Technik „hinter den Kulissen“

Protonenquelle des WPE ist ein Zyklotron der Firma IBA mit einer konstanten Energie von 230 MeV. Nachgeschaltet ist ein Energieselektionssystem zur Anpassung der Reichweite im Gewebe. Der Strahl wird über ein Transportsystem mit Fokussierungs- und Ablenkmagneten und den zugehörigen Überwachungseinrichtungen zum jeweiligen Bestrahlungskopf geführt. Hier wird der Protonenstrahl über aktive Strahlsteuerung oder passive Strahlstreuung an das Zielvolumen angepasst, dabei werden Strahlqualität und -position in engen Grenzen überwacht.

Strahlentherapie

Bestrahlungen eines malignen Tumors mit ionisierenden Strahlen sind in der Krebstherapie Standard. Üblicherweise nutzt man Photonen- oder Röntgenstrahlen, um die Zellen und damit die Erbsubstanz des Tumors zu schädigen. Zukünftig werden jedoch Protonenstrahlen ein breites Indikationsspektrum abdecken können, da sie sich durch ihre besonderen physikalischen Eigenschaften besonders eignen.

Röntgen- und Protonenstrahlen haben gemeinsam, dass sie sich in der Richtung sehr genau zielen lassen. Ihr wesentlicher Unterschied besteht allerdings darin, dass bei Protonen – anders als bei Röntgen – auch die Reichweite präzise steuerbar ist. Das liegt an den grundsätzlich verschiedenen physikalischen Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen (Röntgen) und beschleunigten Kernteilchen (Protonen).

Geschichte der Protonentherapie

Die Protonentherapie ist keine ganz neue Methode: 1946 hat der Physiker Robert Wilson bereits über die vorteilhaften Eigenschaften der Protonenstrahlung berichtet. Seit 1954 werden Protonen in den USA klinisch angewandt. Bislang wurden bereits mehr als 106.000 Patienten mit Protonen behandelt.

Mittlerweile gibt es weltweit etwa 30 Anlagen, die mit Protonen oder anderen Teilchen Krebspatienten behandeln. In Deutschland befinden sich aktuell fünf neue Anlagen in Betrieb und eine weitere in der Entwicklung. Das WPE ist durch die Kombination von Forschung und Anwendung einer vielfältigen Protonentherapie hier ein einzigartiges Zentrum und bundesweit mit führend auf diesem Gebiet.

Behandlung mit Protonen

Der Ringbeschleuniger („Zyklotron“) im Untergeschoss des WPE beschleunigt die aus Wasserstoffgas gewonnenen Protonen auf rund 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit – mit dem Tempo wäre man in einer Sekunde viermal um die Welt gereist. In den Behandlungsräumen (Gantries) kann der Strahlkopf millimetergenau eingestellt und um 360 Grad gedreht werden. Somit kann der Protonenstrahl in Bereiche des Köpers vordringen, die ansonsten nicht oder nur schwer erreichbar wären.

Der Protonenstrahl durchdringt dabei das gesunde Gewebe und entlädt seine größte Energie direkt im Tumor, um dann schlagartig zu stoppen (Bragg Peak). Das durchwanderte Gewebe sowie das Gewebe hinter dem Tumor erfährt eine geringere Strahlenbelastung als mit anderen Methoden.

Techniken der Protonentherapie

Insgesamt vier Behandlungsräume (Gantries) mit verschiedenen Protonenmodalitäten werden im WPE bis 2016 in Betrieb genommen. Schwerpunkt liegt dabei auf dem sogenannten „aktiv Scanning-Verfahren“, bei dem mit einem magnetisch gesteuerten, bleistiftfeinen Strahl das Zielgebiet mit Dosis „bepinselt“ wird.

Die andere Methode, das weiter verbreitete Streufolienverfahren, eignet sich dagegen etwa hervorragend für Augentumoren. In drei Räumen lassen sich die Strahlerköpfe um 360° Grad drehen. Zusätzlich verfügt das WPE über die Möglichkeit der modernen Bildführung mittels Röntgen, CT und MRT, Lasersysteme, Oberflächenerkennungssysteme und Atemtriggerung des Behandlungsstrahls.

Zukünftig wird das WPE dann auch Tumoren in bewegtem Gewebe behandeln können, zum Beispiel in der atmenden Lunge.
Das WPE ist das einzige Zentrum in Deutschland, in dem so unterschiedliche Protonen-Verfahren zur Anwendung kommen werden – je nachdem, was für den jeweiligen Patienten optimal ist.

Strahlenschutz

Selbstverständliche sind alle notwendigen Vorkehrungen getroffen worden, um eine Strahlenbelastung der Umgebung auszuschließen. Die Strahlenschutzmaßnahmen werden durch die deutschen Behörden geprüft.