Ein Modulator aus dem 3D-Drucker für hocheffiziente Strahlentherapie
Ein wichtiger Schritt im Kampf gegen Krebs: Mit der neuen FLASH-Therapie könnte in naher Zukunft eine deutlich schonendere Bestrahlung von Patientinnen und -patienten möglich werden. Mit kurzen intensiven Blitzen ionisierender Strahlen wird das Tumorgewebe effektiv behandelt, es schädigt das umliegende, gesunde Gewebe jedoch deutlich geringer als bei der konventionellen Bestrahlung und eröffnet damit den Radioonkologen ein neues therapeutisches Fenster. GSI, THM und Varian entwickeln gemeinsam einen per 3D-Druck hergestellten Modulator, der dabei hilft, Dosis und Reichweite des Lichtblitzes exakt an den Tumor anzupassen.
In der herkömmlichen Strahlentherapie und auch in der Protonen- und Ionentherapie werden die Patient:innen bei den Behandlungen in der Regel jeweils eine Minute oder länger bestrahlt. Dabei wird das umliegende gesunde Gewebe entsprechend in Mitleidenschaft gezogen. Die Idee der FLASH-Bestrahlung ist, stattdessen mit einem extrem kurzen, intensiven Lichtblitz zu arbeiten: Die Bestrahlung des Tumors dauert nur wenige hundert Millisekunden oder sogar noch kürzer. Das verringert die Nebenwirkungen und vergrößert das therapeutische Fenster. In einer Vielzahl präklinischer Studien wurde dies bereits nachgewiesen.
Um die dafür notwendige Leistung aufzubringen, müssen die klinischen Teilchenbeschleuniger, die den Lichtblitz produzieren, allerdings auf höchster Stufe arbeiten. Mit einer technischen Hürde: Die herkömmliche Therapie mit beschleunigten Teilchen erfolgt als sogenanntes Rasterscanning. Dabei werden die Strahlen in ihrer Intensität präzise moduliert und mit schnellen Magneten exakt über den Tumor geführt. Das muss jedoch sequenziell in 30 bis 60 Energieschüben geschehen.
FLASH arbeitet aber ja mit nur einem Energieschub. Um die Bestrahlung trotzdem an das Tumorvolumen anpassen zu können, haben das GSI, die Technische Hochschule Mittelhessen (THM) und das zu Siemens Healthineers gehörende kalifornische Unternehmen Varian einen sogenannten patientenspezifischen 3D-Range-Modulator (3D-RM) entwickelt, der in der gegebenen Zeit von einigen Millisekunden ein vergleichbares Ergebnis erzielt wie das Rasterscanning. Dieses kompakte, mit hochwertigen 3D-Druckern hergestellte Modul besteht aus vielen pyramidenförmigen Grundstrukturen mit mikroskopisch präzise definierten Konturen. Der 3D-RM wird für jeden Patienten und jede Patientin individuell hergestellt und der Form des Tumors exakt angepasst. Er wird in der Beamline vorgeschaltet, bevor die Partikel den Körper erreichen.
In den Protonentherapiezentren in Delft und Aarhus wurde das System zu Forschungszwecken gemeinsam erfolgreich installiert.
Beteiligte Partner
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
- Technische Hochschule Mittelhessen (THM)
- Varian, ein Unternehmen von Siemens Healthineers aus Palo Alto, Kalifornien
Weitere Details
Mehr Informationen zur Technologie und Methodik?
