Ionentherapie (Partikeltherapie)

Die Ionentherapie – auch Partikeltherapie genannt – ist eine Form der Strahlentherapie, die zur Behandlung von Krebs eingesetzt wird. Dabei wird der Tumor gezielt mit hochenergetischen, positiv geladenen Teilchen (Protonen oder Kohlenstoffionen) bestrahlt, ohne dabei das gesunde Gewebe schwer zu schädigen.

Bei der Ionentherapie werden winzig kleine geladene Teilchen – Protonen oder Kohlenstoffionen – stark beschleunigt, um Krebszellen punktgenau zu zerstören. Das hat im Vergleich zur herkömmlichen Strahlentherapie mit Photonen oder Elektronen den Vorteil, dass gesundes Gewebe kaum oder gar nicht beschädigt wird. Die Ionentherapie  wird daher vor allem bei schwer zugänglichen Tumoren verwendet, beispielsweise wenn der Tumor nahe an empfindlichen Risikoorganen wie im Schädelbereich, am Hirnstamm oder an der Prostata liegt. Auch bei pädiatrischen Tumoren kommt die schonende Protonentherapie zum Einsatz.

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Wie wirkt die Ionentherapie?

Bei der Ionentherapie werden Protonen oder Kohlenstoffionen verwendet, also die positiv geladenen Atome aus Wasserstoff oder Kohlenstoff. Diese haben den Vorteil, dass sie ein völlig anderes Eindringverhalten in das Gewebe aufweisen als etwa Photonen oder Elektronen, die bei einer herkömmlichen Strahlentherapie mit Röntgenstrahlung eingesetzt werden. Bei der konventionellen Strahlentherapie geben Photonen und Elektronen bereits beim Eintritt in den Körper ihre Strahlungsenergie ab. Das bedeutet, dass auch gesundes Gewebe vor und hinter dem Tumor zwangsläufig geschädigt wird. Die Wirkung von Ionenstrahlung ist hingegen energieabhängig:  So entfalten Protonen und Kohlenstoffionen das Maximum ihrer Wirkung erst im gewünschten Zielgebiet. Anders gesagt: Kurz vor ihrem Stillstand geben sie den größten Teil ihrer Energie ab und haben die stärkste Wirkung. Dieser Zustand wird auch als Bragg-Peak bezeichnet.

Durch diese spezielle Energieabgabe der Teilchen ist es möglich, die Strahlendosis genau im Tumor abzugeben und gleichzeitig gesundes Gewebe zu schonen. Die Tumor-DNA wird dabei so stark beschädigt, dass es zu keiner weiteren Zellteilung kommen kann und das Wachstum des Tumors gestoppt wird. Um den Tumor vollständig zu zerstören sind mehrere aufeinanderfolgende Bestrahlungssitzungen notwendig.

Um die hochenergetischen Protonen bzw. Kohlenstoffionen gezielt auf bösartige Krebszellen zu lenken werden sie zu einem kompakten Ionenstrahl gebündelt. Dabei werden die Ionen im kreisförmigen Teilchenbeschleuniger auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit gebracht. Der so erzeugte Ionenstrahl kann mit einer Präzision von etwa einem halben Millimeter auf den zu behandelnden Tumor gerichtet werden. Der Protonen- bzw. Kohlenstoffionenstrahl unterscheidet sich insoweit, dass Kohlenstoffionen die drei- bis fünffache biologische Wirksamkeit aufweisen. Dabei versteht man unter relativen biologischen Wirksamkeit (RBW) das Verhältnis zwischen der Energiedosis einer Referenzstrahlung, die einen bestimmten biologischen Effekt (biologische Strahlenwirkung) erzeugt, und der Dosis einer zu vergleichenden Strahlung, die den gleichen biologischen Effekt zeigt. Die Bestrahlung mit Kohlenstoffionen wird daher vor allem bei besonders strahlenresistenten Tumoren und Tumoren mit schlechter Sauerstoffversorgung verwendet.

Wie läuft die Ionentherapie ab?

Die Behandlung mit Ionenstrahlung unterscheidet sich im Ablauf kaum von einer konventionellen Strahlentherapie. Der Ionenstrahl kann millimetergenau fokussiert werden. Aus diesem Grund ist die genaue Planung wichtig. Zu Therapiebeginn werden zunächst CT-Bilder des Tumors und der betroffenen Körperregion erstellt. Auf diese Weise entsteht ein digitales Abbild des Patienten. Dazu wird der Patient millimetergenau in Position gebracht (gelagert). Es ist wichtig, dass der Patient bei jeder Bestrahlungssitzung die exakt gleiche Position einnimmt.

