DE102010052613A1 - Verfahren zur Erhöhung der biologischen Wirkung von Röntgenstrahlen - Google Patents

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Abstract

Um einen Stoff für medizinische Anwendungen, eine Verwendung eines derartigen Stoffs innerhalb und außerhalb der Medizin, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Röntgenquelle der eingangs genannten Art anzugeben, welche im vorgenannten Sinne eine Wechselwirkung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, auf ein zu bestrahlendes Material zu konzentrieren bei möglichst geringer Wechselwirkung der Strahlung mit das zu bestrahlende Material umgebendem Material anzugeben, wird vorgeschlagen, dass ein schwere Atome enthaltender Stoff (8) zur Verwendung in einem medizinischen Verfahren vor der Bestrahlung in eine Umgebung des Bestrahlungsziels (6) gebracht und/oder diesem hinzugefügt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen schwere Atome enthaltenden Stoff zur Verwendung in einem medizinischen Verfahren.
  • Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung eines derartigen Stoffs zur Erhöhung der biologischen Wirkung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung.
  • Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestrahlung eines von einem Medium umgebenden Bestrahlungsziels, vorzugsweise mittels Röntgenstrahlung.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Röntgenquelle zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art.
  • Die Verwendung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, zur gezielten Beeinflussung der bestrahlten Materie ist in verschiedenen Gebieten der Technik bekannt. Auch zur Therapie von menschlichem oder tierischem Gewebe ist die sogenannte Strahlentherapie eine etablierte Methode, insbesondere zur Behandlung von Tumoren. Dabei wird eine Strahlung mit einer bestimmten Energieverteilung auf das zu bestrahlende Objekt, insbesondere auf den Patienten im Bereich eines Tumors, gerichtet. Bei der Bestrahlung von Gewebe beruht das Prinzip der Strahlentherapie auf der Inaktivierung von Krebszellen in Folge der Bestrahlung. Dabei wird der Zelltod der Krebszellen nach gängiger Theorie durch irreversible Beschädigung der DNS aufgrund der Strahlungseinwirkung hervorgerufen. Aufgrund dieser Wirkungsweise von Bestrahlungen gleich ob für medizinische oder andere Zwecke besteht prinzipiell die Gefahr, dass in unerwünschter Weise auch Materie durch die Strahlung beeinflusst bzw. geschädigt wird, die die zu bestrahlende Materie umgibt. Es ist wünschenswert, die Wechselwirkung der eingesetzten Strahlung gezielt auf die zu bestrahlende Materie zu begrenzen mit minimaler bzw. idealerweise keiner Wechselwirkung der Strahlung mit einem das zu bestrahlende Material umgebenden Material. Im Falle von medizinischen Bestrahlungen zu Therapiezwecken ist angestrebt, die Strahlungseinwirkung beispielsweise auf den Tumor ohne Beeinträchtigung des den Tumor umgebenden gesunden Gewebes zu begrenzen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stoff für medizinische Anwendungen, eine Verwendung eines derartigen Stoffs innerhalb und außerhalb der Medizin, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Röntgenquelle der eingangs genannten Art anzugeben, welche im vorgenannten Sinne eine Wechselwirkung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, auf ein zu bestrahlendes Material zu konzentrieren vermögen, bei möglichst geringer Wechselwirkung der Strahlung mit das zu bestrahlende Material umgebendem Material.