Lichtblicke für Patienten

Die Augen sind unser Fenster zur Aussenwelt und eines der wichtigsten Sinnesorgane. Sie erfassen die sichtbaren Informationen aus unserer Umwelt und leiten diese weiter an das Gehirn, das sie verarbeitet. Dadurch sehen wir, was uns umgibt und erleben die Welt dreidimensional. Gleichzeitig verständigen wir uns mit anderen Menschen über Augenkontakt und drücken mit den Augen unsere Gefühle aus. Wenn ein Auge von Krebs befallen wird, merken es die Betroffenen oftmals überhaupt nicht, weil das Gehirn noch Informationen aus dem gesunden Auge erhält und den Verlust kompensiert. Eine trübe Stelle, ein kleiner Fleck beim Schauen, das ist manchmal das Einzige, was man merkt. Deshalb sind viele Augentumore Zufallsbefunde, die der Augenarzt bei einer Routinekontrolle entdeckt. Eine besonders bösartige Form von Augentumoren wird seit Jahren sehr erfolgreich am Paul Scherrer Institut PSI mit Protonenstrahlen behandelt: das Augenmelanom. Es ist mit dem schwarzen Hautkrebs verwandt und entspringt wie dieser pigmentierten Zellen. Solche Zellen findet man am Auge vor allem in der Aderhaut, einer blutgefässreichen Schicht zwischen der innen liegenden Netzhaut und der aussen sichtbaren, weissen Lederhaut.

Augenmelanome sind manchmal nur ein bis zwei Millimeter gross, und trotzdem können sie schon über den Blutkreislauf Tochtergeschwülste bilden, vor allem in der Leber, erklärt Heidemarie Wagner, medizinisch-technische Radiologieassistentin (MTRA) am Zentrum für Protonentherapie ZPT des PSI. Deshalb ist es so wichtig, dass man sie frühzeitig behandelt. Die erfahrene MTRA weiss genau, wovon sie spricht, denn schon seit zwölf Jahren arbeitet sie hier am Bestrahlungsplatz OPTIS, wo ausschliesslich Augentumore behandelt werden. Heidemarie Wagner ist stolz auf ihren Arbeitsplatz: Mehr als ein Drittel aller Augentumorkranken auf der Welt, die eine Protonenbestrahlung bekommen haben, waren hier am OPTIS – 6700 Patienten. Und das Schöne ist, dass wir bei neunzig Prozent von ihnen das Auge retten konnten, weil der Tumor zerstört wurde. In all den Jahren hat sie mehrere tausend Patienten auf die Bestrahlung vorbereitet, ihnen alles erklärt, sie getröstet und versucht, ihnen die Angst zu nehmen. Wenn die Patienten zu uns überwiesen werden, haben sie schon viele Untersuchungen und eine Operation an der Universitätsaugenklinik in Lausanne hinter sich, so Wagner, das zermürbt.

Metallclips zur Planung der Bestrahlung

Lausanne ist die Koordinationsstelle bei der Behandlung von Patienten mit Augentumoren. Dorthin werden Patienten aus vielen europäischen Ländern überwiesen, um sie auf eine Protonenbestrahlung am ZPT vorzubereiten. Denn zuerst müssen die Augenärzte in Lausanne den Tumor markieren, damit ihn die ZPT-Fachleute später auch lokalisieren und mit dem Protonenstrahl treffen können. Zur Markierung nähen die Augenärzte vier bis sechs winzige Metallplättchen aus Tantal unter Narkose von der Augenhinterseite her rund um den Tumor an. Der Medizinphysiker Jan Hrbacek vom ZPT beschreibt warum: Diese Metallclips erscheinen auf Röntgenbildern als schwarze, knopfartige Punkte. Daher können wir sie gut als Marker benutzen, anhand derer wir den Tumor für die Bestrahlung wiederfinden und eingrenzen können. Denn den Tumor selbst sehen wir im Röntgenbild nicht.

Damit Hrbacek trotzdem weiss, wo genau er bestrahlen muss, ist einiges an Vorbereitung nötig. Das Wichtigste: Während einer Behandlung muss der Patient seinen Kopf absolut ruhig halten, da er genau vor dem Strahl aus superschnellen Protonen sitzt. Schon ein leichtes Zucken würde reichen und der Protonenstrahl träfe die falsche Stelle. Um das zu vermeiden, bekommt der Patient vorgängig eine nur für ihn angefertigte, passgenaue Maske und einen Beissblock, also einen Abdruck seines Gebisses, auf den er während der Bestrahlung beissen muss. Diese zwei Komponenten sind am Maskenrahmen fixiert und erlauben somit keine Kopfbewegung. Nur die Augen sind noch beweglich. Während der Bestrahlung muss der Patient immer aktiv mitarbeiten, betont Wagner, denn der Protonenstrahl kommt immer aus derselben Richtung, gerade von vorn. Deshalb muss der Patient sein Auge so drehen, dass der Tumor genau im Strahlengang des Protonenstrahls liegt. Doch woher weiss der Patient, wohin er schauen muss?

