Nyt våben mod kræftsvulster der flytter sig

Strålebehandling er en af de mest brugte og effektive behandlingsformer, når det kommer til kræft.

Men livlige svulster, der flytter sig, for eksempel lungesvulster, der bevæger sig med åndedrættet, nedsætter effektiviteten af behandlingen og risikoen for over- eller underbehandling.

Danske forskere med hospitalsfysiker Per Rugaard Poulsen fra Århus Sygehus i spidsen har som de første testet teknologi, der kan tillader sygehusenes strålemaskiner at følge en svulst, der bevæger sig.

Forsøgene blev udført på grise og foregik i Aalborg.

»Indenfor maksimum fem år er det sandsynligt, at teknologien vil være klar til at blive udnyttet kommercielt,« fortæller Per Rugaard Poulsen.

Hans forskergruppe, der også har tråde til Stanford University i USA, er førende i verden inden for området.

Bestråler med sikkerhedsmargen

Når man strålebehandler patienter i dag, sørger man for at bestråle et område, der er større end tumoren. På den måde inkluderer man både tumoren og det område, man forventer, den bevæger sig i.

Men det har to klare ulemper, fortæller Per Rugaard Poulsen.

»For det første bestråler man mere rask væv end nødvendigt, og det kan give større bivirkninger. Den anden ulempe er, at tumoren måske bevæger sig anderledes end forventet, og man derfor slet ikke rammer den,« siger Per Rugaard Poulsen.

»Når man rammer svulsten direkte, er der mindre risiko for bivirkninger og bedre muligheder for at give tumoren en højere dosis stråler, der ellers ville være for voldsom for det normalvæv, der blev ramt.«

»Målet er at komme fra en 'one size fits all'-behandling til en mere individualiseret og dermed mere skånsom behandling, der er skræddersyet til den enkelte tumor og den enkelte patient,« forklarer Per Rugaard Poulsen.

MLC'en styrer strålerne

Den teknologi, Per Rugaard Poulsen og hans forskergruppe bruger, hedder dynamisk MLC-tracking.

Teknologien udnytter de stråleacceleratorer, de fleste danske stråleafdelinger allerede har. I stråleacceleratoren sidder en 'multi-leaf-collimator', MLC, som er ansvarlig for at forme det strålefelt, der rammer patienten.

»MLC ligner en slags fingre, der kan flytte sig uafhængigt af hinanden og flette sig sammen og lukke for strålingen eller åbne sig, og skabe et strålefelt, hvis form passer til tumoren,« forklarer Per Rugaard Poulsen.

Som det foregår nu, bliver strålefeltet, som MLC'en skal danne, fastlagt før strålebehandlingen, og behandlingen gives med det planlagte strålefelt, uanset hvordan svulsten bevæger sig under behandlingen.

Men ved at koble ny software til stråleacceleratorerne kan MLC'en derimod følge et bevægeligt mål i patienten.

Metalstykke, røntgenbilleder og 3D

For at det kan lade sig gøre, skal en række forudsætninger opfyldes.

Tumorens bevægelsesbane i patienten skal kortlægges, så MLC'en har grundlag for at ændre strålefeltet korrekt.

Og det kræver, at der bliver taget billeder af tumoren i patienten, mens han eller hun ligger på det leje, hvor strålebehandlingen skal foregå.

Det bruger Per Rugaard Poulsen og hans forskerteam røntgenbilleder til.

Men for at tumoren bliver synlig på røntgenbilleder, skal der indsættes et lille stykke metal som pejlemærke i den. En tumor er nemlig sjældent synlig på røntgen.

Når pejlemærket er på plads, skal der tages billeder af patienten på sit leje hele vejen rundt, så forskerne kan lave en 3D-model for svulstens bevægelsesbane. De billeder skal sendes til en computer, som så sender informationerne videre til MLC'en, der løbende tilpasser strålefeltet til tumoren, der flytter sig.

