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Anwendung von nukleare Sonden und Ionenstrahlen in der Medizin

Derzeit gibt es in Deutschland Einrichtungen zur Behandlung von Augentumoren mit 70 MeV-Protonenstrahlen am HMI, Berlin, und zur Behandlung von tieferliegenden Tumoren mit Schwerionenstrahlen, speziell mit 12C (260 MeV/u), an der GSI, Darmstadt.

In der modernen Strahlentherapie versucht man, die therapeutisch notwendige Dosis auf den Tumor zu konzentrieren und dabei das angrenzende gesunde Gewebe möglichst wenig zu belasten. Die physikalischen Eigenschaften schwerer geladener Teilchen erleichtern die Verwirklichung dieses Ziels in entscheidender Weise: Ihre auf Grund des elektronischen Energieverlusts deponierte Dosis in Abhängigkeit von der Eindringtiefe zeigt eine zur in der konventionellen Strahlentherapie verwendeten Röntgen- und Elektronenstrahlung inverse Tiefendosisverteilung: Statt eines exponentiellen Abfalls finden wir bei Protonen nach dem Eintritt eine geringe Eintrittsdosis, gefolgt von einem leicht ansteigenden Plateau. Ihre Reichweite in Gewebe ist durch ihre Eintrittsenergie exakt bestimmt. Kurz vor dem Ende der Reichweite, im so genannten Bragg-Peak, ist die Dosis stark überhöht. Nach dem Peak fällt sie, je nach Eindringtiefe, innerhalb weniger Millimeter schnell auf Null. Eine ähnlich scharfe Begrenzung finden wir lateral. Es gelingt deshalb schon mit einer relativ einfachen, passiven Formung des Strahlenfeldes, d.h. einer lateralen Begrenzung durch Blenden und einer distalen durch die Wahl der Energie, die erforderliche Dosis erheblich besser auf das Tumorvolumen zu konzentrieren als mit konventioneller Röntgenstrahlung. Insbesondere können empfindliche Organe in der Nahe des Tumors vollständig von der Strahlung verschont werden. Die radiobiologische Wirksamkeit von Protonen ist nicht sehr verschieden von Elektronen- oder γ-Strahlung, so dass man auf etablierten Dosiswirkungsbeziehungen aufbauen kann. Mit der Protonentherapie verbindet man daher die etablierte radiotherapeutische Wirkung konventioneller Strahlung mit der scharfen Lokalisierbarkeit einer Dosis mit schweren geladenen Teilchen.

Quelle: Erforschung kondensierter Materie mit nuklearen Sonden und Ionenstrahlen an Großforschungsanlagen in Deutschland - Status und Perspektiven

Mikroskopieren und Tomographieren mit Ionen

Physik mit Ionenstrahlen - Innovative Forschung in Deutschland

LIPSION®, die Leipziger Hochenergie-Ionen-Nanosonde, stellt verschiedene analytische Methoden zur Verfügung, die eine ortsaufgelöste Haupt- und Spurenelementanalyse und auch ultrastrukturelle Untersuchungen im Mikrometer- und Submikrometerbereich ermöglichen. Die Anwendungen sind vielfältig, wobei Fragestellungen aus Biologie und Medizin einen großen Teil der Untersuchungen ausmachen. [mehr]
Wie Zellen auf Strahlung reagieren

Physik mit Ionenstrahlen - Innovative Forschung in Deutschland

Die Bestrahlung von lebenden Gewebe- und Blutzellen mit Ionen und Neutronen ist eine wichtige Methode in der Strahlenbiologie. Hiermit ist es möglich, Wirkung und Risiko von Teilchenstrahlung aus der natürlichen Umweltradioaktivität (Radongas, Kosmische Strahlung) und in kerntechnischen Anlagen und Forschungsinstituten abzuschätzen. Zunehmend werden Protonen und 12C-Ionen auch erfolgreich in der Krebstherapie eingesetzt. [mehr]
Photonen hoher Energie heilen Augentumoren

Physik mit Ionenstrahlen - Innovative Forschung in Deutschland

Tumoren des Auges stellen für den Therapeuten eine große Herausforderung dar. Die häufigste Untergruppe, das Aderhaut-Melanom, gefährdet als bösartiger Tumor nicht nur das Sehvermögen, sondern kann über Metastasen auch tödlich sein. In Deutschland treten etwa 500 bis 600 Neuerkrankungen pro Jahr auf. [mehr]
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