ende 2019 erhielten weltweit über 220.000 Patienten eine Protonentherapie.^[1]

Weitere Protonentherapie-Zentren (z.B. in Argentinien, China, Singapur, USA) befinden sich derzeit (2021) noch im Bau.