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HZDR entdeckt 1_2012

entdeckt 01.12 TITEL WWW.Hzdr.DE Jedes Jahr erkranken über 450.000 Menschen in Deutschland an Krebs. Eine Zahl, die in den nächsten Jahren aufgrund der älter werdenden Bevölkerung noch weiter ansteigen wird. Weltweit arbeiten Forscherinnen und Forscher an besseren, schnelleren und kostengünstigeren Diagnose- und Therapie- möglichkeiten. So wird auch im Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf Krebsforschung betrieben. Schwerpunkte sind neue radioaktive Arzneimittel für die Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen sowie innovative Verfahren zur Bild- gebung auf Molekülebene. Außerdem konzentrieren sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die Weiter- entwicklung und Erprobung von Laser-Technologien für die Protonenstrahl-Therapie. Schonende Behandlung dank präziser Strahlen Protonenstrahlung ist im Gegensatz zu Röntgenstrahlung prä- ziser und dadurch deutlich unschädlicher für das den Tumor umgebende Gewebe. Während Röntgenstrahlen auf ihrem gesamten Weg vom Eintritt in den Körper bis zum Tumor und darüber hinaus Energie abgeben, können Protonen millimeter- genau auf den Tumor ausgerichtet werden. Nur dort entfalten sie ihre Kraft und schädigen die Tumorzellen. Das verringert das Risiko von Folgetumoren, die aus gesunden, aber durch die Bestrahlung geschädigten Zellen entstehen können. Die Protonentherapie kommt heute vor allem bei Patienten mit tief liegenden Geschwüren oder Tumoren im Kopf oder Rü- ckenmark zum Einsatz. Das Problem: Die Protonentherapie ist nur an wenigen Standorten – in Deutschland bis jetzt nur in München und Heidelberg – möglich. Der Bau und der Betrieb der großen Anlagen kosten Summen im dreistelligen Millio- nenbereich. Laser kostengünstiger Die Lösung: Schafft man es, die Protonen statt auf meter- langen Bahnen auf nur wenigen Millimetern auf Geschwin- digkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, verringert das die Größe der Anlagen um ein Vielfaches. Und damit auch die Kosten. In seiner kürzlich veröffentlichten Doktorarbeit, die von Thomas Cowan als Professor an der TU Dresden und Direktor des Instituts für Strahlenphysik im HZDR betreut wurde, hat sich Trevor Burris-Mog genau damit beschäftigt. „Wir untersuchen die Möglichkeit, Hochintensi- tätslaser statt herkömmlicher Beschleuniger für die Beschleu- nigung der Protonen einzusetzen“, erklärt er. Um einen Tumor im menschlichen Körper überhaupt zu erreichen und dort ihre zerstörerische Wirkung entfalten zu können, müssen die beschleunigten Protonen eine Energie von rund 200 Mega- Elektronenvolt (MeV) – das entspricht rund zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit – aufweisen. Das schafft bis jetzt kein Laser; das Maximum liegt derzeit bei rund 67 MeV. „Zukünftige Laser werden aber auf jeden Fall die notwendigen Energien erreichen“, ist sich Burris-Mog sicher. Doch das allein reicht nicht, betont der Physiker. Denn um die Strahlung zielgerich- tet zum Patienten zu bringen, sind bis jetzt tonnenschwere Magnetsysteme notwendig, die sehr viel Platz einnehmen, eine aufwändige Abschirmung benötigen und sehr teuer sind. Bis jetzt. Denn die Rossendorfer Forscher und ihre Kollegen vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt und dem Helmholtz-Institut Jena haben eine neue Lösung gefunden. Statt großer schwerer Elektromagnete, die ein statisches Magnetfeld von rund einem Tesla zur Verfügung stellen, verwendet die Forschergruppe kleinere und leichtere Magnetspulen, die Felder von bis zu 25 Tesla schaffen. Diese Felder leben nur ganz kurz – gerade mal ein paar Millisekunden Protonenoptik: Die Protonenoptik benötigt weniger als zwei Meter Platz. Hier werden die vom Laser beschleunigten Protonen mit Hilfe von gepulsten Magneten umgelenkt und fokussiert.

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