MedAustron bietet eine hochpräzise und innovative Form der Strahlentherapie mit Protonen und Kohlenstoffionen an, die sogenannte Ionen- oder Partikeltherapie. Im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie mit Photonen ist die Partikeltherapie in der Lage, die Strahlenbelastung des angrenzenden gesunden Gewebes zu reduzieren und das Gewebe hinter dem Tumor fast vollständig zu schonen. Daher ist die Partikeltherapie eine ideale Behandlung für Tumore in der Nähe von strahlenempfindlichen Organen, wie dem Gehirn, dem Rückenmark, den Augen oder der Lunge. Da stark wachsendes Gewebe empfindlicher auf Strahlung reagiert, eignet sich die Protonentherapie besonders für Krebserkrankungen bei Kindern und Jugendlichen. Indem die Dosis für gesundes Gewebe minimiert wird, kann das Risiko von Langzeitfolgen wie Hormon- und Wachstumsstörungen oder sekundären Malignomen reduziert werden. In Bezug auf die Behandlungseffizienz bietet die Partikeltherapie im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie eine höhere biologische Wirksamkeit. Dies gilt besonders auch für die Behandlung strahlenresistenter Tumore, wie Sarkome oder Melanome.
Abb. 1: Dosis-Tiefen-Verlauf von Photonen (konventionelle Strahlentherapie) sowie Protonen und Kohlenstoffionen (Partikeltherapie) im Gewebe.
Besonderheiten der Partikel- oder Ionentherapie
Im Vergleich zu Photonen (z.B. Gammastrahlen, Röntgenstrahlen), die aus physikalischer Sicht elektromagnetische Felder sind, handelt es sich bei Protonen und Kohlenstoffionen um geladene, massereiche Teilchen. Diese Eigenschaften bringen mehrere biophysikalische Vorteile beim Durchqueren von Materie mit sich: eine geringere Eingangsdosis proximal des Tumors, eine fast vollständige Energiedeposition am Tumorort (entsprechend einem sog. „Bragg-Peak“, siehe Abb. 1) und fast keine Ausgangsdosisdeposition im Gewebe distal des Tumors (Abb. 2,3). Dies führt zu einer reduzierten Dosis für die nahegelegenen gesunden Organe und damit zu einer geringeren Toxizität sowie zu einer sichereren Abgabe einer höheren Strahlendosis an den Tumor, insbesondere wenn dieser sich in der Nähe kritischer Organe befindet. Zusammengenommen können diese Effekte sowohl das therapeutische Verhältnis aufgrund der reduzierten Toxizität als auch die lokale Tumorkontrolle und das Überleben verbessern.
Zentren mit Protonen- UND Kohlenstoffionentherapie
Österreich
Besonderheiten der Therapie mit Kohlenstoffionen
Die Effektivität der Strahlentherapie in Bezug auf das Abtöten von Tumorzellen wird durch die Art der Strahlung bestimmt. Deren Qualität wird am linearen Energietransfer LET (von engl. „Linear Energy Transfer“) gemessen – dieser gibt die Dichte der Ionisierung der von der Strahlung durchquerten Materie an. Im Vergleich zu Photonen, die eine schwache Ionisation der Materie induzieren (Low-LET-Strahlung), erzeugen Kohlenstoffionen hochdichte Ionisationsereignisse pro Längeneinheit (High-LET-Strahlung), die für sehr komplexe Tumorzellverletzungen verantwortlich sind (Abb. 3). Typischerweise induziert Niedrig-LET-Strahlung überwiegend reparable DNA-Schäden, die zum Überleben der Tumorzellen führen, während Hoch-LET-Strahlung hochkomplexe, nicht reparable DNA-Schäden verursacht, die zum Zelltod führen. Diese effektiven, nicht reparablen DNA-Schäden liegen nach Low-LET-Bestrahlung bei ca. 20% und nach High-LET-Bestrahlung bei ca. 70%. Die relative biologische Wirksamkeit RBE (von engl. „Relative Biological Effectiveness“) von Partikeln ist also höher als die von Photonen.
Das bedeutet, dass Protonen und Kohlenstoffionen bei gleicher Strahlendosis mehr Tumorzellen abtöten als Photonen. Dies gilt insbesondere für Kohlenstoffionen, deren RBE im Vergleich zu Photonen 3-4 mal höher ist. Damit eignet sich die Kohlenstoffionen-Therapie besonders für Tumore, die traditionell resistent gegen die konventionelle Strahlentherapie sind, wie Knochen- und Weichteilsarkome, langsam wachsende Tumore, Lokalrezidive nach der konventionellen Strahlentherapie oder hypoxische (sauerstoffarme) Tumore, die besonders strahlenresistent sind. Mehrere Studien, sowohl präklinisch als auch klinisch, haben gezeigt, dass solche Tumore, die gegen eine konventionelle Strahlentherapie resistent sind, oft erfolgreich mit Kohlenstoffionen behandelt werden können. Diese Fakten helfen, dem Kampf gegen Krebs eine neue, optimistische Dimension zu geben.
Schematische Darstellung von Bestrahlung und Wirkungsweise der Ionentherapie
Vorteil auf den Punkt gebracht
Die Senkung des Risikos für Nebenwirkungen und Spätfolgen zeichnet die Ionen- oder Partikeltherapie aus:
Mit der Partikeltherapie haben wir eine Behandlungsmöglichkeit zur Verfügung, die nicht nur die Heilungschancen bei schwer zu behandelnden Krebserkrankungen erhöhen kann, sondern gleichzeitig auch die Lebensqualität der Patient*innen verbessert.
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