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JOURNAL ONKOLOGIE – Artikel

08. September 2017
Seite 1/3
Ein Jahr Partikeltherapie in Marburg

F. Eberle, R. Engenhart-Cabillic, Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Marburg, A. Hegele, Ltd. Oberarzt und Stv. Kliniksdirektor, Klinik für Urologie und Kinderurologie, Universitätsklinikum Marburg, Philipps Universität.

Im Oktober 2015 hat das Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum (MIT) den Betrieb aufgenommen und steht für Patienten als eines der modernsten Strahlentherapie-Zentren für die Tumortherapie zur Verfügung. Seit Inbetriebnahme wurden bereits über 340 Patientinnen und Patienten vorwiegend mit Tumoren des ZNS, der Schädelbasis, des HNO-Bereichs und der Prostata behandelt (1).
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Fachinformation
Das MIT wird von der Rhön-Klinikum AG und dem Universitätsklinikum Heidelberg in Kooperation mit der Philipps-Universität Marburg auf dem Campus des Universitätsklinikums Marburg betrieben. Seit November 2015 wird so die überregionale klinische Versorgung von Tumor-patienten sichergestellt. Das MIT ist vollständig mit weiteren klinischen Einrichtungen in Marburg wie z.B. dem Anneliese Pohl Comprehensive Cancer Center (CCC) assoziiert. So profitieren die Patienten maßgeblich von der großen Bandbreite verfügbarer Therapieoptionen und von der umfassenden Expertise aller an der multimodalen Therapie beteiligten onkologischen Disziplinen.
 
Abb. 1: Lage und Gebäudearchitektur des Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrums erhielten 2013 die Auszeichnung „Herausragende Gesundheitsbauten” des Bundes Deutscher Architekten.
Abb. 1: Lage und Gebäudearchitektur des Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrums erhielten 2013 die Auszeichnung „Herausragende Gesundheitsbauten” des Bundes Deutscher Architekten.



Technik und Potenzial der Ionenstrahlen

Die Ionenstrahlen (Teilchenstrahlen oder auch Partikelstrahlen) zeichnen sich durch besondere physikalische Eigenschaften aus. Die Partikelstrahlen aus Wasserstoffionen (Protonen) oder Kohlenstoffionen (C12) zeigen im Vergleich zur herkömmlichen Photonen-Strahlung ein inverses Tiefendosisprofil. Das bedeutet, dass fast die gesamte Strahlenergie am Ende der Reichweite der Teilchen im sogenannten „Bragg-Peak“ deponiert wird. Die Position des Bragg-Peaks im Gewebe wird dabei über die Teilchenenergie gesteuert. Hinter diesem Energiepeak fällt die Bestrahlungsdosis praktisch auf Null ab. Auch im Eingangskanal vor diesem Energiepeak beträgt die Strahlendosis nur rund ein Fünftel der Maximaldosis im Bragg-Peak, somit ist Dosis-Belastung im Normalgewebe deutlich geringer als bei der konventionellen Photonen-Bestrahlung (2). Der Teilchenstrahl ist scharf fokussiert und rastert den Tumor mäanderförmig Punkt für Punkt ab. In diesem sog. Raster-Scanverfahren (3) wird das Zielvolumen (Tumorgebiet) je nach Größe in mehrere zehntausend Zielpositionen, die jeweils der Position eines Bragg-Maximums entsprechen, aufgeteilt. Auch komplexe Zielgebiete können so in wenigen Minuten bestrahlt werden. Durch diese punktweise Bestrahlung lässt sich eine sehr hohe Konformität im Zielgebiet erreichen. Darüber hinaus ist es möglich, an jedem Bestrahlungspunkt eine biologisch optimierte Dosis einzustrahlen und damit die differentielle biologische Wirksamkeit der Strahlung zu berücksichtigen (4, 5).

Schwere Teilchen wie Kohlenstoff-ionen zeichnen sich über die rein physikalischen Vorteile in der Dosis-Verteilung hinaus durch eine unterschiedliche bio-logische Wirksamkeit aus (4, 6). Eine Bestrahlung mit Kohlen-stoffionen führt in der bestrahlten Zelle im Vergleich zur Photonen-Bestrahlung zu komplexeren DNA-Schäden (7-9). Je nach genetischer Ausstattung der Zellen können die zelleigenen Reparaturmechanismen diese Partikeltherapie bedingten DNA-Schäden dann nur noch schwer oder gar nicht mehr reparieren. Dies trägt zu einer höheren relativen biologischen Wirksamkeit (RBW, engl. RBE) bei, die sich in einer gesteigerten tumoriziden Wirkung widerspiegelt (10). So konnte in humanen Tumorzelllinien für Kohlenstoffionen-Bestrahlung bereits gezeigt werden, dass – verglichen mit der konventionellen Photonen-Bestrahlung – nur ein Drittel der physikalischen Dosis erforderlich ist, um eine vergleichbare Reduktion der Zellüberlebensrate zu erreichen. Der RBW ist jedoch komplex und wird von unterschiedlichen Faktoren (wie der Gewebeart, der Dosis pro Sitzung, der Gesamtdosis etc.) beeinflusst. Die Kenntnis der RBW ist für eine medizinische Abschätzung der zu erwartenden Tumor-Ansprechraten, aber auch der Normalgewebsreaktion essentiell. Allerdings sind für Kohlen-stoffionen die gewebespezifischen RBW wie die verantwortlichen molekularen Mechanismen der Zellschädigung noch nicht vollumfänglich bekannt. Daher werden die spezifischen Effekte der Kohlenstoffionen für weitere Tumor- und Normalgewebe durch begleitende wissenschaftliche Projekte untersucht.
 
Abb. 2: Bestrahlungs-Planungs-CT eines Patienten mit Hirnstammgliom. Die Isodosenverteilung zeigt dabei die hohe Tumorkonformität, den steilen Dosisabfall und die geringe seitliche Streuung bei einer Protonen-Bestrahlung. Dies resultiert in einer hohen Dosis im Zielvolumen (blaue Linie) bei gleichzeitiger niedriger Integraldosis im Umgebungsgewebe und einer guten Schonung der Risiko-Organe (Chiasma, Nn. Optici, Rückenmark, Hirnstamm, Innenohr).
Abb. 2: Bestrahlungs-Planungs-CT eines Patienten mit Hirnstammgliom. Die Isodosenverteilung zeigt dabei die hohe Tumorkonformität, den steilen Dosisabfall und die geringe seitliche Streuung bei einer Protonen-Bestrahlung. Dies resultiert in einer hohen Dosis im Zielvolumen (blaue Linie) bei gleichzeitiger niedriger Integraldosis im Umgebungsgewebe und einer guten Schonung der Risiko-Organe (Chiasma, Nn. Optici, Rückenmark, Hirnstamm, Innenohr).
 
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