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für medizinische Anwendungen gelöst durch einen schwere Atome enthaltenden Stoff zur Verwendung in einem medizinischen Verfahren. Schwere Atome haben einen hohen Wirkungsquerschnitt für Photoionisation. Der erfindungsgemäße schwere Atome enthaltende Stoff wechselwirkt daher mit großer Wahrscheinlichkeit mit der Strahlung, insbesondere sofern es sich bei der Strahlung um Röntgenstrahlung handelt. Bekanntlich erzeugen übliche Röntgenröhren mit einer Wolfram Anode ein Spektrum mit Energie bis etwa 100 keV. Schwere Atome im Sinne des erfindungsgemäßen Stoffs sind somit Atome, welche bei einer gegebenen Strahlungsenergie einen hohen Wechselwirkungsquerschnitt aufweisen, beispielsweise in einer Größenordnung von 0,1 Mbarn. Die in dem erfindungsgemäßen Stoff enthaltenen schweren Atome haben ferner die vorteilhafte Eigenschaft, nach Anregung durch eine Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, über eine Zerfallskaskade zu relaxieren, welche aufgrund der Vielzahl der beteiligten Elektronenschalen eine große Anzahl von Zerfallsprozessen beinhaltet. Bekanntlich betreffen die Zerfallsprozesse von durch Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, ionisierten Atomen insbesondere Prozesse, bei denen sogenannte Sekundärelektronen erzeugt werden. Dabei ist es bekannt, dass Sekundärelektronen zu einem Großteil für die bei Bestrahlungen angestrebte Zerstörung von Materie, insbesondere DNS-Molekülen, verantwortlich sind. Mit Vorteil kann der erfindungsgemäße schwere Atome enthaltende Stoff somit in medizinischen Anwendungen zur Erhöhung der biologischen Wirkung einer Bestrahlung, insbesondere Röntgenbestrahlung, verwendet werden. Dazu muss der erfindungsgemäße schwere Atome enthaltende Stoff vor der Bestrahlung lediglich in beliebiger geeigneter Weise in die Nähe des zu behandelnden Gewebes gebracht werden oder mit diesem vermischt oder ähnliches werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn bei dem erfindungsgemäßen Stoff die Atome schwerer als Gewebeatome sind. Bekanntlich ist der Photoionisierungswirkungsquerschnitt von Gewebe für eine Röntgenstrahlung von 10 keV etwa 10–5 Mbarn. Die Verwendung von schweren Atomen führt daher dazu, dass der Photoionisationswirkungsquerschnitt des erfindungsgemäßen Stoffs je nach Atomsorte um mehrere Größenordnungen über jenem von Gewebe liegt. Durch geeignete Paarung eines erfindungsgemäßen Stoffs mit einer Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung eines bestimmten Energiespektrums, lässt sich der erfindungsgemäße Stoff mit Vorteil in medizinischen Anwendungen verwenden, um Strahlung mit dem Gewebe grundsätzlich nicht Wechselwirken zu lassen, wobei eine Strahlungswirkung beschränkt werden kann auf Gewebebereiche, in deren Umgebung sich der erfindungsgemäße Stoff befindet.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffs weisen die schweren Atome in einem Spektralbereich einen um mehrere Größenordnungen größeren Wirkungsquerschnitt für eine Röntgenstrahlung auf als Gewebeatome.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffs sind die schweren Atome Goldatome, Silberatome, Jodatome, Eisenatome, Magnesium und/oder Ceriumatome.
  • Insbesondere ist in Ausgestaltung der Erfindung der Stoff zur Verwendung in einer Strahlentherapie, vorzugsweise mittels Röntgenstrahlen, insbesondere zur Behandlung von Tumoren, ausgebildet. Der erfindungsgemäße Stoff kann in diesen Fällen analog zur Verwendung eines Kontrastmittels bei diagnostischen Verfahren im Zusammenhang mit strahlentherapeutischen Verfahren unter Ausnutzung der oben genannten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Stoffs verwendet werden.
  • Die Verwendung des Stoffs in medizinischen Verfahren gestaltet sich in Ausgestaltung der Erfindung besonders günstig, wenn er ein körperverträgliches, insbesondere flüssiges, Trägermaterial, mit welchem die schweren Atome vermischt sind, enthält. Ein derart ausgestalteter erfindungsgemäßer Stoff kann zum Beispiel mittels einer Spritze oder anderen geeigneten Mitteln an den Ort des Tumors oder in die Umgebung des Tumors injiziert werden.
