Krebsbehandlung der besonderen Art

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Neues Therapiezentrum

Weltweit wurden bisher über 40'000 Patienten mit Protonen behandelt und über 3000 Patienten mit Kohlenstoffionen - mit vielversprechenden Resultaten. Ein neues Therapiezentrum entsteht zurzeit in Marburg, gemeinsam errichtet vom Rhön-Klinikum AG und von Siemens Healthcare. Ab 2010 sollen hier jährlich über 3'000 Patienten behandelt werden. Die Anlage kann mit Protonen oder Kohlenstoffionen betrieben werden. Diese entstehen in einer Gasentladung und werden anschliessend in einem kreisförmigen Beschleuniger von 27 Metern Durchmesser auf bis zu 70 % der Lichtgeschwindigkeit gebracht. Da die Teilchen bei Eintritt in den Kreisbeschleuniger bereits eine bestimmte Geschwindigkeit aufweisen müssen, werden sie zuerst vorbeschleunigt. Diese Aufgabe übernimmt ein Linearbeschleuniger, der die Partikel in drei Stufen mit hochfrequenter Wechselspannung antreibt.

Leistungsfähige Hochfrequenzquelle

Die Behandlungspläne der Patienten sind strikt, weshalb die Verfügbarkeit der Anlage von grösster Wichtigkeit ist - mehr als 99 % werden verlangt. Höchstmögliche Zuverlässigkeit ist damit auch die wichtigste Anforderung an die Hochfrequenzquelle des Linearbeschleunigers. Mit Thomson Broadcast & Multimedia AG wurde deshalb ein Partner mit viel Erfahrung auf diesem Gebiet gewählt. Das Unternehmen entwickelte speziell für die Krebstherapie ein Hochfrequenzverstärkersystem. Dieses besteht aus einer Kette von drei einzelnen Verstärkern, wobei jeder für eine der drei Beschleunigungsstufen zuständig ist. Die drei Verstärker arbeiten im Pulsbetrieb bei einer Frequenz von 216,8 MHz und Leistungen von 250 kW, 1400 kW und 4 kW.

Sicherheit durch Steuerung

Das Verstärkersystem ist lokal - als Anzeige- und Bediengeräte dienen dabei ein Simatic Touchpanel TP 177B sowie zwei Multipanels MP 277 - und über eine Fernsteueranlage zu bedienen. «Pro Jahr haben wir nur zwei Wartungswochen zur Verfügung», erklärt Bernhard Rossa, Technischer Projektleiter von Thomson. «Daher sollen möglichst viele Daten für die Ferndiagnose erfasst werden.» Im 10-Hz-Takt wird ein Datensatz aufgenommen und an das Leitsystem übermittelt. Dies erfordert eine leistungsfähige Steuerung, weshalb die Experten von Thomson jeden der drei Verstärker mit einer Simatic S7-400 von Siemens Industry Automation and Drive Technologies (IA&DT) ausgestattet haben.

Die Steuerungen gewährleisten den sicheren Betrieb der Verstärkersysteme. «Der Verstärker ist ein komplexes Gerät mit Vakuumröhrentechnik», schildert Rossa. Schon das Einschalten ist ein aufwändiger Prozess, der überwacht werden muss. So kontrolliert die S7-400 beispielsweise, ob die Kühlung funktioniert - erst dann darf die Kathodenheizung eingeschaltet werden. Die Steuerung ist mit einer Vielzahl von Überwachungsgeräten verbunden. Tritt ein Fehler auf, wird das System unmittelbar in einen sicheren Zustand zurückgefahren: Öffnet beispielsweise jemand im laufenden Betrieb die Tür, wird der Verstärker sofort ausgeschaltet.

Wichtige Zusammenarbeit

Die Partikeltherapie mit Protonen und Kohlenstoffionen wird laufend verbessert. Dies ist auch das Ziel der intensiveren Zusammenarbeit zwischen Siemens Healthcare und dem Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen, die kürzlich bekannt gegeben wurde. Die beiden Partner wollen die Protonentherapieplanung künftig gemeinsam weiterentwickeln, um dem Markt eine optimale Lösung anbieten zu können.

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