Radiotherapie des Krebses mit negativen Pi-Mesonen

Zusammenfassung

Die kurativen Resultate der Krebsbehandlung, als 5-Jahres-Heilung definiert, verdanken wir heute zu etwa gleichen Teilen der Chirurgie und der Radiotherapie.

Durch die Hochvolttherapie in Form einer ausgefeilten Betatron- und Radiokobalttelecurie-Therapie gelingt es, jeden Herd in jeder gewünschten Tiefe mit jeder gewúnschten Dosis zu belegen.

Die Tumordosis wird nicht mehr durch physikalischtechnische Bedingungen, sondern durch die Toleranzgrenze des gesunden Gewebes im Herdvolumen und seiner Umgebung bestimmt.

Das Ziel der Radiotherapie ist jetzt, den tumorzellabtotenden Effekt der Strahlung zu erhöhen, ohne gleichzeitig den Strahleneffekt am gesunden Gewebe zu erhohen.

Etwa 1% der Zellen eines Malignoms sind nach den heutigen Vorstellungen anoxisch, also nicht oder schlecht mit Sauerstoff versorgt. Anoxische Zellen sind gegenüber konventionellen Strahlen (Röntgen, Betatron, ⁶⁰Co) radioresistent (Faktor 2,7). Sie uberleben offenbar nicht selten eine Radiotherapie, sind so ein Teil eines Resttumors oder werden zum Ausgangspunkt des Krebsrezidivs. Strahlung mit sehr dichter Ionisation — also hohem LET — wie schnelle Neutronen und die beim Einfang eines negativen Pions im Gewebe entstehenden Kerntrümmer haben einen wesentlich stärkeren zellabtötenden Effekt auf die anoxischen Zellen als konventionelle Strahlen.

Dem Gewinn eines stärker zellabtötenden Effektes auf die anoxische Krebszelle steht bei gleicher Dosis in rem eine im Vergleich mit konventionellen Strahlen verminderte Erholungsfähigkeit des gesunden Gewebes gegenuber, die u. a. durch Änderung der Fraktionierung eventuell kompensiert werden kann.

Die Dosisverteilung eines Pionenstrahls im Organismus und seine Anpassungsmöglichkeit an verschiedene radiotherapeutische Aufgaben übertrifft alle konventionellen Strahlungen.

Das Zürcher ETH-Protonen-Isochronzyklotron von 500 MeV Endenergie bei 100 μA Strom wird erstmalig einen Strahl negativer Pi-Mesonen liefern, dessen Intensität zur Krebstherapie am Menschen ausreicht.

Summary

The curative results in the treatment of malignant disease, defined as five year cures, are due equally to surgery and radiotherapy.

By means of high voltage therapy, using the betatron or radio cobalt it is possible to treat any lesion at any depth with an optimal dose.

Tumour dose is no longer governed by physical or technical considerations, but depends on the tolerance of the normal tissues in the vicinity of the tumour.

The aim of radiotherapy is to increase the destructive effect of the rays on the tumour without, at the same time, increasing the damage done to normal tissues.

According to modern views, about one per cent of cells in a malignant tumour are anoxic, i.e. lacking oxygen. Anoxic cells are resistant to conventional radiation (X-rays, betatron, Co⁶⁰). Not infrequently they survive a course of radiotherapy and thereby represent a residual tumour which may give rise to a recurrence. Radiation causing dense ionisation, such as fast neutrons and the nuclear fragments produced by the entry of negative pions into tissues have a makedly more lethal effect on anoxic cells.

The gain produced by the increased destructive effect on anoxic malignant cells must be balanced against a reduced ability of normal tissues to recover following this type of radiation, but this may possibly be compensated by changes in the dosage schedule.

The dose distribution of a pion beam in the organism and its suitability for various therapeutic problems is better than that of any conventional type of radiation.

The proton-isochroncyklotron in Zurich producing five hundred MeV at 100 μA current will be able to deliver a beam of negative pimesons of sufficient intensity for the treatment of patients.