  • Um mit dem erfindungsgemäßen Stoff innenliegende Tumore strahlentherapeutisch behandeln zu können, kann er in Ausgestaltung der Erfindung in einer für die parenterale und/oder enterale Verabreichung geeigneten Form vorliegen. Welche dieser Alternativen im konkreten Fall geeignet ist, hängt von der Lage des Tumors im Körper und anderen Erwägungen, wie z. B. der Verträglichkeit, ab.
  • Die auf eine Verwendung gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verwendung der eingangs genannten Art zur Erhöhung der biologischen Wirkung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung. Die Erhöhung der biologischen Wirkung ist erfindungsgemäß auf die weiter oben genannten Eigenschaften der schweren Atome hinsichtlich des hohen Photoionisationswirkungsquerschnitts und deren Relaxation in einer Kaskade unter Erzeugung von Sekundärelektronen zurückzuführen.
  • Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestrahlung eines von einem Medium umgebenen Bestrahlungsziels, insbesondere mittels Röntgenstrahlung, gelöst, bei welchem ein schwere Atome enthaltender Stoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vor der Bestrahlung in eine Umgebung des Bestrahlungsziels gebracht und/oder diesem hinzugefügt wird. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, einen Stoff der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung unter Ausnutzung dessen vorteilhafter Eigenschaften hinsichtlich Photoionisationswirkungsquerschnitt und Sekundärelektronen erzeugender Relaxationskaskade an den Ort des Bestrahlungsziels zu verbringen und anschließend die Bestrahlung durchzuführen. Hierdurch wird, wie schon weiter oben im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Stoffs erläutert, mit Vorteil erreicht, dass eine Wechselwirkung der Bestrahlung auf das Bestrahlungsziel bei gleichzeitiger weitestgehender Nichtbeeinflussung des umgebenden Mediums konzentriert wird.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Partikelkonzentration des Stoffs innerhalb des Bestrahlungsziels und/oder in einer Umgebung dessen zu einer Partikelkonzentration des Bestrahlungsziels ein Verhältnis zwischen 1 und 10–3, insbesondere 1, auf. Der durch die Erfindung erzielte Verstärkungsfaktor für die Wirkung der Strahlung auf das Bestrahlungsziel ergibt sich aus dem Produkt des Verhältnisses des Photoionisationswirkungsquerschnitts der schweren Atome zu jenem von umgebendem Medium mit dem Verhältnis der Anzahl der Prozesse in der Zerfallskaskade des schweren Atoms zu der Anzahl der Prozesse in der Zerfallskaskade des umgebenden Mediums und der genannten relativen Partikelkonzentration. Wenn als schweres Atom beispielsweise Gold verwendet wird, ist bei einer Röntgenstrahlung von 10 keV der Photoionisationswirkungsquerschnitt um einen Faktor 10.000 größer als im Gewebe. Weiter ist bei der Verwendung von Gold als schweres Atom die Anzahl der Prozesse in der Zerfallskaskade etwa um einen Faktor 100 größer als im Gewebe. Dementsprechend ergibt sich bei gleicher Partikelkonzentration des Stoffs wie des umgebenden Gewebes ein Verstärkungsfaktor von 106. Mit den gleichen Überlegungen ergibt sich aber auch bei einer relativen Partikelkonzentration von 10–3 noch immer ein Verstärkungsfaktor von 103. Mit Vorteil ergibt sich erfindungsgemäß ein Verstärkungsfaktor in der genannten Größenordnung im wesentlichen über das gesamte Energiespektrum der Röntgenröhre, sofern eine übliche Röntgenröhre mit einer Wolfram Anode, welche ein Spektrum bis etwa 100 keV erzeugt, verwendet wird. Denn in diesem Energiebereich ist das Verhältnis der Photoionisationswirkungsquerschnitte von Gewebe und Gold – wie auch anderen schweren Atomen – in etwa gleichbleibend.
