Die Protonen- und Schwerionenbestrahlung zur Tumorbehandlung hat eine Geschichte von über einem Jahrhundert seit der Entdeckung dieser Ionenstrahlen. Protonen- und Schwerionenstrahlen haben gegenüber Röntgenstrahlen deutliche Vorteile bei der physikalischen Dosisverteilung der Strahlung. Nach dem Eindringen in ein Medium wird die Energie des Strahls in einer bestimmten Tiefe plötzlich freigesetzt und bildet einen Bereich hoher Dosis, bekannt als das „Bragg-Peak“-Phänomen. Daher können Protonen- und Schwerionenstrahlen das gesunde Gewebe um den Tumor besser schützen. Die relative biologische Wirksamkeit (relative biological effectiveness, RBE) von Protonenstrahlen ist etwas höher als die von Röntgenstrahlen, etwa das 1,1- bis 1,2-fache. Derzeit ist das hauptsächlich in der klinischen Strahlentherapie verwendete Schwerion der Kohlenstoffion. Kohlenstoffionenstrahlen haben eine stärkere tumorzerstörende Wirkung, mit einem RBE von 2 bis 3 im Vergleich zu Röntgenstrahlen, besonders wirksam gegen strahlenresistente Tumoren (wie hypoxische Tumorzellen). Das Sauerstoff-Effizienz-Verhältnis (oxygen enhancement ratio, OER) beträgt etwa 2, was niedriger ist als bei Röntgenstrahlen mit etwa 3. Weltweit gibt es derzeit 128 Protonenzentren und 17 Schwerionenzentren. Bis 2024 wurden weltweit mehr als 350.000 Patienten mit Protonen und mehr als 50.000 mit Schwerionen behandelt. Das Protonen-Schwerionen-Zentrum des Tumorhospitals der Shanghai Fudan Universität ist das erste Protonen- und Schwerionenstrahlungszentrum in China und hat im Mai 2015 offiziell den Betrieb aufgenommen. In den vergangenen 11 Jahren wurde die Technologie der Protonen- und Kohlenstoffionentherapie von Grund auf aufgebaut und teilweise technisch verbessert. Klinische technische Normen für die Protonen- und Kohlenstoffionentherapie verschiedener Tumoren wurden etabliert. Bis Mai 2026 wurden insgesamt 9.317 Patienten behandelt, wobei 75 % der Patienten eine Dosisaufschaltung mit Kohlenstoffionen oder Röntgen-/Protonenstrahlen plus Kohlenstoffionenstrahlen erhielten. Klinische Behandlungsergebnisse zeigen, dass die Kohlenstoffionentherapie bei rezidivierendem Nasopharynxkarzinom, glioblastom, nicht operablem lokal fortgeschrittenem Pankreaskarzinom wirksamer ist als die Röntgenbestrahlung. Bei frühem und lokal fortgeschrittenem nicht-kleinzelligem Lungenkarzinom, primärem Leberkrebs und lokal begrenztem Prostatakarzinom ist die Wirksamkeit der Kohlenstoffionentherapie vergleichbar mit der der Röntgenbestrahlung, jedoch mit deutlich weniger strahlenbedingten Nebenwirkungen. Die Kosten für Protonentherapie-Geräte und deren Betrieb sind relativ hoch, weshalb die Protonentherapie kurzfristig die Röntgenbestrahlung nicht ersetzen kann. Mit sinkenden Gerätepreisen wird die Protonentherapie jedoch die Hauptentwicklungslinie in China sein. Die Kohlenstoffionentherapie ist eine sich entwickelnde Technologie, die noch nicht vollständig ausgereift ist und weitere Forschung in Strahlenbiologie und klinischer Anwendung erfordert, aber sie zeigt bereits eine deutlich bessere Wirksamkeit als die Röntgenbestrahlung sowie strahlenbiologische Vorteile gegenüber der Protonentherapie. Daher sind Kohlenstoff- und andere Schwerionen ein vielversprechender Entwicklungstrend in der Tumorstrahlentherapie. Aufgrund der hohen Investitionen kann diese Therapie derzeit nur in wenigen großen Krankenhäusern angeboten werden und wird kurzfristig nicht zur Hauptströmung in der Tumorbehandlung werden.

Tumor;Proton;Schwerion;Radiotherapie;Vorteile;Perspektiven