Stanford Medicine opent nieuwe faciliteit voor protontherapie voor kinderen en volwassenen met kanker.
De behandeling, protontherapie genaamd, stelt oncologen in staat om kankerdodende straling nauwkeurig op een tumor te richten met minimale schade aan gezond weefsel. Hoewel de behandeling al in de jaren 50 werd ontwikkeld, is protontherapie voor patiënten in Noord-Californië moeilijk toegankelijk. De grote afmetingen van traditionele protontherapieapparatuur (zo groot als een voetbalveld) en de hoge kosten weerhouden de meeste ziekenhuizen ervan de behandeling aan te bieden.
De innovatie van Stanford Medicine – in samenwerking met twee medische technologiebedrijven – is het drastisch verkleinen van de omvang en de kosten van de apparatuur die wordt gebruikt voor protontherapie. Ze openen de eerste protontherapie-faciliteit met de nieuwe apparatuur in het Stanford Medicine Cancer Center in Palo Alto, waar de leiding op 7 april het lint zal doorknippen.
"Voor onze patiënten is het cruciaal dat we hun kanker kunnen elimineren zonder onaanvaardbare nevenschade te veroorzaken", aldus Billy Loo , MD, PhD, hoogleraar radiotherapie en mededirecteur van de deeltjestherapie bij Stanford Medicine, die een sleutelrol speelde in de innovatie. "Protontherapie helpt ons die balans te vinden door radiotherapie preciezer te maken."
Vooral voor patiënten bij wie de tumoren zich in de buurt van vitale structuren bevinden – zoals de hersenen, het hart, het ruggenmerg of de zenuwen die betrokken zijn bij spreken en slikken – bieden protonen voordelen ten opzichte van traditionele radiotherapie met röntgenstralen, oftewel fotonen.
"Bij protontherapie kunnen de deeltjes razendsnel tot stilstand komen", aldus Susan Hiniker , MD, universitair docent radiotherapie. "We verwachten vergelijkbare resultaten wat betreft tumorcontrole als bij röntgenstraling. Maar met protonen is het volume weefsel dat bestraald wordt kleiner, en in veel gevallen leidt dit tot minder bijwerkingen op de lange termijn."
Bescherming van nabijgelegen weefsels:
Protonen zijn de positief geladen deeltjes in het centrum van een atoom. Hun lading en massa stellen hen in staat om ze met precisie te sturen en te stoppen.
"Met protonen kunnen we 'dosisafstemming' toepassen, waarbij we magneten gebruiken om kleine stukjes van de protonenbundel in verschillende richtingen te sturen en zo de dosis te vormen", aldus Yuan James Rao , MD, universitair docent radiotherapie. De protonen kunnen nauwkeurig op tumoren worden gericht, zelfs op tumoren met een onregelmatige vorm.
Susan Hiniker, Billy Loo en Yuan James Rao.
Door hun energie aan te passen, kunnen protonen zo worden gericht dat ze binnen een tumor tot stilstand komen, met een minimale of geen stralingsdosis aan de buitenkant. Fotonen, die bij conventionele radiotherapie worden gebruikt, daarentegen, gaan dwars door een tumor heen en verlaten het lichaam, waardoor weefsels achter de tumor aan straling worden blootgesteld.
Gerichte protonen helpen patiënten de gevolgen van ongewenste bestraling te voorkomen, zoals zenuwschade op korte termijn en orgaanschade door ontstekingen en littekenvorming die zich maanden tot jaren later ontwikkelen. Omdat er minimale schade aan gezond weefsel in de buurt van de tumor ontstaat, is protontherapie vaak de beste keuze voor tumoren in de hersenen, wervelkolom, hoofd en hals, longen, lever en prostaat.
De minimale bijwerkingen van protontherapie zijn vooral voor kinderen van groot belang.
"Omdat kinderen groeien en zich ontwikkelen, zijn verschillende delen van het lichaam gevoeliger voor zelfs lage doses straling", aldus Hiniker, die kinderen behandelt die radiotherapie krijgen bij Stanford Medicine Children's Health . Weefsels zoals de hersenen en de groeischijven aan de uiteinden van botten zijn bijvoorbeeld bijzonder kwetsbaar voor stralingsschade. Bovendien hebben de meeste kinderen met kanker, omdat ze genezen, meer tijd dan volwassen patiënten om langdurige bijwerkingen van de behandeling te ervaren.