  • Besonders günstig ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn ein Strahlungsspektrum und/oder eine Linie der Röntgenstrahlung einen eine Elektronenbindungsenergie eines Elektrons in mindestens einem der schweren Atome beinhaltenden Spektralbereich umfasst. Auf diese Weise ist es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, durch die Einwirkung der Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, durch Photoionisation eines mit der jeweiligen Bindungsenergie in dem schweren Atom gebundenen Elektrons eine entsprechende Zerfallskaskade unter vorteilhafter Erzeugung von Sekundärelektronen in Gang zu setzen. Die Röntgenstrahlung kann dabei insbesondere eine charakteristische Linie aufweisen, die einer Elektronenbindungsenergie entspricht. Prinzipiell könnte aber auch die kontinuierliche Röntgenstrahlung Energien umfassen, die einer Elektronenbindungsenergie entsprechen.
  • Noch vorteilhafter ist es in diesem Zusammenhang, wenn eine im wesentlichen monochromatische Röntgenstrahlung verwendet wird. Wenn die Energie der monochromatischen Röntgenstrahlung insbesondere weit oberhalb der Bindungsenergien von Elektronen im das Bestrahlungsziel umgebenden Medium, beispielsweise Gewebe, liegt, ist der Photoionisationswirkungsquerschnitt der monochromatischen Strahlung für das Gewebe nahezu verschwindend gering. Zum Beispiel beträgt die Bindungsenergie von Sauerstoff als wesentlicher Bestandteil von Gewebe für 1s Elektronen 255 eV. Verwendet man also erfindungsgemäß eine monochromatische Röntgenstrahlung mit einer Energie von beispielsweise 10 keV, regt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestrahlung im wesentlichen ausschließlich die schweren Atome in dem erfindungsgemäß beigefügten Stoff an. Gleichzeitig bleibt das das Bestrahlungsziel umgebende Medium, insbesondere das einen Tumor umgebende Gewebe, im wesentlichen unbeeinflusst. Mit Vorteil erlaubt diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine im Prinzip beliebige Erhöhung der Intensität der Röntgenlinie durch Einstellen des Elektronenstroms der Röhre, wodurch mit Vorteil der Verstärkungsfaktor ebenfalls im Prinzip beliebig erhöht werden kann.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bestrahlungsziel ausschließlich mit Strahlung einer Energie oberhalb der Elektronenbindungsenergie des Mediums bestrahlt. Hierdurch ist ebenfalls mit Vorteil erreichbar, dass das umgebende Medium im wesentlichen nicht mit der Strahlung wechselwirkt. Dabei stellt die erfindungsgemäße Zugabe des erfindungsgemäßen schwere Atome beinhaltenden Stoffs dennoch eine Wechselwirkung mit dem Bestrahlungsziel aufgrund der Erzeugung von Sekundärelektronen am Ort des Bestrahlungsziels sicher.
  • Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Bestrahlungsziel ein Tumor ist und/oder das Medium den Tumor umgebendes gesundes Gewebe ist und/oder dass der schwere Atome enthaltende Stoff parenteral und/oder enteral verabreicht wird. In dieser Ausgestaltung eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren als Verfahren zur Strahlentherapie von Krebspatienten.
  • Die auf eine Röntgenquelle gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Röntgenquelle zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst. Insbesondere kann im Rahmen der Erfindung eine übliche Röntgenröhre mit einer Wolfram Anode verwendet werden, welche ein Spektrum bis etwa 100 keV erzeugt. Das Spektrum einer derartigen Röntgenröhre besteht bekanntlich aus einem kontinuierlichen Bremsspektrum und den charakteristischen Röntgenlinien des Anodenmaterials, wobei die K-Kante von Wolfram bei 60 keV liegt.
  • Insbesondere kann in Ausgestaltung der Erfindung die erfindungsgemäße Röntgenquelle ausschließlich zur Abstrahlung von Energie oberhalb der Bindungsenergie von Gewebe ausgebildet sein. Dazu kann im Rahmen der Erfindung jede dem Fachmann für sich genommen bekannte Maßnahme gewählt werden. Insbesondere kann eine gezielte Auswahl des Anodenmaterials und Auslegung der Anodenspannung das Emissionsspektrum der erfindungsgemäßen Röntgenquelle in geeigneter Weise steuern. Wie weiter oben erwähnt, beträgt die Elektronenbindungsenergie von Sauerstoff als wesentlichem Bestandteil des Gewebes bezüglich des 1s Elektrons 255 eV.
  • Die erfindungsgemäße Röntgenquelle wird noch verbessert, wenn sie einen Monochromator, insbesondere einen Kristall, vorzugsweise Lithium-Fluorid enthaltend, aufweisend, umfasst. Wenn in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Röntgenquelle die für die Bestrahlung verwendete monochromatische Energie oberhalb der Photoionisationsenergie von Gewebe oder anderem das Bestrahlungsziel umgebenden Material liegt, wechselwirkt die von der erfindungsgemäßen Röntgenquelle emittierte Strahlung im wesentlichen nicht mit der das Bestrahlungsziel umgebenden Materie. Eine Wechselwirkung mit dem Bestrahlungsziel ist hingegen auch, wenn das Bestrahlungsziel im wesentlichen aus demselben Material wie das umgebende Material besteht, durch die Wechselwirkung der Strahlung mit den schweren Atomen und die Wechselwirkung der bei den Relaxationskaskaden entstehenden Sekundärelektronen mit dem Bestrahlungsziel sichergestellt.
  • Insbesondere kann die erfindungsmäße Röntgenquelle in bevorzugter Ausgestaltung zur Abstrahlung von Strahlung bei einer Energie, die einer Bindungsenergie eines Elektrons im schweren Atom entspricht, ausgebildet sein.
  • Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
  • Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Einzelnen:
  • 1: Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre, des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Verwendung eines erfindungsgemäßen Stoffs.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Röntgenquelle 1. Die Röntgenquelle 1 strahlt, wie rein schematisch dargestellt, eine Röntgenstrahlung 2 mit einem üblichen Energiespektrum ab. Die Röntgenstrahlung 2 trifft anschließend auf einen wiederum nur schematisch gezeigten Monochromator 3. Der Monochromator 3 weist im wesentlichen einen Lithium-Fluorid (LiF (200)) Kristall auf. Die Monochromatorwirkung beruht auf der wellenlängenabhängigen Streuablenkung der Röntgenstrahlung 2 an dem Lithium-Fluorid Kristall innerhalb des Monochromators 3, welcher in an sich bekannter Weise nur einen gewünschten Streuwinkel auskoppelt. Am Ausgang des Monochromators 3 entsteht daher eine nur schematisch gezeigte monochromatische Röntgenstrahlung 4. Die monochromatische Röntgenstrahlung 4 hat gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Energie von 10 keV. Wie in der 1 schematisch weiterhin angedeutet, trifft die monochromatische Röntgenstrahlung 4 auf ein Bestrahlungsmedium 5. Das Bestrahlungsmedium 5 ist prinzipiell aufgebaut aus einem Bestrahlungsziel 6, welches von einem Medium 7 umgeben ist. Bei dem Bestrahlungsziel 6 kann es sich zum Beispiel um einen Tumor, bei dem umgebenden Medium 7 um den Tumor umgebendes gesundes Gewebe handeln.
  • Wie in der 1 schematisch weiterhin angedeutet, ist im Bestrahlungsmedium 5 in einer Umgebung des Bestrahlungsziels 6, also insbesondere eines Tumors, eine Konzentration eines erfindungsgemäßen schwere Atome enthaltenden Stoffs 9 deponiert. In der Prinzipskizze gemäß 1 erscheint der Stoff 8 als das Bestrahlungsziel 6 umgebender Ring. Bei dem Stoff 8 handelt es sich insbesondere um in einem körperverträglichen Trägermaterial vermischte Gold-, Silber-, Jod-, Eisen-, Magnesium- und/oder Ceriumatome und/oder eine Mischung davon. Im Rahmen der Erfindung kann der Stoff 8 gleichermaßen mit dem Bestrahlungsziel 6 vermischt sein oder auf andere Weise in der Nähe des Bestrahlungsziels 6 deponiert sein.
