Protonenstrahlung – die Zukunft der Strahlentherapie?

Stand der Information: Mai 2010

Sie sind noch nicht sehr weit verbreitet, aber sie sind im Kommen: Sündhaft teure Behandlungsplätze, in denen Tumoren nicht mehr nur mit elektromagnetischer Strahlung, sondern mit Protonen „beschossen“ werden können. Besonders für tief liegende Tumoren und Metastasen bietet das neue Verfahren offenbar große Vorteile, weil sich ihre zerstörerische Energie sehr viel zielgenauer einsetzen lässt.

Röntgen- und Gammastrahlen
Die Strahlentherapie gehört neben Chirurgie und Chemotherapie schon lange zu den Basiswerkzeugen der meisten Krebstherapien. Energiereiche elektromagnetische Strahlen – sogenannte Röntgen- oder Gammastrahlen – zerstören chemische Bindungen und beschädigen damit größere Moleküle wie beispielsweise die Erbsubstanz DNS in Krebszellen, aber auch in getroffenen gesunden Zellen.

Die Strahlentherapie wirkt umso besser, je genauer ein Tumor von der Strahlung getroffen wird. Und in dieser Hinsicht haben elektromagnetische Strahlen durchaus Nachteile. Selbst sehr energiereiche Röntgenstrahlen werden beim Eintritt ins Gewebe abgebremst, sie verlieren sehr schnell an Intensität, etwa so wie ein Lichtstrahl im Nebel. Die höchste Energiedichte haben elektromagnetische Strahlen knapp unterhalb der Hautoberfläche.

Mit anderen Worten: Ein vergleichsweise tief im Körperinnern liegender Tumor wird nicht mit der maximalen Strahlendosis behandelt, gesunde Zellen „vor“ dem Tumor werden sogar stärker geschädigt. Dank technischer Hilfsmittel lassen sich diese Unzulänglichkeiten teilweise korrigieren. In modernen Geräten treffen Strahlen aus unterschiedlichen Richtungen auf den Tumor und überschneiden sich am berechneten Zielpunkt. Gleichzeitig schirmen bewegliche Blenden die Strahlen gegenüber empfindlichem gesundem ­Gewebe ab.

Protonen sind positiv geladene Teilchen von Atomkernen
Das grundsätzliche Dilemma jedoch bleibt: Um einen tief sitzenden Tumor zu bestrahlen, sind elektromagnetische Strahlen mit sehr hoher Energie notwendig. Ein Großteil dieser Energie schädigt auf dem Weg zum Tumor aber gesundes Gewebe.

Geradezu umgekehrt verhält es sich bei der ­Ionenstrahlung. Dabei werden keine elektromagnetischen Strahlen, sondern Protonen, also positiv geladene Teilchen von Atomkernen verwendet. In großen Anlagen beschleunigen Techniker die Protonen auf etwa 60 Prozent Lichtgeschwindigkeit und schicken sie sehr zielgenau in Richtung Tumor.

Das Maximum der Energie wirkt auf den Tumor
Wenn Protonen auf biologisches Gewebe treffen, durchdringen sie die ersten Schichten nahe­zu ungebremst und verlieren kaum Energie, im Gegensatz zu elektromagnetischen Strahlen. Protonen dringen tiefer ins Gewebe ein, werden langsamer und bleiben schließlich stecken. Erst jetzt geben sie den größten Teil ihrer zerstörerischen Energie in das umgebende Gewebe ab.

Der Punkt, an dem die Protonen „stecken bleiben“, lässt sich sehr genau berechnen. Das Maximum der zellabtötenden Energie gelangt also genau dorthin, wo sie benötigt wird: in den Tumor. Bei welchen Krebsarten genau die Protonentherapie sinnvoll ist, wird derzeit in großen Studien in Heidelberg, München und ab Ende 2010 auch in Essen geprüft.

Der Großteil der Röntgenstrahlen-Energie bleibt aus physikalischen Gründen an der Gewebeoberfläche stecken, die Protonenstrahlung lässt sich zielgenau und mit hoher Energie auch in tieferen Gewebe­schichten einsetzen.