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13.12.2007 | Zehn Jahre erfolgreiche Krebstherapie mit Ionenstrahlen an der GSI

Hohe Heilungsraten und geringe Nebenwirkungen / Therapie steht kurz vor der Marktreife

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Krebstherapie-Behandlungsplatz

A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Behandlungsplatz am Beschleuniger

 

Am 13. Dezember vor genau zehn Jahren wurde zum ersten Mal ein Patient mit einem Tumor an der Schädelbasis durch Ionenstrahlen an der GSI behandelt. Mit dem weltweit einmaligen Verfahren wurden seitdem 400 Patienten bestrahlt. Die Bilanz ist äußerst viel versprechend: Heilungsraten von über 90 Prozent und sehr geringe Nebenwirkungen. Nun steht die Therapie kurz vor einer breiten klinischen Anwendung. Das Heidelberger-Ionentherapie-Zentrum HIT, eine für die Therapie mit Ionenstrahlen maßgeschneiderte Anlage, wird nächstes Jahr in Betrieb gehen. HIT ist für die Behandlung von mehr als 1.000 Patienten pro Jahr maßgeblich von der GSI entwickelt worden. Sie ist ein erster Schritt für eine breite Patientenversorgung im klinischen Routinebetrieb. Im Rahmen eines Lizenzvertrages der GSI mit Siemens Medical Solutions sind derzeit weitere Anlagen dieser Art im Bau bzw. in Planung.

Die Behandlung mit Ionenstrahlen ist ein sehr präzises, hochwirksames und gleichzeitig sehr schonendes Therapieverfahren. Ionenstrahlen dringen in den Körper ein und entfalten ihre größte Wirkung erst tief im Gewebe, dort wo sie in einem nur stecknadelkopfgroßen Bereich stecken bleiben. Sie können so gesteuert werden, dass Tumoren bis zur Größe eines Tennisballs Punkt für Punkt millimetergenau bestrahlt werden können. Das umliegende gesunde Gewebe wird weitgehend geschont. Das Verfahren eignet sich vor allem für tiefliegende Tumore in der Nähe von Risikoorganen, wie z.B. dem Sehnerv oder dem Hirnstamm.

Ionen sind elektrisch geladene Atome. Bei der Behandlung an der GSI werden Ionen des Kohlenstoffatoms verwendet. Damit sie ins Tumorgewebe eindringen können, werden sie in den mehreren hundert Meter langen Beschleunigeranlagen der GSI auf sehr hohe Geschwindigkeiten, etwa 50 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, gebracht. Die Beschleunigeranlagen müssen dafür vielfach durchlaufen werden, sodass der insgesamt in nur wenigen Sekunden zurückgelegte Weg der Ionen etwa 50.000 Kilometer beträgt, bevor sie in den Tumor geschossen werden.

Die Behandlung an der GSI geschieht unter medizinischer Leitung der Radiologischen Universitätsklinik Heidelberg. In den ersten abgeschlossenen klinischen Studien wurden Patienten mit Tumoren an der Schädelbasis behandelt. Nachfolgende Beobachtungen über fünf Jahre haben gezeigt, dass das Wachstum der bestrahlten Tumore, je nach Art des Tumors, bei 75 bis 90 Prozent der Patienten gestoppt werden konnte. Nur in sehr seltenen Fällen traten behandlungsbedürftige Nebenwirkungen auf. Aufgrund der überzeugenden Ergebnisse ist die Therapie für mehrere Indikationen inzwischen als Heilverfahren anerkannt. In neuen noch nicht abgeschlossenen Studien werden Patienten mit Tumoren an der Wirbelsäule und mit Prostatakrebs behandelt.

In der Regel kommen die Patienten an 20 aufeinander folgenden Tagen zu einer etwa 30-minütigen Behandlung. Dank der geringen Nebenwirkungen kann die Behandlung ambulant durchgeführt werden. Ein stationärer Aufenthalt im Krankenhaus ist nicht nötig.

Im Moment gibt es neben dem Behandlungsplatz an der GSI nur in Japan die Möglichkeit einer Therapie mit Ionenstrahlen. Die präzise punktgenaue Bestrahlung ist dort jedoch nicht möglich. Im Hinblick auf Präzision bei der Bestrahlung und Schonung des gesunden Gewebes ist das bei GSI entwickelte und bei HIT zum Einsatz kommende Bestrahlungsverfahren deutlich überlegen.

Um die neue Methode einer größeren Patientenzahl im klinischen Routine-betrieb zugänglich zu machen, baut die Universitätsklinik Heidelberg unter zentraler Mitwirkung der GSI das Heidelberger-Ionentherapie-Zentrum HIT. Denn die Beschleunigeranlage der GSI, die außerdem für Grundlagenforschung in der Kern- und Atomphysik genutzt wird, ist für einen klinischen Routinebetrieb nicht geeignet, u.a. ist sie überdimensioniert.

HIT ist hingegen eine für die Therapie mit Ionenstrahlen maßgeschneiderte Anlage, die nächstes Jahr in Betrieb genommen wird. HIT wird damit die erste marktreife Anlage für die Therapie mit Ionenstrahlen. Bei Behandlungskosten von etwa 20.000 Euro werden dort über 1000 Patienten pro Jahr behandelt werden.

HIT besteht aus einer kompakten Beschleunigeranlage und drei daran angeschlossenen Behandlungsplätzen, die eine optimale Auslastung der Beschleunigeranlage ermöglichen. Zwei Behandlungsplätze sind direkte Weiterentwicklungen der an der GSI verwendeten Technik. Dort kommen erstmalig kooperierende Roboter zur Positionierung der Patienten und der digitalen Röntgendiagnostik in die klinische Anwendung. Ein dritter Behandlungsplatz ist ebenfalls weltweit einzigartig. Er besitzt ein drehbares Strahlführungssystem für Ionenstrahlen, eine so genannte Gantry, welche aus einem bei der GSI entwickelten Prototypen hervorgegangen ist. Diese erlaubt es, den Ionenstrahl aus jeder beliebigen Richtung in den Körper des Patienten zu lenken, was die Behandlungsmöglichkeiten erheblich erweitert.

Die Anlage des HIT wurde von der GSI maßgeblich entwickelt. Mehr als 40 Patente sind aus diesen Entwicklungen hervorgegangen. Im Rahmen eines Kooperationsvertrags mit der GSI bietet Siemens Medical Solutions Therapieanlagen nach dem Vorbild von HIT schlüsselfertig auf dem Medizinmarkt an. Die erste Anlage am Universitätsklinikum in Gießen und Marburg befindet sich bereits im Bau.

Weitere Informationen

Film zum Rasterscanverfahren

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.


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Krebstherapie-Behandlungsplatz
Behandlungsplatz am Beschleuniger
Schematischer Aufbau des Krebstherapie-Behandlungsplatzes bei GSI
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 bestrahlen zu können, muss der Kopf des Patienten fixiert werden.
GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH
A. Zschau/GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH