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11.02.14 KREBSDIAGNOSTIK

Deutschlands erster "ambulanterBeschleuniger"In Berlin geht in einer Praxis für Krebsdiagnostik und -therapie ein Mini-Zyklotron in Betrieb. Dieser Beschleuniger dient der Herstellung vonTumormarkern für die Positronen-Emissions-Tomografie.Von Norbert Lossau

Teilchenbeschleuniger lassen sich zu vielen verschiedenen Zwecken nutzen. Da gibt es zum einendie kilometerlangen unterirdischen Ringbeschleuniger à la Cern, die man benötigt, um neueTeilchen zu entdecken – wie beispielsweise das nobelpreisschwere Higgs-Boson.

Andere Beschleuniger haben die Aufgabe,intensive Röntgenstrahlung zu erzeugen, diesich dann als brillante Lichtquelle in zahlreichenBereichen der Forschung nutzen lässt. Solchesogenannten Synchrotrons dienen unteranderem zur Strukturbestimmung von

komplizierten Biomolekülen.

Deutschlands größtes Synchrotron steht in Hamburg beim Desy (Deutsches ElektronenSynchrotron). Auch die sogenannten Freie-Elektronen-Laser, mit denen sich etwa Filme vonschnellen chemischen Reaktionen aufnehmen lassen, sind letztlich spezielle Teilchenbeschleuniger.

Zyklotrons für die DiagnostikFür die medizinische Diagnostik sind wiederum andere Teilchenbeschleuniger von Bedeutung.Mithilfe sogenannter Zyklotrons werden spezielle radioaktive Isotope hergestellt, die bei einembildgebenden Verfahren namens PET zum Einsatz kommen.

PET steht für Positronen-Emissions-Tomografie, wobei Positronen die Antiteilchen der negativgeladenen Elektronen sind.

Die PET kommt unter anderem in der Krebsdiagnostik zum Einsatz. Die Grundidee besteht darin,dem Patienten eine Substanz (Tumortracer) zu verabreichen, die sich im Krebsgewebe anreichert.

In den Molekülen dieser Substanz sind radioaktive Atome eingebaut – zum Beispiel Fluor-18 –, diebei ihrem Zerfall ein Positron aussenden.

Nützliche "Vernichtungsstrahlung"Dieses Positron trifft im Körper unmittelbar auf ein Elektron, mit dem zusammen es zerstrahlt.Elektron und Positron sind schlagartig weg.

Ihre Masse und Energie wird in Gammastrahlung umgesetzt – und zwar in zwei Gamma-Teilchen,die exakt in entgegengesetzte Richtung abgestrahlt werden.

Physiker sprechen hier übrigens von "Vernichtungsstrahlung" – weil eben Materie vernichtet und inStrahlung umgewandelt wird.

Aus der Detektion dieser Strahlen wird also mithin je Zerfall eine Linie durch den Körper festgelegt.Viele solcher Linien können dann ein Bild des betreffenden Organs beziehungsweise eines Tumorszeichnen.

Ihre Schnittlinien liegen nämlich in der betreffenden Körperregion. Ein Computer kann daraus eindreidimensionales Abbild für die Diagnose berechnen.

Wettlauf mit der ZeitEin Problem der PET besteht darin, dass die Halbwertszeiten der verwendeten Positronenstrahlerrecht kurz sind und man innerhalb von wenigen Stunden nach dem Erzeugen der radioaktivenIsotope die Untersuchung durchführen muss. Sonst sind schon wieder alle Tracer-Atome zerfallen.

Außerdem müssen ja zwischenzeitlich die strahlenden Isotope noch chemisch in jene Moleküleeingebaut werden, die dem Patienten verabreicht werden.

Da Zyklotrons natürlich nicht in jeder Klinik, geschweige denn jeder onkologischen Praxis zurVerfügung stehen, ist daher eine ausgeklügelte Logistik notwendig, sodass die zeitkritischenSubstanzen rechtzeitig vom Ort ihrer Produktion zum Ort der diagnostischen Anwendung gelangenkönnen.

Erstes ambulantes Zyklotron in DeutschlandIn Berlin geht nun das erste "ambulante Zyklotron" Deutschlands in Betrieb. Dieser kleineTeilchenbeschleuniger befindet sich also im niedergelassenen Bereich, einer Praxis fürKrebsmedizin, in der Diagnostik und Therapie angeboten wird.

Darin werden Wasserstoffionen (Protonen) beschleunigt und dann auf ein Target geschossen. Trifftbeispielsweise ein Proton auf ein Sauerstoffatom (O-18), so wird dieses in den PositronenstrahlerFluor-18 umgewandelt.

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Foto: picture-alliance/ ZB

Patient in einem Positronen-Emissions-Tomografen (PET). Das rote Laserlicht dient vor der eigentlichen Untersuchung demrichtigen Positionieren des Kopfes im Scanner. Hier soll eine Aufnahme des Gehirns gemacht werden.

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