Teilchenbeschleuniger

Veröffentlicht von: Onmeda-Redaktion (20. Oktober 2015)

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Teilchenbeschleuniger dienen dazu, kleinste geladene Teilchen durch elektrische Felder extrem zu beschleunigen. Die so erzeugte energiereiche Strahlung kommt in der Medizin zur Behandlung verschiedener gutartiger und bösartiger Erkrankungen (Krebs) zum Einsatz.

Teilchenbeschleuniger sind also ein wichtiger Bestandteil der Strahlentherapie und Radioonkologie. In den hierbei verwendeten Anlagen findet die Beschleunigung mithilfe rasch wechselnder elektrischer Felder innerhalb eines Magnetfeldes statt: Entsprechend bezeichnet man sie als Wechselspannungsbeschleuniger (bzw. Hochfrequenzbeschleuniger, HF-Beschleuniger). Es besteht aber auch die Möglichkeit, Teilchen mit einem unveränderlichen (statischen) elektrischen Feld zu beschleunigen: Ein Beispiel für einen solchen Gleichspannungsbeschleuniger in der Medizin ist die Röntgenröhre.

Die zur Strahlentherapie verwendeten Teilchenbeschleuniger beschleunigen die Teilchen mit wechselnden elektrischen Feldern in geraden oder kreisförmigen Bahnen. Entsprechend unterteilt man sie in:

  • Linearbeschleuniger und
  • Kreisbeschleuniger (bzw. Ringbeschleuniger).

Die in der Medizin am häufigsten eingesetzten Teilchenbeschleuniger sind Linearbeschleuniger, die zur Erzeugung der künstlichen Strahlung Elektronen verwenden. Die Geräte sind weitgehend automatisiert und lenken die künstliche Strahlung zielgenau auf den Bereich des Körpers, der bestrahlt werden soll.

Je nach Anwendungsgebiet kann man dabei entweder direkt die beschleunigten Elektronen – also die Elektronenstrahlung – nutzen oder mit ihrer Hilfe eine andere Strahlung – eine sogenannte Sekundärstrahlung – erzeugen. Hierzu ist es nötig, die Elektronen im Gerät plötzlich abzubremsen: Dadurch entstehen hochenergetische Photonen.

  • Die Photonenstrahlung (auch als ultraharte Röntgenstrahlung oder Röntgenbremsstrahlung bezeichnet) dringt tiefer ins Gewebe ein und kann somit auch tiefer liegende Tumoren (z.B. in der Lunge) erreichen,
  • während die Elektronenstrahlung (auch Beta-Strahlung genannt) nur geringfügig ins Gewebe eindringt und deshalb zur oberflächlicheren Bestrahlung geeignet ist.

Meist kommen Teilchenbeschleuniger zum Einsatz, um bösartige Tumoren wie Lungenkrebs zu bestrahlen. Diese Behandlung ergänzt – je nach vorliegender Krebserkrankung – die operative Krebstherapie sowie die Chemo- und Immuntherapien. Neben bösartigen Erkrankungen setzen Ärzte Beschleuniger aber auch ein, um beispielsweise bestimmte Gelenkerkrankungen wie die Gelenkentzündung (Arthritis) und Gelenkverschleiß (Arthrose) zu behandeln. Wie oft und mit welcher Intensität die Bestrahlung nötig ist, richtet sich nach der jeweiligen Erkrankung.