MedAustron: Durchbruch bei Tumor-Ionenbestrahlung

In der Ionenstrahltherapie werden Tumore mit geladenen Teilchen gezielt angegriffen. Eine neue Methode, die im Fachjournal "Physical Review Accelerators and Beams" vorgestellt wurde, setzt auf sogenannte "Mixed Beams" – eine Kombination aus zwei unterschiedlichen Strahlenarten. Die Forschenden versprechen sich davon eine höhere Treffsicherheit bei der Behandlung von Krebserkrankungen.

Bei der Ionenstrahltherapie kommen Teilchenbeschleuniger zum Einsatz, in denen Atomkerne ohne Elektronen stark beschleunigt und mit hoher Energie auf das erkrankte Gewebe gerichtet werden. Zum Einsatz kommen dabei Kohlenstoff-Atomkerne, die so justiert werden, dass sie das entartete Gewebe angreifen, gesunde Zellen aber möglichst verschonen.

Helium als Kontrollinstanz

Die Kombination aus Kohlenstoff- und Heliumstrahl kann die Therapie zielgerichteter gestalten, wie die Technische Universität (TU) Wien am Mittwoch mitteilte. Während die Kohlenstoffkerne den Krebs schädigen, dienen die Heliumkerne der Überwachung des Bestrahlungsprozesses. Ziel ist es, gesundes Gewebe so weit wie möglich zu schonen.

Heliumionen sind etwa drei Mal leichter und dreifach schwächer geladen als Kohlenstoffionen. Ihr Verhalten im Beschleuniger ähnelt dem des Kohlenstoffs, sie durchdringen den Körper jedoch leichter. Wird ihre Restgeschwindigkeit nach dem Durchlaufen der bestrahlten Stelle gemessen, lässt sich daraus ableiten, wie tief die Kohlenstoffkerne ins Gewebe eingedrungen sind und wie erfolgreich die Therapie verläuft.

Mischverhältnis über Frequenzkorrektur ermittelt

Damit die Methode funktioniert, muss das Verhältnis zwischen Kohlenstoff- und Heliumkernen im Strahl exakt bekannt und kontrollierbar sein, erklärte Elisabeth Renner vom Atominstitut der TU Wien. Die Forschenden von der TU und MedAustron nutzen dafür eine minimale Abweichung im Drei-zu-eins-Masseverhältnis der beiden Ionenarten.

Diese geringe Differenz führt dazu, dass die Atomkerne im Beschleuniger leicht unterschiedliche Bahnen nehmen. Im Beschleuniger wird laufend geprüft, ob der Schwerpunkt des Teilchenstrahls auf der vorgesehenen Bahn liegt. Bei Abweichungen wird die Hochfrequenz des Beschleunigers minimal korrigiert. Weil sich Helium- und Kohlenstoffkerne aufgrund ihres geringen Massenunterschieds nicht völlig gleich verhalten, hängt diese Frequenzkorrektur vom Mischungsverhältnis ab, so Renner. Über die Art der Stabilisierung lässt sich somit indirekt das Verhältnis zwischen Kohlenstoff und Helium bestimmen.

Erste Tests am MedAustron hätten mit den mathematischen Vorhersagen gut übereingestimmt, berichten die Wissenschafterinnen und Wissenschafter.

Quelle: APA