Wirkung von Protonen

Protonen sind Elementarteilchen, die eine positive Ladung tragen. Daher können sie in Magnetfeldern abgelenkt, gebündelt und zu einem gewünschten Strahl geformt werden. Die Protonen haben, im Gegensatz zu den heute in der Strahlentherapie eingesetzten Photonen, im Körper eine ganz bestimmte, exakt begrenzte Eindringtiefe. Photonen geben die grösste Dosis unmittelbar nach dem Eindringen in den Körper ab. Dadurch wird das gesunde Gewebe stark mitbestrahlt.

Die Reichweite der Protonen hängt von ihrer Anfangsgeschwindigkeit und dem Material ab, das sie abbremst. Zwischen Körperoberfläche und Stopp-Punkt absorbiert das Material nur eine relativ geringe Dosis, und die Protonen verlieren dadurch kontinuierlich an Geschwindigkeit. Am Ende ihrer Reichweite stoppen sie und geben ihre grösste Dosis ab. So entsteht ein Dosis-Maximum, die Bragg-Spitze. Dahinter fällt die Dosis innerhalb von Millimetern auf null ab.

Die Protonen deponieren die höchste Strahlendosis also direkt im Tumor, als Fleck oder Spot, und belasten das gesunde Gewebe zwischen Körperoberfläche und Tumor deutlich weniger als Photonen.

In der Grafik rechts ist dieser Dosisverlauf für einen einzelnen dünnen Bleistiftstrahl von Protonen dargestellt. Der untere Teil des Bildes zeigt auch, dass die Protonen vor dem Zielvolumen eine wesentlich kleinere Dosis abgeben als Photonen. Hinter dem Zielvolumen wird das Gewebe durch Photonen stark mitbestrahlt, mit Protonen gar nicht.