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11.05.2004 | Grundsteinlegung für den Bau einer Klinikanlage zur Krebstherapie mit schweren Ionen

Modell: Nickl & Partner, Architekten GmbH

Modell der geplanten Schwerionenklinik

Grundriss der Klinikanlage

Grundriss der Klinikanlage

A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Behandlungsplatz am Beschleuniger

 

Am 12. Mai 2004 findet die Grundsteinlegung für den Bau einer neuartigen Klinikanlage zur Krebsbehandlung mit schweren Ionenstrahlen in Heidelberg statt. Dieses Ereignis ist ein entscheidender Schritt vom Pilotprojekt bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Richtung klinische Nutzung der Therapie. Damit kann in Zukunft eine große Zahl von Patienten mit inoperablen Tumoren von dieser Behandlung profitieren.

Die Klinikanlage entsteht auf dem Gelände der Radiologischen Universitätsklinik in Heidelberg und wird voraussichtlich 2007 mit dem Patientenbetrieb beginnen. Jährlich können dort 1000 Patienten mit schweren Ionen bestrahlt werden. Die Kosten für die Errichtung der Klinik von 72 Millionen Euro werden zu gleichen Teilen vom Bund und der Radiologischen Universitätsklinik getragen.

Für den Bau und die Inbetriebnahme der Bestrahlungstechnik ist die GSI verantwortlich. Zum einen ist das die Beschleunigeranlage, bestehend aus einem 5 Meter langen Linearbeschleuniger und einem daran anschließenden Ringbeschleuniger (Synchrotron) mit 20 Metern Durchmesser, die die benötigten Kohlenstoff-Ionen auf bis zu 50 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Zum anderen sind dies drei Bestrahlungsplätze, die sich dadurch auszeichnen, dass der weltweit einmalige Rasterscanner den beschleunigten Ionenstrahl millimetergenau und dreidimensional über jedes beliebig geformte Tumorvolumen rastert (das so genannte intensitätsgesteuerte Rasterscanverfahren). Zwei Bestrahlungsplätze entstehen mit horizontaler Strahlführung, ähnlich wie der zurzeit bei der GSI eingesetzte, an dem hauptsächlich Patienten mit Kopftumoren behandelt werden. Ein weiterer erhält eine um den Patienten drehbare Strahlführung, mit der Tumoren auch in anderen Körperregionen, wie zum Beispiel dem Rumpfbereich, zugänglich werden. Für diese weltweit erste scannende Gantry für schwere Ionen wurde ein Teil des Prototyps bei GSI erfolgreich erprobt.

Die Therapie mit Ionenstrahlen bei der GSI ist gemeinsam von GSI, dem Deutschen Krebsforschungszentrum, dem Universitätsklinikum Heidelberg und dem Forschungszentrum Rossendorf entwickelt worden. Basierend auf den langjährigen physikalischen, biologischen und technischen Vorarbeiten der GSI haben die Kooperationspartner in einem Pilotprojekt eine medizinische Bestrahlungseinheit an der Beschleunigeranlage der GSI in Darmstadt aufgebaut. Nach vierjähriger Bauzeit konnte dort 1997 mit der Bestrahlung der ersten Patienten begonnen werden. Bisher sind in Darmstadt mit dieser Methode über 200 Patienten mit inoperablen Tumoren im Kopf-, Hals- und Hüftbereich mit sehr großem Erfolg behandelt worden. Auch in Zukunft werden Patienten bei der GSI bestrahlt – mindestens so lange, bis die neue Klinikanlage in Heidelberg in Betrieb geht.

Die Therapie mit Ionenstrahlen zeichnet sich einerseits durch sehr hohe Heilungsraten von über 90 Prozent aus. Andererseits sind die beobachteten Nebenwirkungen äußerst gering. Nur in Einzelfällen wurden leichte Hautrötungen oder leichte Schleimhautreizungen festgestellt. Der Grund liegt in der hohen biologischen Wirkung von Ionenstrahlen und ihrem günstigen Dosisprofil, das eine hohe Dosis am Ende ihrer Reichweite aufweist. Über eine Beschleunigeranlage werden die Ionen auf eine sehr hohe Geschwindigkeit gebracht und in den Tumor geschossen. Der Rasterscanner erlaubt die punktgenaue Bestrahlung komplex geformter Tumore, auch in der Nähe von Risikoorganen, wie zum Beispiel dem Hirnstamm oder dem Sehnerv. So werden den Tumorzellen irreparable Schäden zugefügt und gleichzeitig das umliegende gesunde Gewebe stark geschont. Die Patienten kommen in der Regel zur ambulanten Behandlung; ein stationärer Aufenthalt im Krankenhaus ist nur in Ausnahmefällen nötig.