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Anhand der CT-Bilder kann nun ein individueller Bestrahlungsplan für jeden Patienten erstellt werden. Dafür wird der Tumor dreidimensional dargestellt und digital in einzelne Schichten unterteilt. Anschließend wird jeweils die exakte Strahlendosis und dauer errechnet, die eingesetzt werden muss, um den Tumor Punkt für Punkt zu zerstören. Die Bestrahlungsplanung ist sehr zeitintensiv und kann mitunter bis zu zwei Wochen in Anspruch nehmen. Um sicher zu stellen, dass der Tumor getroffen und umliegendes Gewebe nicht geschädigt wird, wird der Patient millimetergenau gelagert. Hierfür kommen verschiedene Immobilisierungshilfen, wie individuell angefertigte Thermoplastmasken und Vakuummatratzen, zum Einsatz.

Bei der  Bestrahlung selbst  tastet nun der Ionenstrahl den Tumor Punkt für Punkt ab und appliziert die berechnete Strahlendosis. Ähnlich wie bei einer Röntgenaufnahme spürt der Patient hierbei nichts, die Behandlung ist vollkommen schmerzfrei.  Die einzelnen Bestrahlungsfraktionen werden täglich wiederholt, wobei der gesamte Behandlungszeitraum zwischen drei und sieben Wochen beträgt.

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Für wen eignet sich die Ionentherapie?

Die Ionentherapie ist eine komplementäre Therapiemethode zur Krebsbehandlung. Europaweit gibt es aktuell vier Zentren, eines davon in Niederösterreich, in dem die kombinierte Therapie mit Protonen und Kohlenstoffionen angewandt wird. Patienten werden in der Regel von ihrem behandelnden Arzt darüber informiert, ob die Ionentherapie in ihrem speziellen Fall eine Behandlungsoption darstellt.

Die Ionentherapie eignet sich besonders für Tumore, die mit der herkömmlichen Strahlentherapie nur schwer oder gar nicht behandelbar sind. Auch bei der Behandlung von Kindern wird mehr und mehr auf die Therapie mit Protonen gesetzt, da ihre präzise Anwendung das Risiko einer späteren Neuerkrankung (Sekundärmalignom) reduziert. Außerdem ist die Ionenstrahlung für das sich noch in Entwicklung befindende Gewebe bei Kindern und Jugendlichen deutlich schonender als die konventionelle Strahlentherapie. Dies kann unter anderem auch das Spätfolgerisiko für Hormon- und Wachstumsstörungen mindern.

Die Ionentherapie mit Protonen oder Kohlenstoffionen findet u.a. bei folgenden Tumoren Anwendung:

Welche Nachteile hat die Ionentherapie?

Für die Bestrahlung mit Ionen wird ein kreisförmiger Teilchenbeschleuniger benötigt, weshalb diese Therapieform technisch relativ aufwendig ist. Die Behandlungskosten pro Patient sind im Durchschnitt höher als bei einer herkömmlichen Strahlentherapie. Derzeit gibt es weltweit nur wenige Zentren, die diese Therapieform anbieten.

In Österreich werden die Behandlungskosten einer Protonen- oder Kohlenstoffionentherapie von den Krankenkassen übernommen. Voraussetzung für die Kostenübernahme ist die Empfehlung eines unabhängigen Tumorboards, etwa in
Spitälern. Die Sozialversicherung ist allerdings berechtigt, eine weitere medizinische Expertise zur Behandlungsnotwendigkeit einzuholen.

Wie sieht der Behandlungserfolg der Ionentherapie aus?

Die Ionentherapie kann oftmals die Heilungschancen für Krebspatienten erhöhen. Als wesentlicher zusätzlicher Indikator des Therapieerfolges dient zudem auch die Lebensqualität der Patienten während und nach der Therapie – gesundheitsorientierte Lebensqualität von onkologischen Patienten ist ein wichtiger neuer Parameter für langfristige Beurteilung der Therapiewirksamkeit. Dadurch können die positiven Auswirkungen der Reduktion der Bestrahlung vom gesunden Gewebe, wie es im Fall einer Ionentherapie zu erwarten ist, auch nachhaltig nachgewiesen werden.

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Autoren:

Medizinisches Review:
Prof. Dr. med. Eugen B. Hug
Redaktionelle Bearbeitung:
Mag. (FH) Axel Beer, Nicole Kolisch

Stand der medizinischen Information:
Quellen

Selby et al.: Pose estimation of eyes for particle beam treatment of tumors. In: Bildverarbeitung für die Medizin 2007. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. http://ceur-ws.org/Vol-283/p368.pdf (Online, letzter Zugriff: 03.07.2016)

https://www.klinikum.uni-heidelberg.de/Klinische-Forschergruppe-Schwerionentherapie-KFO-214.139812.0.html (Online, letzter Zugriff: 03.07.2016)
 

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