Die Ionen werden bei diesem Verfahren auf annähernde Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, bevor sie, durch ein Magnetsystem aktiv gelenkt, punktgenau in den Körper eindringen. Von der maximalen Präzision der Ionenstrahltherapie profitieren vor allem Patienten mit tiefliegenden, widerstandsfähigen oder von empfindlichen Geweben wie Gehirn, Sehnerven oder Darm umgebene Tumoren, wie z.B. Hirntumoren, Tumoren der Schädelbasis, Kopf-Hals Tumoren, Weichgewebs- und Knochentumoren, Tumoren der Bauchspeicheldrüse oder Tumoren von Kindern und Jugendlichen.

Profes­sorin Rita Engen­hart-Cabillic

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Direktorin der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie am UKGM und MIT Marburg

"Die Partikeltherapie ist eine hochwirksame neue Behandlungsoption, die beispielsweise bei Kopf-Hals-Tumoren und vielen Speicheldrüsen-Tumoren eine Operation bereits ersetzen und damit die Folgeerscheinungen der Gesamtbehandlung deutlich reduzieren“, sagt Professorin Rita Engenhart-Cabillic.

Säulen der Krebstherapie

Die Strahlentherapie ist neben der Operation und der medikamentösen Tumortherapie (Chemotherapie, Antikörpertherapie) eine der zentralen Säulen der Krebstherapie. Im Gegensatz zur medikamentösen, im ganzen Körper wirkenden Chemotherapie, ist sie eine rein lokale Maßnahme, bei der die therapeutische, tumorzerstörende Wirkung ausschließlich innerhalb des Bestrahlungsfeldes auftritt.

In der Strahlentherapie werden Tumoren mithilfe ionisierender Strahlung (Röntgenstrahlung oder Partikelstrahlung) behandelt. Ionisierende Strahlung schädigt die Erbsubstanz der Tumorzellen, die sich dann nicht weiter teilen können und schließlich absterben. Bereits in der Standard-Strahlentherapie am Linearbeschleuniger wird die Strahlendosis mithilfe verschiedener Verfahren auf das Tumorareal konzentriert, so dass gesunde Organe, die den Tumor umgeben, einer möglichst geringen Dosis ausgesetzt sind.

Berechenbare Reichweite

Seit etwa 20 Jahren wird in Deutschland die Therapie mit geladenen Teilchen oder Partikeln (Protonen / Kohlenstoffionen) erforscht und mittlerweile im Rahmen der Heilkunde eingesetzt. Im Gegensatz zur Behandlung mit Röntgenstrahlen haben Teilchenstrahlen eine genau berechenbare Reichweite im Gewebe, die im Wesentlichen von der Geschwindigkeit des Teilchens abhängt, schnellere Teilchen dringen somit tiefer in das Gewebe ein. Unter Verwendung dieser Technik kann die Strahlendosis noch genauer an die Tumorausdehnung angepasst werden, als bei der konventionellen Therapie mit  Röntgenstrahlen. Entsprechend kann das umgebende Gewebe noch besser geschont, bzw. die Dosis im Tumor weiter erhöht werden.

Die Partikeltherapie wird zum einen bei vergleichsweise widerstandsfähigen, tiefliegenden oder schlecht mit Sauerstoff versorgten Tumoren eingesetzt, zum anderen aber auch in Regionen, wie zum Beispiel im Bereich der Schädelbasis oder der Nasennebenhöhlen, wo viele kritische, strahlenempfindliche Strukturen wie die Sehnerven oder der Hirnstamm bestmöglich geschont werden müssen. Darüber hinaus wird die Therapie mit Protonen häufig bei Tumoren im Kindes- und Jugendalter eingesetzt.

Die Partikeltherapie

Bei der Partikeltherapie werden geladene Teilchen, sogenannte Ionen verwendet. Derzeit werden Wasserstoffionen (Protonen) oder Kohlenstoffionen (Schwerionen) für die medizinische Behandlung von Tumoren eingesetzt. Da diese positiv geladen sind, können sie durch elektrische Felder beschleunigt und über Magnete sehr präzise gelenkt werden. Sowohl bei der Therapie mit Protonen als auch mit Kohlenstoffionen durchstrahlen die verwendeten Teilchen das vor dem Tumor liegende gesunde Gewebe und geben dabei kaum Energie ab. Am Ende der Teilchenspur geben sie schlagartig fast ihre gesamte Energie in einem nur wenige Millimeter breiten Areal, dem sogenannten Bragg-Peak ab.

In welcher Gewebetiefe dieser Bragg-Peak lokalisiert ist, kann über die Vorbeschleunigung der Teilchen beeinflusst werden. Ein Tumor wird dabei durch eine Vielzahl von überlagerten Bragg-Peaks unterschiedlicher Energieschichten dreidimensional erfasst und hochpräzise bestrahlt. Dabei werden im Tumor sehr hohe Dosierungen erreicht, die zu einem Absterben der Tumorzellen führen. Gleichzeitig erhalten Gewebe vor und hinter dem Bragg-Peak nur eine sehr niedrige Dosis, so dass das umgebende gesunde Gewebe kaum geschädigt wird und die Behandlung dadurch besser verträglich ist. Zusätzlich haben Kohlenstoffionen auch im Vergleich zu Protonen eine erhöhte biologische Wirksamkeit im Gewebe und können daher vor allem schlecht mit Sauerstoff versorgte Tumoren besser schädigen, als herkömmliche Strahlung.

