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Die größte Waffe gegen Krebs

Gantry-Behandlungsplatz: Ein Patient wird von einer Ärztin auf die Behandlungsliege platziert.<br />Foto: Universitätsklinikum Heidelberg

Sie nimmt fast die Fläche eines Fußballfeldes ein, verbraucht so viel Strom wie eine Kleinstadt, wurde aus 4.300 LKW-Ladungen Beton gebaut und umfasst mehrere medizintechnische Weltneuheiten, um Krebserkrankungen zu erforschen und zu heilen: die Bestrahlungsanlage des Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrums (HIT)

Die meisten Studenten, die auf dem Universitätscampus unterwegs sind, ahnen nichts von dem, was sich unter ihren Füßen abspielt, wenn sie an dem Neubau des Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrums (HIT) vorbei gehen.

Unter einem fast Fußballfeld großen und sieben Meter hohen Grashügel rasen Millionen elektrisch geladener Atomkerne umher, mit denen Tumore von Krebspatienten beschossen werden. Ionenstrahltherapie nennt sich die Behandlung, die vor allem Patienten zugutekommt, deren Krebsgeschwulst gegen andere Behandlungsformen resistent ist oder an empfindlichen Stellen im Körper wie Gehirn, Nervenbahnen oder Wirbelsäule sitzt und daher keine chirurgischen Eingriffe möglich sind.
Neben der Operation und der Chemotherapie ist die Bestrahlung von Tumoren die dritte Säule der Krebsbehandlung. Bei der Ionenstrahltherapie besteht der Strahl, der den Krebs zerstören soll, aus geladenen Teilchen und nicht aus elektromagnetischen Wellen, wie bei Röntgenstrahlen. Weltweit einmalig ist die Bestrahlung am HIT des Heidelberger Universitätsklinikums mit zwei verschiedenen Arten von geladenen Teilchen (Ionen). Die unterirdische Anlage kann Ionenstrahlen aus Protonen - positiv geladene Kerne von Wasserstoffatomen – und aus Schwerionen – positiv geladenen Kerne  von Atomen mit größerer Masse – produzieren. Treffen diese Teilchen auf Krebszellen schädigen sie deren DNA, was im besten Fall zum Tod der entarteten Zellen führt. Anders als bei Röntgenstrahlung geben die Ionen ihre zerstörerische Energie erst frei, wenn sie beim Durchdringen des Gewebes eine bestimmte Geschwindigkeit unterschreiten. Ein großer Vorteil, denn so wird das Gewebe, das sie vorher passieren, kaum geschädigt und auch das hinter dem Tumor liegende bleibt weitgehend strahlungsfrei. Die Kunst ist es also, die Geschwindigkeit der Teilchen so zu steuern, dass sie an der richtigen Stelle im Tumorgewebe auftreffen, um dort ihre zerstörerische Energie freizulassen. Derzeit wird in klinischen Studien untersucht, bei welchen Tumoren Röntgenbestrahlung und bei welchen die Ionentherapie bessere Heilungserfolge verspricht. „Wir gehen davon aus, dass in Zukunft fünf bis zehn Prozent aller Krebspatienten von einer Strahlentherapie mit Ionen oder Protonen profitieren werden“, sagt Jürgen Debus, wissenschaftlich-medizinischer Leiter des HIT. Auch welche Teilchenart – Protonen oder Schwerionen – besser für die Behandlung welchen Tumors geeignet ist, wird am HIT untersucht.

Sitzt ein Tumor an einer besonders sensiblen Stelle wie beispielsweise zwischen den Sehnerven der Augen oder ist er sehr klein, muss der Ionenstrahl sehr präzise ausgerichtet werden. Dann kommt in Heidelberg ein gigantischer blauer Kollos aus 670 Tonnen Stahl zum Einsatz, der mit seinen 25 Metern Länge und 13 Metern Durchmesser drei ganze Stockwerke im HIT einnimmt: die Gantry (Foto links). Dabei handelt es sich um ein spezielles System, mit dem die Mediziner den Ionenstrahl lenken können. Da sich die Heidelberger Gantry 360 Grad um ihre eigene Achse drehen lässt, kann der Tumor von jedem Winkel aus beschossen werden. Dadurch wird vermieden, dass der Strahl auf seinem Weg zum Tumor besonders strahlungsempfindliche Körperteile durchquert. Dazu zählen beispielsweise das Darmgewebe, Gehirn oder Rückenmark, die aufgrund ihrer Zelleigenschaften und ihres Aufbaus besonders anfällig gegenüber Strahlungen sind.

Das HIT ist weltweit die erste Schwerionentherapie-Anlage mit einer um 360 Grad drehbaren Gantry. An der Entwicklung waren neben dem Universitätsklinikum Heidelberg drei Zentren der Helmholtz-Gemeinschaft beteiligt: die GSI Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt, das Deutsche Krebsforschungszentrum in Heidelberg und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.


Von der Ionenstrahlquelle bis zum Patienten

Bis die Ionen den Patienten erreichen, müssen sie einen langen Weg zurücklegen. Ein Grund, warum die Heidelberger Anlage so groß ist. Hinzu kommt, dass sie auf eine irre Geschwindigkeit beschleunigt werde: knapp 200.000 Kilometer pro Sekunde, das sind rund 75 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Erst so erhalten sie die Energie, die sie brauchen, um die Tumorzellen zu zerstören. Damit sie so schnell werden, ist ein sogenanntes Synchrotron nötig. Dieses massige Gerät besteht aus vielen sehr starken Magneten, die die Ionen etwa eine Millionen Mal im Kreis herum schicken. Erst dann sind sie schnell genug und können zum Patienten weiter geleitet werden. Eine gute grafische Darstellung über den Weg der Ionen bis zum Patienten bietet das Universitätsklinikum Heidelberg.

Virtuelle Rundgänge

Auf der Website des HIT kann man einen 360 Grad Rundgang durch die riesige Gantry machen oder sich den Gantry-Behandlungsraum anschauen.

Derzeit werden am HIT etwa 750 Patienten jährlich behandelt, die unter anderem an Prostatakrebs, Leberzellkarzinomen oder Tumoren an der Schädelbasis leiden. Eine Übersicht mit allen Daten und Fakten zum HIT gibt es hier; unter anderem auch eine Liste mit allen behandelbaren Tumoren und Informationen zur Kostenübernahme durch Krankenkassen.

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24.06.2014 , Saskia Blank
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