  • Wie in der schematischen Darstellung weiter zu erkennen, wechselwirkt ein Strahlungsanteil 9 der monochromatischen Röntgenstrahlung 4 überhaupt nicht mit dem Bestrahlungsmedium 5. Vielmehr durchläuft der Strahlungsanteil 9 das Bestrahlungsmedium 5 im wesentlichen ungehindert, ohne in diesem Energie zu deponieren und/oder das umgebende Medium 7 zu schädigen. Dies ist erfindungsgemäß darauf zurückzuführen, dass das umgebende Medium aus Atomen besteht, deren Bindungsenergie weit unterhalb der Energie der monochromatischen Röntgenstrahlung 4 liegt, wobei der Wechselwirkungsquerschnitt des umgebenden Mediums 7 in Bezug auf die monochromatische Röntgenstrahlung 4 zu vernachlässigen ist.
  • Ebenfalls lässt die schematische Darstellung gemäß 1 erkennen, dass in einem Strahlungswegabschnitt 10 innerhalb des Bestrahlungsmediums 5, den die monochromatische Röntgenstrahlung 4 beim Eintritt in das Bestrahlungsmedium 5 auf dem Weg zum Bestrahlungsziel 6 durchläuft, ebenfalls aus den genannten Gründen keine Wechselwirkung erfolgt.
  • Hingegen zeigt 1 andererseits, dass beim Auftreffen der monochromatischen Röntgenstrahlung 4 auf den die schwere Atome enthaltenden Stoff 8 die schweren Atome zu einer Relaxationskaskade mit einer Vielzahl von Zerfallsprozessen angeregt werden. Gemäß dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den schweren Atomen insbesondere um Gold, welches bekanntlich 14 Elektronenschalen hat, nämlich die 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 6s Schalen. Die Zerfallskaskaden der im Stoff 8 enthaltenen Goldatome sind schematisch innerhalb des Bestrahlungsziels 6 durch eine Mehrzahl von durch Pfeile angedeuteten Propagationswegen skizziert. Insbesondere die im Rahmen der Zerfallskaskade entstehenden Sekundärelektronen wechselwirken erfindungsgemäß mit dem Bestrahlungsziel 6. Sofern es sich bei dem Bestrahlungsziel 6 um Tumorgewebe handelt, wird dessen DNS durch die durch den Stoff 8 erzeugte Zerfallskaskade und die dabei entstehenden Elektronen in gewünschter Weise geschädigt.
  • Auf diese Weise sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Stoff, dessen Verwendung, ein Verfahren sowie eine Röntgenröhre vorgeschlagen, welche eine Bestrahlung als Bestrahlungsziel 6 ermöglichen, ohne das Bestrahlungsziel 6 umgebendes Medium 7 zu schädigen. Die gezielte Wahl der Energie der monochromatischen Röntgenstrahlung 4 oberhalb der Bindungsenergien der Atome des umgebenden Mediums 7 zudem erübrigt mit Vorteil eine hochpräzise räumliche Fokussierung der Strahlung 4. Denn eine räumliche Fokussierung der Wechselwirkungszone der Röntgenstrahlung 4 innerhalb des Bestrahlungsmediums 5 wird in vorteilhafter Weise durch die räumliche Anordnung des schwere Atome enthaltenden Stoffs 8 erzielt. Mit Vorteil ist im Rahmen der Erfindung somit auch eine neue Verwendung schwerer Atome, insbesondere Silber, Job, Cerium, Eisen, Magnesium oder Gold, für die medizinische Strahlentherapie vorgeschlagen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Röntgenquelle
    2
    Röntgenstrahlung
    3
    Monochromator
    4
    monochromatische Röntgenstrahlung
    5
    Bestrahlungsmedium
    6
    Bestrahlungsziel
    7
    umgebendes Medium
    8
    schwere Atome enthaltender Stoff
    9
    nicht wechselwirkender Strahlungsanteil
    10
    Strahlungswegabschnitt

Claims (17)

  1. Schwere Atome enthaltender Stoff (8) zur Verwendung in einem medizinischen Verfahren.
  2. Stoff (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Atome schwerer als Gewebeatome sind.
  3. Stoff (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schweren Atome in einem Spektralbereich einen um mehrere Größenordnungen größeren Wirkungsquerschnitt für eine Röntgenstrahlung aufweisen als Gewebeatome.
