Medizin

Die Tumorbestrahlungsanlage mit einer Gesichtsmaske für eine genaue Positionierung des Patienten.

Schnelle Neutronen können für die Therapie bösartiger Geschwülste eingesetzt werden. Teilchenstrahlung weist große Unterschiede zu den in Kliniken üblicherweise zur Verfügung stehenden Strahlenarten auf, insbesondere bei der biologischen Wirksamkeit und beim Eindringen in das Gewebe. Aufgrund ihres Energiespektrums haben die am FRM II erzeugten schnellen Neutronen die höchste biologische Wirksamkeit aller derzeit zur Krebsbehandlung zur Verfügung stehenden Neutronenstrahlen; diese ist nur vergleichbar mit der Effizienz der Schwerionentherapie. Dieser Vorteil geht auf Kosten der Eindringtiefe, welche die Anwendbarkeit von schnellen Reaktorneutronen auf oberflächennahe Tumore, typischerweise Brusttumore und Melanome beschränkt. Die schnellen Neutronen werden mittels einer sogenannten Konverteranlage im Reaktorbecken erzeugt. Hierbei treffen thermische Neutronen aus dem Reaktorkern auf 2 Konverterplatten, welche U-235 enthalten, und induzieren dabei Spaltprozesse im Uran. Schnelle Neutronen mit einer mittleren Energie von 1.9 MeV werden freigesetzt und gelangen unmoderiert auf direktem Weg durch das Strahlrohr SR10 zum Bestrahlungsplatz MEDAPP.

Mit einem Fluss von etwa 3,2 × 10⁸ schnellen Neutronen cm^-2s^-1 kann eine Fläche von maximal etwa 27 cm x 20 cm bestrahlt werden. Die Form und Größe des Strahlfeldes werden durch einen Lamellenkollimator individuell an den zu bestrahlenden Tumor angepasst. Der Patient wird auf dem Bestrahlungstisch so positioniert, dass die vom Arzt markierte Tumorregion vom Neutronenstrahl abgedeckt wird. Die Bestrahlungsdauer richtet sich nach der verordneten Strahlendosis; im Allgemeinen sind es drei Minuten pro Feld. Insgesamt sind meist nur vier bis fünf Bestrahlungen pro Feld und Patient nötig. Die Verantwortung für die Therapie liegt beim Klinikum rechts der Isar (MRI), Klinik für Strahlentherapie und Onkologie; der FRM II stellt die Bestrahlung zur Verfügung.

Bereits am FRM I („Atom-Ei“) wurden von 1985 bis ins Jahr 2000 insgesamt 715 Patientinnen und Patienten mit Neutronen behandelt. Am FRM II waren es seit der Inbetriebnahme der Bestrahlungseinrichtung im Jahr 2007 131 Patientinnen und Patienten. Je nach Indikation stellen die Neutronen eine gute palliative, bei speziellen Tumoren auch eine kurative Form der Strahlentherapie dar.

Neben der Bestrahlung von Tumorpatientinnen und -patienten steht MEDAPP für eine Reihe weiterer Experimente im Bereich Life Sciences sowie für technische Anwendungen zur Verfügung. MEDAPP kann statt schneller Neutronen auch ein rein thermisches Spektrum mit besonders niedriger Beimischung höherenergetischer Neutronen zur Verfügung stellen, indem die Uran-Konverterplatten vor dem Eingang des Strahlrohrs SR10 entfernt werden; der Neutronenfluss beträgt dann etwa 2 × 10⁹ cm^-2s^-1 .

Der besonders große Strahlquerschnitt des SR10 ermöglicht die Bestrahlung von größeren Objekten, wie z.B. Gruppen von Zellkulturflaschen oder großflächigen Ätzspurfilmen. So kann z.B. die Bor-Verteilung in Dünnschicht Ganzkörper-Kryoschnitten von Mäusen und Ratten gemessen werden.