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Montag, 11. Dezember 2017

Forschung

Ionen gegen Herzflimmern

Von Bettina Reckter | 6. April 2017 | Ausgabe 14

Kohlenstoffionen aus dem Teilchenbeschleuniger könnten eine schonende Alternative zur herkömmlichen Katheterbehandlung sein.

Ionen BU
Foto: A. Zschau, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Im Ringbeschleuniger werden Kohlenstoffionen auf die gewünschte Geschwindigkeit gebracht, um damit das Herzgewebe zu bestrahlen.

Kohlenstoffionen werden heute zur Krebsbehandlung eingesetzt. Sie können aber auch bei Herzrhythmusstörungen helfen – als schonende Alternative zu Herzkathetern oder Medikamenten. Biophysiker vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt und Mediziner der Universität Heidelberg sowie der Mayo Clinic in den USA haben dafür ein Verfahren entwickelt, wie sie im Fachmagazin Scientific Reports berichten.

Rund 350 000 Patienten leiden allein in Deutschland unter Herzrhythmusstörungen. Ihnen drohen dadurch dauerhafte Schäden, etwa ein Schlaganfall, oder gar der plötzliche Herztod. Bei Vorhofflimmern oder Tachykardie, also Herzrasen, gerät das Herz aus seinem regulären Takt. Statt mit bis zu 60 Schlägen pro Minute treibt der Sinusknoten im rechten Vorhof als Impulsgeber den Puls auf über 100 Schläge pro Minute. Zur Behandlung der Störung wird neben der Gabe von Medikamenten oft die sogenannte Katheterablation eingesetzt. Dabei führt der Arzt einen Katheter zum Beispiel durch die Leistenvene zum Herzen und verödet dort mit Hochfrequenzstrom das betroffene Gewebe.

Mit hochenergetischen Kohlenstoffionen, die im Darmstädter Ringbeschleuniger erzeugt werden, konnten die Forscher jetzt erstmals gezielt von außen Veränderungen am Herzgewebe erzeugen, die die Weiterleitung des elektrischen Signals vom Sinusknoten verhindern.

Aus einem Linearbeschleuniger werden dafür Kohlenstoffionen in den Ringbeschleuniger eingespeist und auf höhere Energien gebracht. Die auf sogenannten Beschleunigungsstrecken herrschende elektrische Spannung lässt sie immer schneller werden. Magnete halten sie auf ihrer Kreisbahn. Sobald die Teilchen die gewünschte Geschwindigkeit haben, werden sie an den Arbeitsplatz geleitet, wo sie für den medizinischen Eingriff zur Verfügung stehen.

„Die neue Methode erlaubt uns, die Behandlung erstmals komplett ohne Katheter durchzuführen“, sagt H. Immo Lehmann, Mediziner und Wissenschaftler der Mayo Clinic. „Herzgewebe lässt sich so verändern, dass die Ausbreitung störender Impulse dauerhaft unterbrochen wird“, ergänzt Christian Graeff, Leiter der Arbeitsgruppe Medizinische Physik bei GSI.

Die Bestrahlung des Gewebes mit Kohlenstoffionen verspricht schonender und potenziell wirksamer zu sein als die Behandlung mit Katheter. Ist die Methode erst einmal technisch ausgereift, wird der Eingriff nur wenige Minuten dauern. Ein wesentlicher Vorteil liegt in der nicht limitierten Eindringtiefe der Ionen. Weil vor allem die linke Kammerwand des Herzens extrem dick ist, war eine effektive Verödung mit Kathetern oft nicht möglich. Aber gerade an der Stelle müssen Patienten mit sogenannter ventrikulärer Tachykardie behandelt werden.

„Der Kohlenstoffstrahl lässt sich mit chirurgischer Präzision zur Behandlung sensibler Organe einsetzen“, freut sich Paolo Giubellino, Wissenschaftlicher Geschäftsführer der internationalen Teilchenbeschleunigeranlage „Fair“ und des GSI in Darmstadt.

Mit der inzwischen etablierten Methode wurden in der Krebstherapie weltweit viele tausend Patienten behandelt. Nun sind Experimente geplant, um sie am Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum umsetzen zu können.

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