  4. Stoff (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schweren Atome Goldatome, Silberatome, Jodatome, Magnesium, Ceriumatome und/oder Eisenatome umfassen.
  5. Stoff (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Verfahren als Strahlentherapie, vorzugsweise mittels Röntgenstrahlen, insbesondere zur Behandlung von Tumoren, ausgebildet ist.
  6. Stoff (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er ein körperverträgliches, insbesondere flüssiges, Trägermaterial, mit welchem die schweren Atome vermischt sind, enthält.
  7. Stoff (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er in einer für die parenterale und/oder enterale Verabreichung geeigneten Form vorliegt.
  8. Verwendung eines Stoffs (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Erhöhung der biologischen Wirkung von Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung (2, 4).
  9. Verfahren zur Bestrahlung eines von einem Medium (7) umgebenen Bestrahlungsziels (6), vorzugsweise mittels Röntgenstrahlung (2, 4), dadurch gekennzeichnet, dass ein schwere Atome enthaltender Stoff (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vor der Bestrahlung in eine Umgebung des Bestrahlungsziels (6) gebracht und/oder diesem hinzugefügt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Partikelkonzentration des Stoffs (8) innerhalb des Bestrahlungsziels (6) und/oder in einer Umgebung dessen zu einer Partikelkonzentration des Bestrahlungsziels (6) ein Verhältnis zwischen 1 und 10–3, insbesondere 1, aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlungsspektrum und/oder eine Linie der Röntgenstrahlung (2, 4) einen eine Elektronenbindungsenergie eines Elektrons in mindestens einem der schweren Atome beinhaltenden Spektralbereich umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine im wesentlichen monochromatische Röntgenstrahlung (4) verwendet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlungsziel (6) ausschließlich mit Strahlung (2, 4) einer Energie oberhalb der Elektronenbindungsenergie des Mediums (7) bestrahlt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlungsziel (6) ein Tumor ist und/oder dass das Medium (7) den Tumor umgebendes gesundes Gewebe ist und/oder dass der schwere Atome enthaltende Stoff (8) parenteral und/oder enteral verabreicht wird.
  15. Röntgenquelle (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 14.
  16. Röntgenquelle (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausschließlich zur Abstrahlung von Energie oberhalb der Bindungsenergie von Gewebe ausgebildet ist.
  17. Röntgenquelle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Monochromator (3), insbesondere einen Kristall, vorzugsweise Lithiumfluorid enthaltend, aufweisend, umfasst.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025819A1 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 The General Hospital Corporation Enhanced radiation therapy
WO2005030267A1 (en) * 2003-08-28 2005-04-07 Sirius Medicine, Llc Pharmaceutically enhanced low-energy radiosurgery
US20050259787A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Carroll Frank E System and method for monochromatic x-ray beam therapy
US20050276377A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Carol Mark P Kilovoltage delivery system for radiation therapy
WO2010006722A1 (de) * 2008-07-16 2010-01-21 Bayer Schering Pharma Aktiengesellschaft Kontrastmittel verstärkte strahlentherapie mit hochleistungsröhren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025819A1 (en) * 1998-10-29 2000-05-11 The General Hospital Corporation Enhanced radiation therapy
WO2005030267A1 (en) * 2003-08-28 2005-04-07 Sirius Medicine, Llc Pharmaceutically enhanced low-energy radiosurgery
US20050259787A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Carroll Frank E System and method for monochromatic x-ray beam therapy
US20050276377A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 Carol Mark P Kilovoltage delivery system for radiation therapy
WO2010006722A1 (de) * 2008-07-16 2010-01-21 Bayer Schering Pharma Aktiengesellschaft Kontrastmittel verstärkte strahlentherapie mit hochleistungsröhren

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