Die Protonentherapie: Eigenschaften und Wirkung

Das Ziel einer Strahlentherapie ist immer die Zerstörung der DNA in den Tumorzellen, um deren Teilungsfähigkeit und damit deren Wachstum zu stoppen. Dafür werden Energiepakete oder Teilchen in sogenannten Beschleunigern auf eine sehr hohe Energie gebracht, damit sie in das erkrankte Gewebe eindringen und dort wirken können.

Der Vorteil der Strahlentherapie: Sie erfolgt lokal und wirkt somit nur an einer bestimmten, definierten Stelle im Körper: im Tumor selbst. Das reduziert die Nebenwirkungen und unterscheidet die Strahlentherapie in ihrer Wirkungsweise von der Chemotherapie, welche systemisch und damit im gesamten menschlichen Körper wirkt.

Indem man zudem die Bestrahlungsdosis auf mehrere Bestrahlungssitzungen verteilt, werden die Nebenwirkungen noch weiter reduziert, was die Strahlentherapie verträglicher macht.

Unterschiedliche Tumoren benötigen unterschiedliche Dosierungen

Bei einer Strahlentherapie werden Energiepakete oder Teilchen in sogenannten Beschleunigern auf eine sehr hohe Energie gebracht, damit sie ins Gewebe eindringen und dort wirken können. Die Einheit der Energiedosis dabei ist das sogenannte Gray (Gy), das für die Dosierungsangabe einer Strahlenbehandlung genutzt wird.

In der Strahlentherapie verhält es sich jedoch so, dass einige Tumoren bereits durch eine niedrige Strahlendosis geschädigt werden, wohingegen andere Tumoren eine sehr hohe Dosis benötigen. Das bedeutet, dass unterschiedliche Tumoren auch unterschiedlich strahlensensibel sind. Daher sind – je nach Tumorart – unterschiedlich hohe Dosen für die Bestrahlung erforderlich.

Protonentherapie – was ist das?

Die Protonentherapie, nachfolgend auch Protonenbehandlung genannt, ist eine moderne Form der Strahlentherapie zur Behandlung von Tumoren bei Krebserkrankungen. Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften kann sie im Vergleich zur Strahlentherapie mit Photonen verschiedene Vorteile haben:

• Sie ist überaus präzise, da sich die Protonen millimetergenau auf das erkrankte Gewebe ausrichten lassen.
• Sie kann dadurch geringere Nebenwirkungen haben.
• Sie sorgt für eine effiziente Tumorbehandlung, da umliegendes gesundes Gewebe bestmöglich geschont wird.

Die Strahlentherapie mit Protonen wird seit Jahrzehnten weltweit in der Tumortherapie eingesetzt. In Deutschland aktuell an fünf Anlagen, wovon das WPE der Universitätsmedizin Essen das größte Zentrum für Protonentherapie bundesweit darstellt.

Aufgrund seiner Expertise im Bereich der Forschung sowie seiner vielfältigen Möglichkeiten hinsichtlich der Protonentherapie-Anwendung wie beispielsweise dem Pencil Beam Scanning gilt das WPE als ein angesehenes Behandlungszentrum und ist mit führend auf dem Gebiet der Protonenbestrahlung.

Wirkweise und Vorteile der Protonentherapie

Die Protonentherapie unterscheidet sich in vielen Aspekten von der konventionellen Strahlentherapie mit Photonen:

1. Geringere Energieabgabe an gesundes Gewebe

Die Behandlung mit Protonen hat den entscheidenden Vorteil, dass sie nur geringen Einfluss auf gesundes Gewebe ausübt. Der Grund dafür liegt in dem fokussierten Protonenstrahl, welcher auf seinem Weg zu den kranken Tumorzellen nur wenig Energie abgibt. Der größte Teil der Energie entlädt sich direkt am Ort des Geschehens – im Tumor selbst.

Sobald der Strahl den Tumor erreicht hat, stoppt er zudem schlagartig ab (Bragg Peak), wodurch das den Tumor umgebende gesunde Gewebe eine deutlich geringere Strahlenbelastung erfährt. Und zwar sowohl vor als auch nach dem Tumor.

Im Gegensatz dazu wird bei einer Strahlentherapie mit Photonen die Energie direkt beim Eindringen in den Körper abgegeben, wodurch gesundes Gewebe vergleichsweise mehr Strahlung erhält. Auch können Photonen hinter dem Tumor nicht direkt gestoppt werden.

2. Präzise Steuerung der Geschwindigkeit

Da Tumore unterschiedlich tief im Körper liegen können, muss der Protonenstrahl genau auf diese Tiefe eingestellt werden. Dies geschieht über die Geschwindigkeit. Je tiefer ein Tumor liegt, umso höher muss die Geschwindigkeit des Protonenstrahls sein. So kann die Eindringtiefe der Protonen exakt reguliert und der Protonenstrahl präzise und individuell auf Form und Lage des Tumors angepasst werden. Für maximale Effizienz in der Krebsbehandlung.

Damit dies berechnet werden kann, lokalisiert ein Team aus behandelnden Ärzten und Ärztinnen sowie Physikerinnen und Physikern vor der eigentlichen Protonentherapie immer die exakte Lage Ihres Tumors. Dies geschieht anhand von individuell erstellten CT- und MRT-Bildern.

Mithilfe dieser Bilder lässt sich bei der Protonenbestrahlung genau ermitteln, welche Protonengeschwindigkeit für eine erfolgreiche Bestrahlung vonnöten ist. So kann die Eindringtiefe der Protonen exakt reguliert und der Protonenstrahl präzise und individuell auf Form und Lage des Tumors angepasst werden. Für maximale Effizienz in der Krebsbehandlung.

