Praktikum am ” GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ...

FAIR Synchrotrons
Gesellschaft für Schwerionenforschung
Planckstr. 1
D-64291 Darmstadt Praktikumsbericht GSI
ist aber nicht annähernd perfekt, noch ist sie besonders gewebefreundlich dem Tumor
nahe gelegenen Gebieten gegenüber. Da die Energie der Strahlen nach dem Körpereintritt
reziprog zur Eindringtiefe verläuft, wird die meiste Energie bereits an Haut und
äußeren Regionen freigesetzt. Dies senkt nicht nur die Therapiechancen sondern es ist
auch äußerst schädlich für das äußere Gewebe. Deshalb wurde bei der herkömmlichen
Strahlentherapie nicht immer von einer Stelle bestrahlt, sondern von allen Raumwinkeln,
sodass sich die Strahlen im Tumor treffen und das äußere Gewebe wenigstens ein
wenig geschont wird.
Diese Umstände könnten schon bald Vergangenheit sein. In klinischen Studien bei
der GSI wurde die hohe Effizienz der Tumortherapie durch Ionenstrahlen deutlich.
Diese haben den Vorteil, dass sie ihre Energie hauptsächlich gezielt nach einer gewissen
Eindringtiefe abgeben (siehe Grafik 11), die durch ihre Geschwindigkeit variabel ist. So
wird umliegendes Gewebe geschont und der Tumor erhält höhere Strahlungsdosen als
bisher. So konnte eine 90%-ige Überlebenschance (selbst bisher totgeweihter Patienten)
erreicht werden, ein Vielfaches der Therapiechance der Röntgenstrahltherapie. Obwohl
grundsätzlich jeder Ionenstrahl zu dieser Leistung in der Lage ist, so nimmt man für
diese Ionentherapie meist 14 C-Ionen, da Kohlenstoff biologisch abbaubar ist und bei
Nachstrahlungen des C analysiert werden kann, ob und wieviel Tumor man getroffen
hat.
Diese Therapie wird auf 3 Wochen verteilt in 10 Sitzungen abgehalten. Zwar könnte
man auch den ganzen Tumor auf einmal bestrahlen, mit hoher Wahrscheinlichkeit
würde der Patient dabei aber einen Schock erleiden und die Therapie nicht überleben.
Bisher wurden die Therapie nur an Gehirntumoren angewandt, da bei Tumoren an anderen
Stellen des Körpers noch ein Fixierungsproblem besteht, das bei Gehirntumoren
mit speziell angefertigten Masken bereits gelöst wurde (Grafik 12). Mittlerweile wurde
die Behandlung an die Universitätsklinik in Heidelberg ausgelagert, wo extra eine kleine
Beschleunigeranlage gebaut wurde, sodass in Zukunft eine Weiterentwicklung und eine
solche Behandlung für ein größeres Spektrum an Patienten möglich erscheint.
7 Beschleunigerphysik
Der einfachste Beschleuniger ist eine Oszillographenröhre, siehe Grafiken 13 und 14.
Hier werden von einer Glühkathode Elektronen freigesetzt, die von einer Anode angezogen,
also beschleunigt, werden. Hier gilt für die gewonnene Energie:
W = q ∗ ∆U.
Diese Anordnung ist für eine effektive Nutzung des Teilchenstrahls jedoch nicht gut
geeignet, da hiermit u.A. keine relativistischen Energien erreicht werden können und
das einmalige Durchlaufen dieser Strecke sehr uneffektiv wäre.
Setzt man jedoch mehrere röhrenartige Anode-Kathode-Paare hintereinander, sog.
Drift Tubes, und lässt, während die Teilchen innerhalb der Röhre sind, das Feld umkehren,
erreicht man auch mit mäßiger Spannung recht schnell hohe Energien (siehe
Grafik 15). Da die Teilchen innerhalb der Röhren kein elektrisches Feld erfahren, werden
sie durch das Umpolen nicht abgebremst. Diese Funktionsweise nutzt der LINAC,
der Linear Accelerator, aus. Dies hat auch für die Experimente den großen Vorteil,
dass Teilchen, die das Feld nicht bei höchster Spannung passieren, nicht so stark beschleunigt
oder sogar kurz etwas abgebremst werden, sodass Teilchenpakete entstehen,
8 31. July 2009