Résumé

Les succès thérapeutiques dans la lutte contre le cancer définis par une survie de cinq ans sont dus autant à la chirurgie qu'à la radiothérapie.

La thérapie à haut voltage — Bétatron, télécuriethérapie au cobalt — permet d'irradier chaque tumeur à la profondeur voulue et à la dose préconisée.

La dose tumeur n'est plus déterminée par des facteurs de technique physique, mais par le degré de tolérance du tissu sain du volume irradié et de son voisinage immédiat. Le but de la radiothérapie consiste maintenant à élever l'effet de destruction des cellules cancéreuses par les rayons sans augmenter les lésions des tissus sains.

D'après les conceptions actuelles le 1% ces cellules du cancer environ présente une anoxie, c. à d., ne reçoit que peu d'oxygène.

Or les cellules sans oxygène sont radiorésistantes aux rayons conventionnels (rayons X, Bétatron, Cobalt 60). Elles survivent ainsi souvent à un traitement aux rayons X, elles constituent de ce fait une tumeur résiduelle et forment le point de départ d'une récidive cancéreuse. Des radiations déterminant une ionisation intense — transfert énergétique élevé — comme des neutrons rapides ou des débris nucléaires provenant de la fixation de pions négatifs dans les tissus exercent une action destructrive beaucoup plus forte sur les cellules anoxiques.

Le gain de l'effet d'une destruction plus grande de cellules sur la cellule tumorale correspond pour la même dose en rem à une réduction du pouvoir de reconstitution du tissu sain, ce qui peut être éventuellement compensé en modifiant le fonctionnement.

La répartition de la dose d'une irradiations de pions dans l'organisme et son pouvoir d'accomodation à divers domaines de la radiothérapie dépasse celui de toutes les irradiations conventionnelles. Le cyclotron isochrone à protons de l'École Polytechnique Fédérale de Zurich avec une énergie de 500 MeV et un courant de 100 μA permettra d'obtenir pour la première fois un rayonnement de Pi-mésons négatifs, dont l'intensité suffit au traitement du cancer chez l'homme.

Resumen

Los resultados curativos del tratamiento del cáncer definido como curación en 5 años, los debemos hoy, por partes iguales a la cirugía y a la radioterapia.

Mediante la terapéutica de alto voltaje, en forma de una afinada betatrón-radiocobalto-telecurio-terapia, se logra cubrir cada foco, cualesquiera que sean la profundidad y las dosis deseadas.

Las dosis tumorales ya no se determinan por condiciones técnicofisicas, sino por los límites de tolerancia del tejido sano en el volumen focal y su perímetro.

La finalidad de la radioterapia es, ahora, aumentar el efecto destructor de la irradiación sobre la célula del tumor, sin aumentar, al mismo tiempo, el efecto sobre el tejido sano.

Según los conceptos actuales, cerca del 1% de las células de un malignoma son anóxicas, o sea, mal abastecidas de oxígeno. Las células anóxicas son radio-resistentes frente a las radiaciones convencionales (rayos X, betatrón, cobalto 60). No es raro que sobrevivan a una radioterapia, siendo así parte de un tumor residual o forman punto de partida de recidiva de cáncer. Una radiación con ionización muy densa — por tanto LET alto — como neutrones rápidos y los residuos nucleares generados en el tejido al captar un pión negativo, posee un efecto destructor notablemente más intenso sobre las células anóxicas.

El logro de un efecto destructor más enérgico sobre las células anóxicas de cáncer, es en este caso a igual dosis opuesto, en comparación con las radiaciones usuales, a la capacidad disminuida de regeneración del tejido sano, que puede tener compensación por cambio del fraccionamiento y otros.

La distribución de la dosis de un rayo pión en el organismo y su adaptabilidad a distintos problemas radioterapéuticos, aventajan a todas las irradiaciones usuales.

El isocronciclotrón de protones ETH de Zürich, de 500 MeV de energía final con corriente de 100 μA, suministra por vez primera un rayo de pi-mesones negativos, cuya intensidad es suficiente para la terapéutica del cáncer en el hombre.