Weltweit gibt es nur noch zwei weitere Einrichtungen für die Therapie mit Ionenstrahlen in Japan. Die Bestrahlungstechnik unterscheidet sich erheblich von der bei der GSI und in der neuen Klinikanlage. Das intensitätsgesteuerte Rasterscanverfahren wird dort nicht eingesetzt, was zu einer höheren Belastung des gesunden Gewebes und zu stärkeren Nebenwirkungen bei den Patienten führt.

Nach über zwanzig Jahren physikalischer und biologischer Grundlagenforschung am Ionenbeschleuniger der GSI und einem erfolgreich durchgeführten Pilotprojekt wird nun mit dem Bau der Klinikanlage ein wichtiger Schritt vollzogen, um ein Ergebnis aus der Grundlagenforschung in eine breite Routine-Anwendung zu überführen. Schätzungen zufolge könnten allein in Deutschland jährlich etwa 10.000 Patienten von dieser Therapieform profitieren.

Eine präzise Bestrahlung komplex geformter Tumoren erlaubt das bei GSI entwickelte und erstmals in der Strahlentherapie eingesetzte Rasterscanverfahren. Der Schwerionenstrahl wird mit Hilfe von Magnetfeldern seitlich abgelenkt und die Eindringtiefe über die Energie der Ionen von Puls zu Puls eingestellt. Zur Intensitätsregelung verweilt der Strahl so lange auf jedem Punkt, bis die berechnete Solldosis erreicht ist. Es stellt eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu herkömmlichen Bestrahlungsmethoden dar.
Film zum Rasterscanverfahren

Firmenprofil:

Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt ist ein vom Bund und dem Land Hessen finanziertes Forschungszentrum der Grundlagenforschung. Der Bau und Betrieb von Beschleunigeranlagen sowie die Forschung mit schweren Ionen sind Aufgabe der rund 850 Mitarbeiter. Jährlich kommen über 1.000 Wissenschaftler denen die GSI, ihrer Aufgabe entsprechend, den Zugang zur ihren Forschungsanlagen ermöglicht. Die GSI verfügt über eine hervorragende und weltweit einmalig Beschleunigeranlage für Ionenstrahlen. Das Forschungsprogramm der GSI umfasst ein breites Spektrum, das von Kern- und Atomphysik über die Plasma- und Materialforschung bis hin zur Tumortherapie reicht. Die wohl bekanntesten Resultate sind die Entdeckung von sechs neuen chemischen Elementen mit den Ordnungszahlen 107 - 112 und die Entwicklung einer neuartigen Tumortherapie mit Ionenstrahlen. Mit diesen und einer Vielzahl anderer wissenschaftlicher Resultate nimmt die GSI eine international führende Position in der Forschung mit Ionenstrahlen ein. Bis 2012 soll bei GSI ein neues internationales Beschleunigerzentrum für die Forschung mit Ionen- und Antiprotonenstrahlen entstehen. Dort sollen grundlegende bisher ungelöste Fragen vom Aufbau der Materie und der Entwicklung des Universums beantwortet werden.

Weitere Informationen unter:  GSI


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Modell der geplanten Schwerionenklinik
Grundriss der Klinikanlage
Behandlungsplatz am Beschleuniger
Das Bild zeigt ein Modell der geplanten Schwerionenklinik in Heidelberg.
Grundriss der geplanten 60 m x 70 m großen Klinikanlage in Heidelberg. Die Anlage besteht aus einem Linearbeschleuniger und einem Ringbeschleuniger, an den sich drei Behandlungsräume anschließen.
Das Bild zeigt den Behandlungsplatz am Beschleuniger der GSI, an dem die klinischen Studien zur Tumortherapie mit schweren Ionen durchgeführt werden. Um den Tumor exakt zu bestrahlen, wird der Kopf des Patienten mit Hilfe einer Maske fixiert.
Modell: Nickl & Partner, Architekten GmbH
A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH