Die Protonentherapie gehört als eine schonende Form der Strahlentherapie zu den weltweit anerkannten und bevorzugten radiotherapeutischen Behandlungsmethoden und setzt sich immer mehr durch. Die Protonenstrahlen werden seit mehr als fünfzig Jahren in der Medizin eingesetzt. Protonentherapie also eine bereits bewährte Form der Strahlentherapie, bei der der Tumor zielgenau mit Protonenstrahlen bestrahlt wird. So wird das umliegende Gewebe nicht oder nur wenig belastet, und die Nebenwirkungen und Risiken werden minimiert. Der Mehrwert und das hohe Potential der Protonentherapie liegen in den exakt beschriebenen und messbaren, physikalischen Eigenschaften der Protonen. Ein wirkungsvoller medizinischer Einsatz ist allerdings nur mit einer Spitzentechnologie möglich.

Protonen oder Photonen?

Ein Problem der Strahlentherapie und jeglicher ionisierender Bestrahlungsmaßnahmen ist einerseits die gewünschte Zerstörungswirkung des Zielfeldes – des Tumors – und gleichzeitig die unerwünschte krankheitserregende Wirkung in den mitbestrahlten Zellen des gesunden Gewebes. Die Gefahr der Entstehung von sekundären Karzinomen und weiteren Strahlenkrankheiten versucht die EU-Strahlenschutzrichtlinie von 2014 zu minimieren, in dem sie vorschreibt, dass die Strahlungsdosis außerhalb des Zielvolumens so niedrig zu halten ist, wie dies mit Berücksichtigung des Behandlungsziels möglich ist. Die tumorvernichtende Gesamtdosis der Strahlung verteilt man in Fraktionen, wodurch man gute Verträglichkeit erreicht und das Risiko der unerwünschten Nebenwirkungen und Komplikationen mindert. Die strahlentherapeutischen Maßnahmen unterscheiden sich in den physikalischen Eigenschaften der Strahlen und somit im Wirkungsgrad.

Vergleich von konventioneller Strahlentherapie mit Photonen und Strahlentherapie mit Protonen (hier Bestrahlung des craniosacralen Systems im Kindesalter).

Protonenstrahlen

Die Beschleunigung, die Richtung, die Eindringtiefe der Protonen kann im Unterschied zu den Röntgenstrahlen (Photonen) sehr exakt im voraus berechnet werden. Die gleiche physikalische Strahlendosis entfaltet bei verschiedenen Strahlenarten unterschiedliche biologische Wirksamkeit. Der große Vorteil der elektrisch positiv geladenen Protonen gegenüber den herkömmlichen energiereichen Photonen (Röntgenstrahlen, Gamma-Strahlen) ist die physikalische Eigenschaft, dass die meiste Energie erst beim Stoppen im Tumor, an der sog. Bragg-Spitze (Bragg Peak), abgegeben wird. Im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie (Photonen, Elektronen) zeigen die hochenergetischen Protonenstrahlen eine viel dichtere Energieabgabe (Hoch-LET-Effekt) direkt in den Tumorzellen, die somit vernichtet werden. Somit können auch tief gelegene Tumore erreicht werden, ohne dass das gesunde Gewebe in der Umgebung des Tumors wesentlich beschädigt wird. Vor dem Tumor werden gesunde Zellen durch die Protonenstrahlen weniger geschädigt, hinter den Tumor dringen keine Protonenstrahlen mehr ein und somit entstehen keine kollateralen Schäden. Der Körper wird bei gleicher Dosis wesentlich weniger belastet als bei einer konventionellen Strahlentherapie mit Photonenstrahlen. Die Hoch-LET (linearer Energietransfer)-Strahlung der Protonen zeigt noch einen weiteren biologischen Vorteil: sie wirkt in den langsam wachsenden und wenig durchbluteten Tumoren, die gegenüber der konventionellen Photonenstrahlen eine Resistenz zeigen. Die Protonenbestrahlung ist auch im Falle des Wiederautretens der Krebserkrankung für Behandlung von bereits bestrahlten Tumoren möglich.

Die Therapieergebnisse und Erfahrungen mit der Protonenbestrahlung bestätigen, dass bei vielen Diagnosen (wie z. B. bei den Tumoren im Kopf- und Halsbereich, bei tiefliegenden Tumoren) die Chance auf vollständige Heilung sehr hoch ist.
Der therapeutische Effekt der Protonenstrahlen ist größer als bei modernen Verfahren mit Photonenstrahlen. Die Protonentherapie kann allerdings nicht bei allen Tumoren und Diagnosen eingesetzt werden.

Protonenbestrahlung ist eine dreidimensionale Bestrahlung mit Protonen (Atomkerne des Wasserstoffes). Die meiste Strahlenenergie wird an der Zielstelle im Tumor abgegeben, das umliegende gesunde Gewebe bleibt geschont und der therapeutische Effekt ist größer. Die Patienten profitieren von einer höheren Strahlendosis im Tumor, geringeren Nebenwirkungen und besseren, nachhaltigeren Heilungschancen.

Photonenstrahlen

Photonen sind energetische Elementarteilchen, deren Strahl eine hohe Durchdringungskraft hat. Die deponierte Energie nimmt mit zunehmender Tiefe langsam in Form der Exponentialkurve ab.

Konventionelle Bestrahlung (Röntgenstrahlen) ist eine zweidimensionale Bestrahlung mit Photonen. Die Bestrahlung aus vielen Richtungen durch computergestützte Strahlungdosierung (IMRT-intensity modulated radiotherapy), Tomotherapie, Rapid Arc-Geräte, Cyberknife-Geräte etc. ermöglicht eine gute Fokussierung der Strahlen auf den Tumor. Aber auch eine Vielfeldbestrahlung des Tumors mit Röntgenstrahlen kann nicht verhindern, dass das gesunde Gewebe mit einer sehr hohen Dosis mitbestrahlt wird, oft mit einer wesentlich höheren Dosis als für den Tumor bestimmt ist. Die für den Tumor wirksame Dosis muss – um die Schäden am gesunden Gewebe und Organen zu minimieren – niedriger gehalten werden.