Behandling

Digitale tvillinger –smartere behandling

Rolf J. Ledal

Digitale tvillinger har vært på markedet en stund, men da av energiinstallasjoner, bygninger og fartøyer.

Hensikten med disse er å ha en komplett oversikt til bruk under simuleringer og øvelser/opplæring. Innenfor medisinske områder er det også et stort og viktig felt som nå er åpnet i Norge, nemlig protonstråling, men som også krever en helt annen grad av nøyaktighet.

Digital tvilling

Persontilpasset medisin i størst mulig grad er viktig. Med digitale tvillinger blir det lettere å se hvor man skal velge veier inn mot svulsten, da man kan se en simulering av hjernen eller andre kroppsdeler, hvor den enkelte pasient får et bildebasert kart i tre dimensjoner. Etter kirurgi forandres jo vevet og nye hulrom kan oppstå, så MR-bildene vil gi ny informasjon som nevroonkologene og stråleterapeutene må ta hensyn til når de setter opp stråleplanen. Den digitale tvillingen blir da et godt hjelpeverktøy som kan bidra til å unngå deler av hjernen som skal skånes i størst mulig grad.

MaMa-K kan benyttes overalt

Programvaren som har fått navnet MaMa-K kan plugges inn i eksisterende strålebehandlingsutstyr, og kan med dette benyttes over alt. «Multi-Array Multi-Axis Cancer Combat Machine» er det fulle navnet på engelsk, og har med dette også med seg et lite snev av våpenindustri i navnet. Akkurat på samme måte som Kongsberggruppen har levert ildledningssystemer og annet som har sikret de mest virkningsfulle treffene på fiendens utstyr og kampsystemer, handler også kreftbehandlingen om å treffe best mulig, der hvor effekten skal være størst.

Teknologi fra Kongsberggruppen

Teknologien som brukes er banebrytende og under utvikling. Kongsberg Beam Technology samarbeider med Oslo universitetssykehus og Oslo Cancer Cluster for å gjøre fremtidig strålebehandling så skånsom som mulig, gjennom å benytte ingeniørkunnskaper fra andre områder innenfor helse. Siden det ikke er mulig å se inn i kroppen under behandlingen, mens denne foregår, har kunnskapen om digitale tvillinger fra industri og militære anvendelsesområder blitt utviklet til å representere hvordan vi er, hjerteslag for hjerteslag.

Forskjell på fotoner og protoner

«Vanlig» strålebehandling med fotoner er enklere å beregne, da den mister sin effekt forholdsvis jevnt på sin vei gjennom kroppens forskjellige vevstyper, og også har stråling et stykke forbi svulsten. Protonstråling er vanskeligere å bergene og utføre, da det er liten stråling til vevet, unntatt der hvor strålingen skal sette av sin store effekt i svulsten. Dette kalles for Bragg-peak, og er en effekttopp som det er viktig å treffe med, slik at det er svulsten som får stråleeffekten og ikke områdene rundt svulsten.

For å få maksimal effekt av protonbehandlingen, må den såkalte Bragg-peaken treffe så nøyaktig som mulig i svulsten, og ikke rett før eller rett etter. Der skal effekten være lav, for å skåne det friske vevet.

Graf: Morten Hernæs, Aksell. Kilde: Proton Therapy IRL.Illustrasjonsfoto: Getty Images / Mark Kostich

Stereotaktisk stråling

For å unngå at det blir store områder som får mye stråling ved fotonstråling, benyttes stereotaktisk stråling. Det vil si at man ved gammakniv har mange strålekilder som gir et samlingspunkt hvor effekten er stor, mens for fotonstråling varieres det hvilken vei man setter opp for strålingen gjennom behandlingene. Også for protonstråling kan man variere veien inn til svulsten, for å minimere uønsket stråling til friskt vev.

Kirurgisk presisjon

Når protonstråling nå skal gis til inntil 900 pasienter årlig i Norge, er dette primært til pasienter med svulster som er bedre egnet for protonbehandling enn ordinær fotonbehandling. Svulster i sentralnervesystemet, slik som hjernesvulster, er først ute med behandlingen. Mange har allerede blitt sendt til utlandet, og da spesielt barn og unge, for å gi de behandling av svulster som er lokalisert i nærheten av viktige strukturer som helst skal unngå å få stråling. Det å treffe på millimeteren betyr mye når pasienten er et lite barn, og strålingen skal skje rett ved for eksempel synsnerver eller andre ømfintlige organer. Da er det like viktig med presisjon ved strålingen, som ved kirurgi.

Varierende vevstyper og væsker

Protonstrålen som skal treffe med slik presisjon skal gå gjennom hud, skallebein, hjernehinne, hjernevev og spinalvæske, noe som har forskjellig tetthet og egenskaper. Litt forenklet kan man si at det er nesten som å jakte på ubåter med sonar, hvor det er forskjellige temperaturer og saltholdighet i vannet, og som gjør at strålene fra sonaren kan forandres slik at en ubåt kan gjemme seg og ikke bli oppdaget. Når det er inne i hodet, så er det ikke mange steder å gjemme seg, men strålingen kan treffe feil, og gjøre større skade enn nytte. Fotonstrålingen er bølger uten partikler på samme måte, så de vil uansett treffe svulsten med noe energi, og området før svulsten får enda mere stråleenergi.

Protonstråling, bedre enn fotonstråling?

Pr. i dag er det ikke nok kunnskap om protonstrålingens fortrinn fremfor fotonstråling for alle typer kreft. For de som har solide svulster, er det god kunnskap om selve effekten på kort sikt. Det som er mangel er effekten på lang sikt, og da spesielt med tanke på fatigue og andre senvirkninger. Fotonstråling har vi allerede en del kunnskap om når det gjelder senvirkninger av stråling på solide svulster. Mange av hjernesvulstene er diffuse og vokser inn i annet vev, slik at de er vanskelige å treffe med sine spredte kreftceller. I disse tilfellene er det behov for mye ny kunnskap om hvordan protonstrålene lykkes i å drepe kreftcellene og hvilke langtidsvirkninger som behandlingen gir. Dette betyr at det også vil være behov for mye forskning i årene som kommer. De digitale tvillingene vil gi forskerne og behandlerne langt mer presis kunnskap, som sammen med nevropatologiske undersøkelser av svulstene som fjernes eller tas biopsi av, kan gi norske pasienter og behandlere et fortrinn i kampen mot kreften.