Kinder und Jugendliche profitieren

Ziel der Partikeltherapie ist es, den Tumor vollständig zu zerstören und das umliegende gesunde Gewebe möglichst wenig zu belasten. Besonders bei Tumoren, die tief im Körper liegen, die sehr hohe Bestrahlungsdosen benötigen oder die von sehr strahlenempfindlichem, gesundem Gewebe umgeben sind, provitieren die Patienten von der Technologie am MIT. Das kann beispielsweise Tumoren am Sehnerv, Hirnstamm oder Rückenmark betreffen. Die Partikeltherapie ist zudem aktuell fest in der Behandlung von verschiedenen Sarkom-Arten sowie bösartigen Kopf-Hals-Tumoren und Tumoren im Kindes- oder jungen Erwachsenenalter etabliert.

Insbesondere Kinder und Jugendliche profitieren von der Partikeltherapie. Mittels der Partikeltherapie kann der Körperbereich, der eine niedrige Bestrahlungsdosis erhält, im Vergleich zur Standard-Therapie mit Röntgenstrahlen deutlich reduziert werden. So kann die Entstehung von Zweittumoren verringert werden. Zudem wird das gesunde Gewebe bei der Partikeltherapie geschont werden, so dass zum Beispiel Wachstums- und Entwicklungsdefizite verringert werden können.

Darüber hinaus werden auch bei weiteren Erkrankungen Therapiekonzepte mit Protonen oder Schwerionen untersucht und als Behandlungsoption etabliert. Daher ist zu erwarten, dass in Zukunft weitere Patienten von den genannten Vorteilen profitieren werden.

Interdisziplinäre Tumorkonferenzen

Die Indikation zur Partikeltherapie wird in regelmäßig am Universitätsklinikum Marburg stattfindenden, interdisziplinären Tumorkonferenzen gestellt. „Der Standort Marburg zeichnet sich durch eine exzellente Interdisziplinarität in Zusammenarbeit mit allen onkologisch tätigen Abteilungen und dem Anneliese-Pohl- Krebszentrum aus. Die Integration einer technisch gut ausgestatteten Radioonkologie mit allen Möglichkeiten der modernen Strahlentherapie ist hierbei essentiell“, so Professorin Engenhart-Cabillic.

Wie bei jeder anderen Strahlentherapie ist auch zu Beginn der Partikeltherapie eine genaue Bestrahlungsplanung erforderlich. Zunächst wird der Patient mittels einer speziellen Lagerungshilfe - im Kopf-Bereich mittels einer sogenannten „Maske“ - positioniert. Daraufhin wird eine Computer-Tomographie durchgeführt, die in Kombination mit weiteren Schichtaufnahmen, wie der Kernspin-Tomographie (MRT) oder der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eine genaue Ermittlung des Tumorareals und Definition des Zielgebietes erlaubt. Diese Untersuchungen sind natürlich ebenfalls am Universitätsklinikum Gießen und Marburg verfügbar.

Für die punktgenaue Bestrahlung mit den Protonen oder Kohlenstoffionen ist die richtige Positionierung des Patienten von höchster Bedeutung, daher wird diese vor jeder Bestrahlungssitzung mittels der Bildgebungseinheit im Bestrahlungsraum kontrolliert. So können auch kleinste Bewegungsungenauigkeiten ausgeglichen werden. Wie in der konventionellen Strahlentherapie ist die Behandlung mit Protonen oder Kohlenstoffionen völlig schmerzfrei, eine Erwärmung des Gewebes tritt nicht auf, d.h. während des eigentlichen Bestrahlungsvorganges bemerkt der Patient nichts Ungewöhnliches.

Die Lagerung und Positionskontrolle nimmt je nach Fall etwa fünf bis 15 Minuten in Anspruch. Die Dauer einer Bestrahlungssitzung insgesamt ist abhängig von der Tumorgröße und der Komplexität des Bestrahlungsplanes und kann bis zu 30 Minuten Zeit in Anspruch nehmen.

Das Marburger Ionenstrahl-Therapiezentrum (MIT)

Seit Oktober 2015 werden im Marburger Ionenstrahl Therapiezentrum (MIT) Patientinnen und Patienten mit der Ionenstrahl-Therapie behandelt. Das Zentrum ist eine ambulante Einrichtung zur hochkonformalen Bestrahlung mit Protonen und Kohlenstoffionen. Bundesweit wird diese Kombination der Ionen ausschließlich an den Universitätskliniken Marburg und Heidelberg angeboten. Auch weltweit steht diese Art von Behandlung nur wenigen Kliniken zur Verfügung.

Das Marburger Ionenstrahl Therapiezentrum gehört zur Klinik für Radioonkologie und Strahlentherapie des Universitätsklinikums Marburg und steht unter der Leitung von Professorin Dr. Rita Engenhart-Cabillic. Die Behandlung findet unter dem Dach des Anneliese Pohl Comprehensive Cancer Center statt, einem zertifizierten onkologischen Zentrum in Marburg. Hier steht den Patienten ein ganzheitliches Behandlungsangebot zur Verfügung, das von der Diagnose über die Therapie bis hin zur psychoonkologischen Unterstützung und individuellen Nachbetreuung reicht.

Professorin Dr. Rita Engenhart-Cabillic ist Direktorin der Klinik für Strahlentherapie und Radioonkologie am Universitätsklinikum Gießen-Marburg, sowie Ärztliche Direktorin am Universitätsklinikum Marburg. Ihr wurde im Jahr 2008 als erster Frau die Karl-Heinrich-Bauer-Medaille verliehen, die bedeutendste deutsche Auszeichnung in der Krebsforschung. Für ihre wissenschaftliche Forschung genießt Professorin Engenhart-Cabillic einen nationalen und internationalen Ruf.