Im klinischen Betrieb können Protonen zudem mit unterschiedlichen Energien überlagert werden (Abstoppen an unterschiedlichen Bragg Peaks). Dadurch kann selbst ein in der Tiefe ausgedehnter Tumor gleichmäßig und millimetergenau bestrahlt werden – für eine maximale Schonung des umliegenden Gewebes bei gleichzeitig maximiertem Therapieerfolg.

3. Höhere Eindringtiefe

Im Gegenzug zur konventionellen Strahlentherapie mit Photonen können Protonen deutlich tiefer in das menschliche Gewebe eindringen. Und zwar bis zu 30 cm tief. Somit können mit der Protonentherapie auch tiefliegende Tumoren effektiv und nebenwirkungsarm bestrahlt werden.

4. Schonendere Behandlung von Kindern

Gerade bei krebskranken Kindern ist es wichtig, gesundes Gewebe während der Bestrahlung bestmöglich zu schonen. Denn da Kinder sich noch im Wachstum befinden, kann ein Mitbestrahlen von gesunden Organen weitreichende Folgen nach sich ziehen:

• Durchblutungsstörungen
• Veränderungen am Zentralen Nervensystem
• Wachstums- und Stoffwechselstörungen
• Verschlechterung von Hören und Sehen
• Zahn-, Kiefer und Munderkrankungen
• Zweittumoren
• u.a.

Bei der Protonentherapie werden Nachteile in Form solcher Spät- und Langzeitfolgen auf ein Minimum reduziert. Denn die geringere Energieabgabe vor dem Tumor und die präzise Steuerung der Protonengeschwindigkeit ermöglichen es, den Kindestumor so gezielt wie möglich zu bestrahlen – für eine effiziente und schonende Behandlung mit bestmöglichen Heilungschancen. Die schonende Behandlung erleichtert dem Kind zudem die Zeit während der Strahlentherapie, da auch akute Nebenwirkungen auf ein Minimum reduziert werden. Allerdings können auch mit einer Protonentherapie nicht immer alle Nebenwirkungen vermieden werden. Bei bestimmten Konstellationen muss ggfs. abgewogen werden. 

Welche Erkrankungen können mit der Protonentherapie behandelt werden?

Bislang wurden weltweit bereits fast 300.000 Patientinnen und Patienten erfolgreich mit Protonen behandelt. Mit technischem Fortschritt und zunehmenden Investitionen wird die Protonentherapie zunehmend immer flächendeckender verfügbar und auch die Indikationen, also die Krankheitsbilder, bei denen sie eine sinnvolle Therapiealternative darstellt, nehmen stetig zu.

Insbesondere bei tief im Körper liegenden Tumoren oder Tumoren, die von wichtigen oder sensiblen Strukturen umgeben sind, wurden mit der Protonentherapie sehr gute Erfahrungen gemacht. Dazu zählen vor allem Tumoren im Kopf-, Wirbelsäulen- und Beckenbereich (also vornehmlich primäre Hirntumoren) sowie Sarkome von Schädelbasis, Gesichtsschädel, Wirbelsäule und Becken.

Eine Standardindikation für die Protonentherapie ist die Behandlung von Aderhautmelanomen. Des Weiteren sind Prostata- und Nasopharynx-Karzinome für die Behandlung mit der Protonentherapie geeignet. Bei beiden profitieren erkrankte Personen von der Genauigkeit der Protonen-Strahlentherapie, da sowohl Blase und Darm als auch Seh- oder Hörnerven bestmöglich geschont werden können.

Ähnliches gilt auch für die Hypophyse (Hirnanhangsdrüse), welche für die Produktion von Hormonen lebenslang wichtig ist. Diese kann bei Kopfbestrahlungen mit der Protonentherapie bestmöglich geschont werden.

Da das junge Gewebe von Kindern im Stadium der körperlichen Entwicklung besonders empfindlich ist, sind die zum Teil sehr jungen Patientinnen und Patienten eine überaus wichtige Zielgruppe der Protonentherapie. Hier kann mithilfe der Protonentherapie eine bestmögliche Vermeidung von Spätfolgen und Nebenwirkungen erreicht werden.

Protonentherapie und Nebenwirkungen

Eine Strahlentherapie geht immer mit gewissen Nebenwirkungen einher. Je nach Bestrahlungsgebiet können das Übelkeit und Erbrechen, aber auch Müdigkeit, Fieber und Haarausfall sein. Auch Spätfolgen wie Zweittumoren können auftreten. Umso wichtiger ist es daher, diese Nebenwirkungen auf ein absolutes Minimum zu reduzieren, wofür die Protonentherapie – je nach Indikation – meist das Mittel der Wahl ist.

Die Protonenbehandlung ist für erkrankte Personen in der Regel gut verträglich. Je nach bereits bestehender Beeinflussung durch den Tumor selbst, können Sie als Patient oder Patientin meist relativ problemlos ihrem bisherigen Alltag nachgehen, ohne durch starke Nebenwirkungen zu sehr beeinträchtigt zu sein. Dennoch können akute Nebenwirkungen auftreten, beispielsweise wenn Sie zusätzliche Medikamente einnehmen oder eine Chemotherapie erhalten. Sprechen Sie in jedem Falle immer mit Ihrem behandelnden Arzt oder Ihrer Ärztin, wenn Sie während einer Behandlung aufkommende Nebenwirkungen bei sich beobachten.