RINECKER PROTON THERAPY CENTER
PROHEALTH AG RINECKERGÄSTEHAUS AM RPTC RINECKERPROHEALTH COMPLETE CARE SERVICE RINECKERCHIRURGISCHE KLINIK DR. RINECKER
DAS DEUTSCHE PROTONEN THERAPIE-ZENTRUM
> Home > Protonentherapie > Bestrahlung mit Protonen > Eigenschaften von Protonenstrahlen
TEILEN   
   DRUCKEN

Eigenschaften von Protonenstrahlen

Mithilfe von Zyklo- oder Synchrotronen auf 60 % der Lichtgeschwindigkeit (180.000 km/s entsprechend 250 MeV kinetische Energie) beschleunigte Protonen dringen ca. 38 cm in den Körper ein. Dabei geben sie zunächst nur relativ wenig Energie an die durchquerten molekularen Elektronenwolken ab (niedriger Ionisationsgrad), werden aber doch gebremst, siehe Abbildung 1.

Je langsamer die Partikel werden, desto höher die abgegebene Energie und die Abbremsung. Dies führt zu einer „Energieexplosion” am Ende der Teilchenbahn, über bei monoenergetischen Partikeln charakteristischerweise 1 - 4 Millimeter Gewebetiefe, genannt Bragg-Peak. Vor dem Tumor ist im Gegensatz zur Röntgenbestrahlung bei Protonen die Dosis niedriger und nicht höher, hinter dem Tumor bleibt der Patient strahlungsfrei! Dieses physikalische Phänomen erlaubt durch Einstellung der Tiefe des Bragg-Peaks durch Beeinflussung der erzeugten Partikelgeschwindigkeit, die Tiefendosis millimetergenau „dreidimensional” in den Tumor zu zielen und das Nutz-/Schadensstrahlungsverhältnis vorteilhaft umzukehren. Der Bragg-Peak ist so scharf, dass er über den Tumor durch Variation der Teilchengeschwindigkeit „hinweggestrichen” werden muss. Abbildung 2 zeigt die entstehende Dosisverteilung für einen ausgedehnten Tumor: Auch dann bleibt die Erniedrigung der vor dem Tumor abgegeben Dosis erhalten, nach dem Tumor tritt wiederum keine Strahlung mehr auf.

 

Abbildung 3 ist ein direkter Vergleich einer Protonen-Ortsdosisverteilung zu der Röntgen-Ortsdosisverteilung der Abbildung 4.

 

Die das Gewebe penetrierenden Protonen geben – am Ende ihrer Eindringtiefe im Bragg-Peak – ähnliche Energiemengen an die Moleküle ab – zumeist an den Wasserstoff des Zellwassers – wie Photonen (Röntgen). Die Wirkung ist in beiden Fällen die gleiche: die Abspaltung von Elektronen. Das Gewebe „vergisst” anschließend den Grund – Proton oder Photon (Röntgen) – für die Abspaltung und die resultierende Ionisation. Die bei beiden Strahlungen identische, bei Protonen aber besser „gezielte” Ionisation wirkt als Zellgift, wie in Abbildung 5 dargestellt. Die Identität der biologischen Wirkungen beider Strahlungsarten erlaubt die Nutzung der gesamten klinischen Empirie für Röntgenstrahlen aus über 100 Jahren Strahlentherapie-Erfahrung und gestattet es, die klinische Erfahrung bezüglich der Dosis von Röntgen auf Protonen zu übertragen.

Durch Anwendung von Protonenstrahlen anstelle von Röntgenstrahlen können gleichzeitig die nebenwirkungsbegrenzten therapeutischen Tumordosen erhöht, die Schadensdosen im gesunden Gewebe jedoch verringert werden. Die nun nicht mehr zweidimensionale (durch seitliche Bündelung), sondern mit Protonen jetzt dreidimensionale Zielbarkeit der Strahlen führte in der klinischen Praxis zu einer Verringerung der Schadensdosis im gesunden Gewebe von z. B. 43 bis zu 78 %, je nach Tumorgeometrie.

Die Abbildungen 6 und 7 zeigen Vergleiche von Dosisverteilungen am jeweils selben Patienten. Dabei ist links die konventionelle Röntgenbestrahlung gezeigt und rechts der Bestrahlungsplan mit Protonen. Die feine innere Linie umgrenzt jeweils das Zielgebiet, d. h. den Tumor; die Farben drücken die deponierte Ortsdosis aus.

Zur besseren Ansicht klicken Sie bitte auf das jeweilige Bild.

Röntgen   Protonen

Linke Spalte (Röntgen): Abgebildet sind zwei verschiedene Perspektiven eines Röntgentherapieplans für einen Nasenrachen-Rezidivtumor mit Bestrahlung aus mehreren Einstrahlrichtungen. Die konventionelle Bestrahlung mit Röntgen resultiert in einer inakzeptablen Dosisbelastung der gesunden Umgebung. Hier werden die Speicheldrüsen stark geschädigt.


Rechte Spalte (Protonen): Im Vergleich zum Röntgenplan demonstriert der dargestellte Protonentherapieplan die Überlegenheit der dreidimensionalen Zielbarkeit unseres Verfahrens. Die Belastung der gesunden Umgebung des Tumors wird minimiert, wodurch eine Behandlung mit hoher Dosis im Tumor und damit die Heilung des Patienten ermöglicht wird.

Röntgen   Protonen

Linke Spalte (Röntgen): Abgebildet sind drei verschiedene Perspektiven eines Röntgentherapieplans für einen Patienten mit einem Lungentumor. Die Bestrahlung erfolgt aus mehreren Richtungen. Beide Lungenflügel werden mit der Röntgentherapie stark belastet.

Rechte Spalte (Protonen): Im Vergleich zum Röntgenplan demonstriert der dargestellte Protonentherapieplan die Überlegenheit der dreidimensionalen Zielbarkeit unseres Verfahrens. Die justierbare Eindringtiefe der Protonenstrahlen erlaubt erst die hohe Schonung des Herzens und der gesunden Lunge.


Patienten-Hotline

+49 (0) 89 660 680

Montag bis Freitag von

8.00 bis 18.00 Uhr

Protonen-News

Am Paul Scherrer Institut (PSI) (Radioonkologisches Department Prof. Dr. D. C. Weber) in der...

VIDEO

Das RINECKER PROTON THERAPY CENTER – Einmalig in Europa. Jetzt ansehen.

Protonentherapie – Neue Chance bei Krebs. Jetzt ansehen.