Beschleuniger

Prinzip

Stand: 28. April 2011Autor: Onmeda-Redaktion

Von wenigen Forschungsaufgaben abgesehen werden in der Medizin Elektronen auf Energien von circa 20 MeV (20x10⁶ Elektronenvolt) beschleunigt. Dies geschieht heute meist in geraden Beschleunigerröhren, daher trägt diese Beschleuniger-Form auch den Namen Linearbeschleuniger. Im Gegensatz zum Linearbeschleuniger gibt es auch Beschleuniger-Formen, bei denen sich die Teilchen auf einer Kreisbahn bewegen; diese heißen entsprechend Kreis- oder Ringbeschleuniger. Ein sogenanntes Betatron ist ein typischer Kreisbeschleuniger, der früher auch zu strahlentherapeutischen Zwecken diente. Mittlerweile haben allerdings die Linearbeschleuniger die Kreisbeschleuniger bei der Behandlung von Krebserkrankungen zahlenmäßig abgelöst.

In einem Beschleuniger entsendet eine sogenannte Glühkathode Elektronen in ein luftleeres Beschleunigungsrohr. Hier werden diese Teilchen mithilfe eines Magnetfelds beschleunigt. Streufolien und Blenden sorgen dafür, dass sich diese Elektronenstrahlung auffächert und optimal auf das gewünschte Bestrahlungsfeld trifft, in dem sich zum Beispiel eine Krebsgeschwulst befindet. Elektronenstrahlung dringt nicht tief ins Köpergewebe ein und bietet sich daher für die Behandlung oberflächlicher Tumoren an.

Die Strahlentherapie mit einem Beschleuniger kann allerdings auch eine andere Form der Strahlung nutzen: die Photonenstrahlung – als sogenannte ultraharte Röntgenstrahlung beziehungsweise Röntgenbremsstrahlung. Letztere Bezeichnung deutet dabei das zugrundeliegende Prinzip bereits an: Die beschleunigten Elektronen prallen auf eine Metallfolie, ihr abruptes Abbremsen erzeugt die Strahlung. Auch hier richten Blenden am Beschleuniger die Strahlung auf die zu behandelnde Körperregion aus. Die Photonenstrahlung dringt dabei tiefer ins Gewebe ein als Elektronenstrahlung. Sie eignet sich deshalb für die Behandlung von Tumoren im Innern des Körpers.

Die "Menge" der verabreichten Strahlung (Energie- bzw. Äquivalentdosis) wird in der Einheit Gray angegeben. Die Höhe der Dosis sowie deren Verteilung im Körper des Patienten ermittelt der Arzt in Zusammenarbeit mit einem Medizinphysiker an einem speziellen Planungsrechnersystem. Die für eine Heilung oder zumindest Linderung notwendige Dosis erhält der Patient in der Regel nicht auf einmal. Dazu ein Beispiel: Unterzieht sich ein Patient mit Lungenkrebs einer Strahlentherapie mit heilender (kurativer) Absicht, beträgt die eingestrahlte Dosis üblicherweise 60 bis 70 Gray. Diese Gesamtdosis erhält der Betroffene verteilt auf Einzeldosen von etwa 2 Gray an 5 Tagen pro Woche über einen Zeitraum von 6 Wochen.

Die sogenannte Energiedosisleistung, die ein Beschleuniger erzeugt, beträgt etwa 6 Gray pro Minute. Ein Linearbeschleuniger kann aufgrund seiner Konstruktion zwar erheblich höhere Dosisleistungen erzeugen, diese sind dann allerdings nicht für strahlentherapeutische Zwecke geeignet.

Viele verschiedene Sicherheitssysteme überwachen die Funktion eines Beschleunigers. Dazu gehören zum Beispiel auch Dosismessgeräte, die dafür sorgen, dass der Erkrankte keine höhere Dosis erhält als vom Arzt vorgesehen.

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