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Punktgenaue Bestrahlung von Krebspatienten

Der aus Meißen stammende Professor Christian Richter möchte am Zentrum für Strahlenforschung den Krebs noch besser bekämpfen. Dazu benötigt er KI.

Die Bestrahlung von Krebspatienten im OncoRay-Zentrum der Uniklinik Dresden ist jetzt so möglich, dass gesundes Nachbargewebe nicht mehr beschädigt wird.
Die Bestrahlung von Krebspatienten im OncoRay-Zentrum der Uniklinik Dresden ist jetzt so möglich, dass gesundes Nachbargewebe nicht mehr beschädigt wird. © Philip Benjamin

Meißen/Dresden. Im Dresdner OncoRay-Zentrum suchen etwa 80 Wissenschaftler verschiedener Fachbereiche von Biologie über Medizin bis Physik nach Lösungen, Krebszellen noch effektiver zu bekämpfen. Einer von ihnen ist Professor Christian Richter, geboren in Meißen und aufgewachsen bei Gröditz.

Physik hat ihn schon in der Schule fasziniert. Deshalb studierte er das Fach an der Technischen Universität Dresden. Als er 2006 seine Diplomarbeit anfing, nahm in Dresden das OncoRay-Zentrum seine Arbeit auf. „Das war ein Glücksfall“, so Professor Richter. Er erkannte die Möglichkeit, mit Forschern aus verschiedenen Fachbereichen an medizinischen Fragestellungen zu arbeiten.  „So eine enge Verzahnung von Wissenschaft und ärztlicher Praxis gibt es nur an sehr wenigen Stellen in der Welt“, sagt Professor Richter. 

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Kaum sind die ersten Meter zurückgelegt, ertönt lautstark diese Frage. Denn so schön das Wandern ist, ohne Picknick ist der Spaß nur halb so groß.

Dieser Umstand war es auch, der ihn vor einigen Wochen zur Annahme einer Professur in Dresden motivierte. Mit der Berufung an der Medizinischen Fakultät wird Professor Richter auch Leiter des Bereichs Medizinische Strahlenphysik im OncoRay, dem Nationalen Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie in Dresden.

Neue, innovative Verfahren soweit zu entwickeln, dass sie nicht nur auf dem Papier oder im Labor funktionieren, sondern tatsächlich dem Patienten zu Gute kommen können - das ist der berufliche Leitsatz von Professor Christian Richter. Er möchte die Bestrahlung als Behandlungsmethode bei vielen Krebsarten so optimieren, dass gesunde Nachbarzellen der Tumore möglichst unbeeinflusst bleiben, gleichzeitig aber das Tumorgewebe verlässlich zerstört werden kann. Das ist eine Herausforderung. Denn es gibt bewegliche Tumore, beispielsweise in der Lunge, die allein durch die Atmung des Patienten ihre Lage verändern. Und es gibt bei vielen Patienten mit einer Krebsdiagnose auch anatomische Veränderungen während des mehrwöchigen Therapieverlaufs, viele verlieren an Gewicht.

Professor Christian Richter, der aus Meißen stammt, arbeitet an einem Mammut-Projekt. Die Bestrahlung von Krebspatienten mit Protonen soll viel genauer und effektiver werden.
Professor Christian Richter, der aus Meißen stammt, arbeitet an einem Mammut-Projekt. Die Bestrahlung von Krebspatienten mit Protonen soll viel genauer und effektiver werden. © Stephan Wiegand

Die Bestrahlungsplanung in der Protonentherapie zu revolutionieren, ist Professor Christian Richter und seinem Team bereits gelungen. Medizinphysiker des Dresdner OncoRay-Zentrums, des Helmholtz-Zentrums Dresden Rossendorf sowie des in Heidelberg ansässigen Deutschen Krebsforschungszentrums haben ein Berechnungsverfahren entwickelt, das die Protonenreichweite im menschlichen Gewebe sehr exakt vorhersagt. Muskeln bremsen die Strahlen anders aus, als Fettgewebe oder Knochen. 

„Wir können die individuelle Gewebezusammensetzung des einzelnen Patienten viel besser berücksichtigen als mit einem konventionellen CT und damit das Abbremsen und Stoppen der Protonen genauer berechnen“, so Richter. So sei es gelungen, das Volumen des mitbestrahlten Gewebes im Umfeld von unbewegten Tumoren um bis zu 40 Prozent zu reduzieren. Richter: „Damit profitieren unsere Patienten von der genauesten Protonentherapie-Planung auf der Welt.“

Aber auch mit dem neuen Verfahren zur Therapieplanung bleibt es eine besondere Herausforderung, die Bestrahlung im Verlauf der mehrwöchigen Behandlung an anatomische Veränderungen oder Bewegungen anzupassen. „Verliert ein Patient an Gewicht, schrumpft der Tumor oder beeinflusst die Atembewegung das Bestrahlungsgebiet, muss das bei der Protonenbestrahlung berücksichtigt werden - und zwar idealerweise unmittelbar während der laufenden Behandlung“, erklärt Professor Richter.

Professor Richters Team ist es bereits gelungen, die Protonentherapie zu revolutionieren. Bei dieser Form der Krebstherapie werden positiv geladene Elementarteilchen, die Protonen, auf bis zu 180.000 Stundenkilometer beschleunigt und auf das Tumorgewebe g
Professor Richters Team ist es bereits gelungen, die Protonentherapie zu revolutionieren. Bei dieser Form der Krebstherapie werden positiv geladene Elementarteilchen, die Protonen, auf bis zu 180.000 Stundenkilometer beschleunigt und auf das Tumorgewebe g © Martin Förster

„Wir wollen die nächste Generation der Protonentherapie entwickeln und in Dresden realisieren. Sie soll die Bestrahlung beobachten, kontrollieren und in Echtzeit mit Hilfe von künstlicher Intelligenz entscheiden, ob eine sofortige Anpassung erfolgen soll.“ Das sei, räumt Richter ein, ein Mammut-Projekt. „Wir brauchen neue Lösungen für die Hardware, um die Bildgebung und die direkte Überprüfung der Bestrahlung am Behandlungsplatz zu integrieren. Gleichzeitig muss eine Software programmiert werden, damit die die Kontrolle und Anpassung der Bestrahlung sichert, und vollautomatisiert ablaufen kann. Alles muss perfekt ineinandergreifen“, so  Richter.

Dazu sind Vorarbeiten nötig.  Eine Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Integration von Magnetresonanz-Bildgebung während der Protonentherapie, eine andere mit der Überprüfung der Bestrahlung anhand von Sekundärstrahlung, sogenannter prompter Gammastrahlung.

Doch auch die herkömmliche Strahlentherapie mit Photonen wird Professor Christian Richter weiter beschäftigen – die Wissenschaftler können modernste Technik nutzen. Ein neuartiges Kombinationsgerät, welches Magnet-Resonanz-Bildgebung während der Bestrahlung mit Photonen ermöglicht, wurde gerade bewilligt. „Wir wollen unseren Patienten, auch bei der konventionellen Strahlentherapie genauso wie bei der Protonentherapie, das Beste des derzeit technisch und klinisch Möglichen bieten können.“

Lob gibt es auch vom Medizinischen Vorstand der Uniklinik Professor Michael Albrecht: "In der deutschen Hochschulmedizin gehören wir auf den Gebieten neurodegenerativer Erkrankungen, Diabetes und nicht zuletzt der Krebsmedizin als Onkologisches Spitzenzentrum zu den Top-Institutionen in Deutschland. Zu diesem Umstand tragen Wissenschaftler wie Professor Christian Richter bei."

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