Blickkontakt zum OPTIS

Als Grundlage für jede Bestrahlung erstellen die Medizinphysiker am ZPT mit einer Spezialsoftware ein dreidimensionales virtuelles Modell von Auge und Tumor. Dieses Modell füttern sie zunächst mit patientenspezifischen Daten wie etwa der Länge des Augapfels, der Dicke der Linse sowie den genauen Abständen zwischen den einzelnen Metallclips und zwischen den Clips und dem Tumor. Wenn der Patient das erste Mal ans PSI kommt, nimmt die MTRA aus verschiedenen Richtungen zwei Röntgenbilder von seinem Kopf auf. Diese zeigen nur die knöchernen Strukturen der Augenhöhle und eben die Metallclips, die in einem bestimmten Muster zueinander liegen. Bewegt der Patient sein Auge und damit den Tumor, ändert sich auch die Lage der Metallclips auf dem Röntgenbild. Mithilfe des Modells berechnen Hrbacek und seine Kollegen nun, welche Blickrichtung am besten geeignet ist, damit der Protonenstrahl den Tumor vollständig trifft und empfindliche Strukturen wie den optischen Nerv, die Linse oder die Hornhaut auslässt. In diese Richtung muss der Patient schauen, was ihm durch eine kleine LED-Lampe am Gerät signalisiert wird. Wenn wir wissen, was die optimale Augenposition ist, wissen wir auch, was die optimale Position der Clips ist, so Hrbacek. Diese muss bei jeder Bestrahlung absolut übereinstimmen, weshalb jedes Mal wieder Kontrollröntgenbilder gemacht werden müssen, auf denen man die Metallclips sieht. 0,2 Millimeter Abweichung sind gerade noch zulässig, sagt Hrbacek, dann wird korrigiert.

Auf den Tumor fokussiert

Protonen zerstören die Erbsubstanz DNA, sodass die Zellen sich nicht mehr teilen und damit nicht mehr wachsen können. Um alle Krebszellen im Auge erfolgreich abzutöten, muss der Strahl den Tumor in seiner ganzen Ausdehnung erreichen. Dazu wird der Protonenstrahl durch eine Art Lochblende auf die spezifische Form und Grösse des Tumors eingeengt. Gleichzeitig soll aber gesundes Gewebe möglichst verschont werden. Hier erweist sich eine besondere Eigenschaft des Protonenstrahls von Vorteil, die ihn von anderen Bestrahlungsarten unterscheidet: Der Strahl entfaltet seine maximale Wirkung in einer ganz bestimmten Tiefe. Diese lässt sich am OPTIS-Gerät einstellen. Zellen, die vor oder hinter dieser Stelle liegen, werden nicht von den Protonen geschädigt. Im Normalfall genügen vier Bestrahlungen an direkt aufeinanderfolgenden Tagen, dann ist die Behandlung beendet. Heidemarie Wagner: Unsere Patienten sind vom Allgemeinzustand her gesund, und auch nach der Bestrahlung geht es ihnen gut, weil sie keine Nebenwirkungen haben. Sie können ganz normal weiterleben.

Zukunftspläne für OPTIS

Die Protonenbestrahlung von Augentumoren am PSI ist eine Erfolgsgeschichte. Eigentlich könnten sich die ZPT-Spezialisten zurücklehnen. Wenn da nicht die eine Sache wäre, die engagierte Forschende wie Jan Hrbacek stört: Bislang muss sich jeder Patient für die Implantation der Metallclips einer Operation in Narkose unterziehen. Das würden wir gern vermeiden. Sein Ziel ist ein Augenmodell, bei dem man auf Clips zum Positionieren komplett verzichten kann. In einem vom Schweizerischen Nationalfond geförderten und von der Ethikkommission genehmigten Projekt testet er mit einem Magnetresonanztomografen (MRT), wie man am besten Bilder von Augentumoren in hoher Auflösung aufnimmt und wie die Bildinformation in ein neues virtuelles Augen- und Tumormodell eingebaut werden kann. Ergänzt wird das Modell durch ein optisches Trackingsystem, das die Position des Auges im OPTIS-Gerät erfasst und damit der Lokalisation dient. Erst wenn das neue Verfahren genau und absolut zuverlässig funktioniert, wird dem Patienten die Operation erspart bleiben. Auf dieses Ziel arbeiten die Forschenden am PSI hin.

Text: Sabine Goldhahn