Wiener Neustadt (OTS) – Seit letztem Jahr verfügt das
Krebsforschungs- und Behandlungszentrum
MedAustron über eine dritte Ionensorte: Helium. Neben Protonen und
Kohlenstoffionen können Heliumionen in einer eigenen Ionenquelle
generiert und in den bereits vorhanden Beschleunigerstrukturen auf
hohe Energien gebracht werden, um anschließend für Forschungszwecke
genutzt zu werden. Damit erweitert MedAustron sein Portfolio an
Teilchenarten und eröffnet neue Perspektiven in der nicht-klinischen
Forschung.
Helium besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen und ist nach
Wasserstoff das leichteste Element im Periodensystem. Es ist also
viermal schwerer als Protonen, hat aber nur ein Drittel der Masse von
Kohlenstoff. Im Teilchenbeschleuniger von MedAustron können
Heliumionen auf die gleiche Geschwindigkeit wie Kohlenstoffionen
beschleunigt werden, das bedeutet auf bis zu 200.000 Kilometer pro
Sekunde – rund zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit.
Zwtl.: Heliumionen im Fokus der Forschung
Neben den bereits etablierten Protonen und Kohlenstoffionen
bieten Heliumionen zusätzliche Möglichkeiten für Forschungsprojekte
in der medizinischen Strahlenphysik, wie beispielsweise die
Entwicklung entsprechender Detektoren und Dosimeter für diese
Teilchenart, neuer Algorithmen für die Bestrahlungsplanung oder
innovativer Ansätze in der Bildgebung.
Die internationale Datenlage zur Anwendung von Heliumionen in der
Krebstherapie ist derzeit noch begrenzt. Umso bedeutender ist die
präklinische Forschung bei MedAustron, die untersucht, wie Helium zur
gezielten Tumorbestrahlung eingesetzt werden könnte. Erste Studien
können wichtige empirische Daten liefern, die unverzichtbar für
jegliche zukünftige klinische Anwendung von Helium am MedAustron
Beschleuniger sind. Potenziell bietet Helium Vorteile gegenüber
sowohl Protonen als auch Kohlenstoffionen: Aufgrund seiner im
Vergleich zu Protonen vierfach höheren Masse kommt es zu einer
geringeren lateralen Aufstreuung – das umliegende gesunde Gewebe
könnte dadurch noch besser geschont werden.
Gleichzeitig wäre Helium – wie Kohlenstoff – besonders wirksam in
der Strahlentherapie, da bereits mit geringerer Dosis starke
biologische Effekte erzeugt werden können. Kohlenstoffionen können
sich im Körper aufspalten; die entstehenden Bruchstücke besitzen
unterschiedliche Reichweiten und können die Präzision der Behandlung
mindern. Heliumionen hingegen sind besonders stabil: Durch ihre hohe
Bindungsenergie ist die Wahrscheinlichkeit einer Aufspaltung deutlich
geringer. Das kann für eine noch präzisere Bestrahlung und Erhöhung
der Strahlendosis im Tumor bei einer weiteren Reduzierung von
Nebenwirkungen sorgen. Helium ist ein zusätzlicher Baustein, der in
der Kombination verschiedener Teilchenarten in der Therapie
eingesetzt werden kann, um die Vorteile der jeweiligen Teilchen
gezielt zu nutzen.
Zwtl.: Ein kombinierter Strahl aus Helium- und Kohlenstoffionen
Ein besonders innovatives Projekt, welches als Kooperation
zwischen der Technischen Universität Wien, der Österreichischen
Akademie der Wissenschaften und der Innovations- und
Entwicklungsabteilung von MedAustron aufgesetzt ist, untersucht die
Erzeugung und Beschleunigung eines kombinierten Strahls aus
Kohlenstoff- und Heliumionen. Bei der sogenannten sequenziellen
Injektion werden zunächst Heliumionen in den Teilchenbeschleuniger
eingeleitet, gefolgt von Kohlenstoffionen. Beide Teilchenarten werden
daraufhin gemeinsam beschleunigt und zu einem Strahl formiert.
MedAustron ist der erste klinische Beschleuniger weltweit, in dem
diese Art der Strahlerzeugung erfolgreich durchgeführt wurde.
Doch wozu kann ein kombinierter Strahl eingesetzt werden? Dazu
meint Doktoratsstudent Matthias Kausel, der an der Entwicklung des
Injektionsschemas beteiligt war: “Da sich der menschliche Körper
durch Atmungs- oder Organbewegungen ständig leicht verändert, kann es
zu kleinen Abweichungen bei der Bestrahlung kommen, welche mit dem
kombinierten Strahl nachgewiesen werden können. Da Heliumionen in
etwa die dreifache Reichweite von Kohlenstoffionen besitzen, kann die
Restenergie der Heliumionen, nachdem sie den Körper durchdrungen
haben, gemessen werden. Diese Restenergie gibt Aufschluss über die
Anatomie und Positionierung des Patienten. Somit könnte in Zukunft
der kombinierte Strahl ein potenzielles Werkzeug zur gleichzeitigen
Behandlung und Verifikation der Patientenpositionierung darstellen.”
Inwieweit sich Helium im klinischen Alltag bei MedAustron
etablieren lässt, bleibt Gegenstand zukünftiger Forschung und
Entwicklung. Mit diesen neuen Möglichkeiten gestaltet MedAustron –
gemeinsam mit anderen führenden Zentren – diesen innovativen Weg
aktiv mit.