Die Wissenschaftler entwickelten ein neuartiges Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Reichweite des Protonenstrahls und zeigten dessen Gültigkeit für die Anwendung am Patienten. Protonen besitzen für die Krebstherapie besonders günstige Eigenschaften: Sie geben bei richtig gewählter Ausgangsenergie den Großteil ihrer Energie im Tumor ab und kommen kurz darauf zum Stillstand. Damit wird gesundes Gewebe optimal geschützt. Diese Wirkung kommt aber nur voll zum Tragen, wenn die positiv geladenen Wasserstoffkerne exakt an der richtigen Stelle im Körperinneren stoppen.
Dafür müssen die Eigenschaften des vor dem Tumor liegenden Gewebes so genau wie möglich bestimmt werden. Denn das Gewebe bestimmt, wie stark der Protonenstrahl bei seinem Weg durch den Körper abgebremst wird. In der Regel erfolgt die Analyse der Gewebeeigenschaften anhand einer aus zahlreichen Schnittbildern zusammengesetzten Computertomographie-Aufnahme. Die Grundlage für die neuen Berechnungen war die seit 2015 eingesetzte Dual-Energy-Computertomographie. Sie liefert jeweils zwei CT-Aufnahmen, die mit unterschiedlichen Röntgen-Energien erzeugt werden. Daraus lassen sich erheblich mehr Informationen über die Zusammensetzung von Geweben gewinnen als vorher.
Mithilfe der DECT-Aufnahmen von 50 Patienten mit Hirn-oder Prostatatumor konnte nun gezeigt werden, dass bei der bisherigen Berechnungsmethode der Reichweite des Protonenstrahls klinisch relevante Abweichungen auftreten können. „Die Protonen dringen bei tiefliegenden Tumoren etwa vier Millimeter weiter in den Körper ein, als es unsere bisherigen Berechnungen voraussagen“, erklärt Dr. Christian Richter, Leiter der Gruppe „Hochpräzisionsstrahlentherapie“ am OncoRay-Zentrum und am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf.