Therapie mit Neutronen

Neutronen wechselwirken in biologischen Absorbern vor allem mit den Protonen des Wassers. Schnelle Neutronen werden an den Protonen gestreut. Sie verlieren dabei in wenigen Stößen den größten Teil ihrer Bewegungsenergie, die auf die Protonen übertragen wird. Da diese elektrisch geladen sind, geben sie ihre Bewegungsenergie in unmittelbarer Nähe des Wechselwirkungsortes an das Gewebe ab.

Für den therapeutischen Einsatz von Neutronen in der Strahlentherapie gelten grundsätzlich die gleichen geometrischen Regeln zur Erzeugung therapeutischer Dosisverteilungen wie bei den anderen Strahlungsarten. Die Neutronen müssen vor allem eine ausreichende Eindringungstiefe ins Gewebe, d.h. geeignete Tiefendosisverläufe aufweisen.
Neutronenquellen benötigen für ihre medizinische Eignung natürlich auch Kollimationssysteme zur Feldbegrenzung und die Möglichkeit, Patienten in geeigneter Form relativ zum Strahl zu lagern. Da Neutronen ungeladene Teilchen sind, sind Ablenkungen und Strahlformungen mittels elektromagnetisches Verfahren nicht möglich.

Wird das erkrankte Gewebe selektiv mit Substanzen angereichert, die eine besonders hohe Neutroneneinfangwahrscheinlichkeit haben, so können auch tiefer liegende Tumoren effektiv behandelt werden, Das bekannteste, bisher allerdings nur experimentell angewendete Verfahren ist die Anreicherung von Hirntumorgeweben mit Bor, das einen besonders hohen thermischen Neutroneneinfangwirkungsquerschnitt hat. Es zerfällt nach dem n-Einfang in ein energiereiches Li-Ion und ein alpha-Teilchen, die ihre Energien lokal abgeben.

Um Neutronen mit ausreichender Eindringtiefe produzieren zu können, müssen Konverter aus hochangereichertem U235 in den thermischen Neutronenfluss gebracht werden, die ihrerseits eine entsprechende Anzahl schneller Neutronen freisetzen. Dies ist am Forschungsreaktor München II (FRM II) realisiert, so dass hier künftig Tumore mit Neutronen behandelt werden können.