Forsinkelse og uforudsigelige tumorer udfordrer udviklingen

Det lyder egentlig både enkelt og smart. Men der er nogle problemer med metoden, som Per Rugaard Poulsen påpeger.

»For det første er det et problem at være afhængig af billederne fra røntgenapparatet, fordi de først når op til computeren et halvt sekund efter, de er taget. Dermed kommer MLC'ens strålefelt til at tilpasse sig efter forsinkede billeder, og på det halve sekund kan svulsten være flyttet et helt andet sted hen,« fortæller Per Rugaard Poulsen.

»For det andet kan tumoren bevæge sig anderledes, end man forventer,« siger han.

Hvis det nu er en lungesvulst, så flytter den sig i takt med vejrtrækningen, men nogle gange trækker man vejret uregelmæssigt, og så bevæger svulsten sig anderledes.

Forudsigelse er nødvendig

Kombinationen af de to problemer har ledt til, at forskerne har udviklet en matematisk udregning, som kan forudsige tumorens bevægelsesbane. På den måde kan man sætte MLC'en til at ændre strålefeltet baseret på forudsigelsen, og man kommer ud over forsinkelsen.

Det løser dog ikke problemet med for eksempel uregelmæssig vejrtrækning, der giver svulsten en tilsvarende uregelmæssig bevægelsesbane - for det uregelmæssige kan man jo ikke forudsige.

Men ved at basere forudsigelsen på observationer af svulstens bevægelser, der bliver lavet umiddelbart før strålebehandlingen, men uden at der bliver bestrålet, kan man beregne en gennemsnitlig bevægelsesbane. Og det er den bedste måde, man kan omgå problemet med den nuværende teknologi, fortæller Per Rugaard Poulsen.

Målet er mindre forsinkelse

Problemet med afhængigheden af røntgenbillederne, der ikke kommer op på computeren hurtigt nok, er forskerne dog tæt på at have løst, i hvert fald næsten.

For der vil altid være en forsinkelse i et trackingsystem, men den kan gøres meget mindre end et halvt sekund. Per Rugaard Poulsen fortæller, at der sandsynligvis allerede om et par måneder er bedre styr på den side af sagen.

»Vi samarbejder med fabrikanterne af hospitalernes stråleapparatur i et forsøg på at lave en ny softwareløsning, der har kapacitet til at arbejde langt hurtigere,« fortæller han.

På den måde kan man få et betydeligt hurtigere system, og så kan forskerne nøjes med at forudsige måske en tiendedel af et sekund, hvilket gør forudsigelsen meget mere præcis.

Endnu ikke modent til at blive brugt

Tracking, det at følge en bevægelig svulst, er et af de områder indenfor strålebehandling, der nyder størst opmærksomhed i øjeblikket, og adskillige forskergrupper verden over arbejder med det. Kun et enkelt firma har formået at implementere det, i en såkaldt 'Cyberknife'.

»Cyberknife er et robotsystem, der bruges til bestemte og begrænsede behandlinger, og der er ingen i Danmark, der har en Cyberknife. Vores forskning er baseret på det apparatur, der allerede er tilgængeligt på de danske hospitaler,« fortæller Per Rugaard Poulsen.

Hvis man ser bort fra Cyberknife, bliver dynamisk tracking endnu ikke brugt rundt omkring på verdens kræftklinikker. Det skyldes ifølge Per Rugaard Poulsen sikkerhedshensyn.

»Der er rigtig meget kvalitetssikring inden for dette område, for man kan gøre meget skade. Man skal være 100 procent sikker på, at tingene er i orden, og på nuværende tidspunkt er man endnu ikke sikker nok på altid at tracke rigtigt,« fortæller han.

Per Rugaard Poulsens dynamiske MLC-tracking er da også stadig på forskningsstadiet. Men indenfor 5 år forventer han, at dynamisk MLC-tracking er i brug for patienter.