Echtzeit-MRT und Photonentherapie prinzipiell machbar

Echtzeit-MRT und Photonentherapie prinzipiell machbar
Mit Hilfe eines offenen MRT-Scanners konnten Dr. Aswin Hoffmann und sein Team am OncoRay nachweisen, dass sich die Magnetresonanz-Tomographie mit einem Protonenstrahl kombinieren lässt (©HZDR / R. Weisflog)

Erstmals weltweit haben Medizinphysiker aus Dresden die MRT mit einem Protonenstrahl erfolgreich kombiniert und damit nachgewiesen: Die Kombination aus Echtzeit-MRT und Strahlentherapie mittels Photonenstrahl kann prinzipiell funktionieren.

  • Datum:
    03.12.2018
  • Autor:
    S. Schmitt (mh/ktg)
  • Quelle:
    Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Protonen als Alternative zu Photonen

Bei der Strahlentherapie mittels Photonenstrahl bringt die hochenergetische Bestrahlung auch schädliche Dosis im gesunden Gewebe vor und hinter dem Tumor ein. Eine Alternative dazu ist die Therapie mit geladenen Atomkernen, beispielsweise mit Protonen. Diese Partikel haben eine energieabhängige Eindringtiefe und geben am Ende des Strahlverlaufs ihre maximale Dosis ab. Hinter diesem sogenannten „Bragg-Peak“ wird keine Dosis deponiert. Bei der Therapie ist die Herausforderung für die Mediziner, den Protonenstrahl genau an die Form des Tumorgewebes anzupassen und umliegendes Normalgewebe maximal zu schonen. Ihr Zielvolumen wählen sie dabei vor der Behandlung anhand von CT-Bildern aus.

CT-Bildgebung nicht optimal

„Das hat verschiedene Nachteile“, erklärt Aswin Hoffmann, Medizinphysiker am Institut für Radioonkologie (OncoRay) des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf. „Erstens ist der Weichteilgewebe-Kontrast von CT gering und zweitens wird Dosis ins gesunde Gewebe abseits des Zielvolumens eingetragen.“ Hinzu kommt, dass die Protonentherapie anfälliger für Organbewegungen und anatomische Veränderungen als die Strahlentherapie mit Röntgenstrahlung ist. Bei Tumoren, die sich zum Beispiel während der Bestrahlung durch Atmung bewegen, ist die Treffsicherheit somit eingeschränkt. Die fehlende Möglichkeit, solche Bewegungen bildlich darzustellen, wird damit zum größten Hindernis für den Einsatz der Protonentherapie.

MRT-Echtzeit-Bildgebung als Ausweg

Das Ziel Hoffmanns und seines Teams: Die Protonentherapie mit der Echtzeit-Bildgebung über MRT zu integrieren. Denn anders als Röntgen- oder CT-Bilder liefert diese einen exzellenten Weichteilgewebe-Kontrast und ermöglicht kontinuierliche Bildaufnahmen während der Bestrahlung. „Während es zwei solcher Hybrid-Geräte bereits für den klinischen Einsatz in der MR-geführten Photonentherapie gibt, existieren für die Partikeltherapie bisher noch keine“, so Hoffmann. „Als das Projekt vor dreieinhalb Jahren begann, waren viele internationale Kollegen skeptisch. Sie hielten es für unmöglich, einen MRT-Scanner im Protonenstrahl zu betreiben, da es zu viele elektromagnetische Störeffekte gibt“, erläutert Hoffmann. „Mit unseren Experimenten konnten wir jedoch zeigen, dass sich ein MRT-Gerät sehr wohl im Protonenstrahl betreiben lässt. Kontrastreiche Echtzeit-Bilder und gezielte Strahlführung schließen einander nicht aus.“

Aktuell werden die nächsten Schritte des Projektes angegangen, mit dem Ziel, den weltweit ersten, klinisch einsetzbaren Prototyp für die MR-geführte Partikeltherapie zu entwickeln.