EPFL und CERN entwickeln «revolutionäre» Hadronentherapie-Maschine

Hadronentherapie kann Tumore viel gezielter behandeln als herkömmliche Strahlentherapie. Die Crux: Es braucht dafür riesige, hochkomplizierte Maschinen, von denen es bisher nur zwei gibt auf der Welt. Die ETH Lausanne (EPFL) präsentiert nun ein viel kompakteres Gerät.

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Screenshot aus dem Demonstrationsvideo für das Hadronentherapie-Portal GaToroid: Hellblau im Zentrum des blaugrünen Magneten-Kranzes der Patient, grau der Hadronenstrahl, der von den Magneten an die präzis richtige Stelle gelenkt wird. (EPFL/CERN)

Screenshot aus dem Demonstrationsvideo für das Hadronentherapie-Portal GaToroid: Hellblau im Zentrum des blaugrünen Magneten-Kranzes der Patient, grau der Hadronenstrahl, der von den Magneten an die präzis richtige Stelle gelenkt wird. (EPFL/CERN)

EPFL/CERN
(sda)

Die beiden bisherigen Maschinen im deutschen Heidelberg und im japanischen Chiba sind so gross wie vierstöckige Gebäude und hunderte Tonnen schwer. Ausserdem hochkomplex: Die Magnete, welche die geladenen Teilchen an die genau richtige Stelle im Patienten lenken, müssen mit einer Präzision von fünf Haaresbreiten um den Patienten rotieren - «ein unglaublich komplexes Stück Ingenieurskunst», heisst es in einer Mitteilung vom Freitag.

Die gemeinsame Doktorandenforschung von Cern und EPFL hat nun zur Entwicklung einer Alternative geführt, einer Maschine, die nicht nur kleiner, sondern auch weniger komplex ist als herkömmliche Hadronentherapie-Portale. Das GaToroid genannte Gerät kann dadurch die Segnungen der Hadronentherapie für mehr Kranke zugänglich machen.

Der Trick mit der Verkleinerung

Enrico Felcini, der im Rahmen seiner Doktorarbeit in Angewandter Supraleitung unter der Leitung von Bertrand Dutoit, dem Leiter der Gruppe für Angewandte Supraleitung an der EPFL, Mitschöpfer ist der neuen Maschine, formuliert es so: «Die Idee von GaToroid ist es, mit Hilfe von toroidalen supraleitenden Magneten eine Maschine zu haben, die wie ein MRT aussieht, so dass wir anstelle eines riesigen rotierenden Magnetarms, der sich um den Patienten herum bewegt, etwas Kreisförmiges haben, das sich mit dem Patienten im Inneren in einem stabilen Zustand befindet. (...) Anders als bei einem MRT taucht der Patient nicht in das Magnetfeld ein, sondern wird durch die Spulen umschlossen.»

Breites Spektrum an Know-How erforderlich

Felcini fühlt sich, wie er sagt, geehrt, dass er bei der Entwicklung des GaToroid mitwirken durfte: «Mein Cern-Mentor Luca Bottura ist der 'Yoda-Meister' der Magnete, und es war erstaunlich, mit ihm zusammenzuarbeiten.» GaToroid habe die Integration verschiedener Aspekte der Physik und Technik erfordert, wie etwa Supraleitung, Strahloptik, Mechanik, Kryogenik, Vakuum und Qualifikation für die Therapie. «Ich habe mich insbesondere auf den Entwurf der supraleitenden Spulen und die Integration von Magnettechnik und Strahldynamik durch Teilchenverfolgung konzentriert.»

Gegenwärtig wird an der Konstruktion des ersten Demonstrationsmodells gearbeitet. Es wird um den Faktor 3 verkleinert, mit dem Ziel, den nächsten Schritt zu tun und im nächsten Jahrzehnt eine Maschine in Originalgrösse zu bauen.

Video: https://bit.ly/3dQZlML