Als kinderradiotherapeut weet Hiniker dat radiotherapie niet altijd even makkelijk is voor kinderen. Ze ontwikkelde een manier om kinderen tijdens de behandeling naar hun favoriete video's te laten kijken , een afleidingstechniek die hen helpt stil te blijven liggen en anesthesie te voorkomen. Het videosysteem, AVATAR genaamd en ondersteund door het Catalyst-programma van Stanford Medicine , is inmiddels op zo'n 30 locaties wereldwijd geïnstalleerd. Het zal deel uitmaken van de protontherapie-installatie van Stanford Medicine.
Protontherapie is echter niet voor elke vorm van kanker de juiste keuze.
"Afhankelijk van de locatie en kenmerken van de tumor, kunnen andere radiotherapietechnieken nog steeds het meest geschikt zijn", aldus Hiniker, die opmerkte dat Stanford Medicine een breed scala aan geavanceerde radiotherapieopties biedt. "De beschikbaarheid van protontherapie bij Stanford Medicine geeft ons een belangrijk extra hulpmiddel om te overwegen bij het adviseren van een behandeling op maat, per geval."
Het bereik van patiënten vergroten:
Veel kankerpatiënten in Noord-Californië konden geen protontherapie krijgen omdat de dichtstbijzijnde kliniek die was uitgerust om de meeste kankersoorten met protonen te behandelen, honderden kilometers verderop lag. (Radiotherapie duurt een maand of langer, en patiënten kunnen niet altijd voor zo'n lange tijd verhuizen.)
Door protontherapieapparatuur kleiner, goedkoper en eenvoudiger te installeren te maken, doorbreekt Stanford Medicine het knelpunt. De nieuwe apparatuur past in een standaard lineaire versnellerruimte van 111 vierkante meter en werd in het Stanford Medicine Cancer Center geïnstalleerd zonder dat er een nieuw gebouw hoefde te worden gebouwd. Negen andere medische centra wereldwijd installeren het nieuwe systeem ook, aldus Loo.
Zo'n vier jaar geleden realiseerden Loo en zijn collega's van Stanford Medicine zich dat ze twee bedrijven kenden die medische apparatuur op verschillende manieren op de markt brachten, met name kleinere apparaten.
Mevion Medical Systems bood de meest compacte cyclotron in de branche aan, de machine die de protonen genereert. Met deze kleinere machines krompen protontherapiefaciliteiten van ongeveer de grootte van een voetbalveld tot ongeveer de helft van de grootte van een basketbalveld. Maar de kleinere cyclotron vereiste nog steeds een gebouw van drie verdiepingen. Dit kwam doordat patiënten tijdens de behandeling plat lagen en de machine die de straling afgaf, op een portaal rond de patiënt roteerde, waarbij deze zich één verdieping boven of onder een behandelkamer op de tweede verdieping van het gebouw verplaatste.
Protontherapie is een vorm van radiotherapie waarbij geladen deeltjes op de tumor worden gericht, waardoor de kanker wordt behandeld zonder dat er een uitgaande dosis straling vrijkomt. Illustratie door Emily Moskal
Leo Cancer Care Inc. koos ondertussen voor een andere, ruimtebesparende aanpak en ontwikkelde een systeem waarbij patiënten rechtop in een speciale behandelstoel werden geplaatst voor de behandeling.
De behandeling in staande positie maakt het gemakkelijk om de patiënt tijdens de behandeling te verplaatsen, waardoor de protonenbron stil kan blijven staan, aldus Loo. "Het is veel eenvoudiger om de patiënt te draaien dan een grote machine om de patiënt heen te moeten draaien."
Het team van Loo vroeg zich af of de twee innovaties samengevoegd konden worden.
"Toen we de bedrijven bij elkaar brachten, ging er een lampje branden," zei hij. De combinatie van 's werelds kleinste cyclotron en de roterende stoel zou een zeer compacte protontherapie-opstelling opleveren. "Ze zeiden: 'Oké, we gaan dit product maken', en Stanford Medicine stemde ermee in om de eerste klant te worden."
Naar de toekomst:
Terwijl het radiotherapieteam van Stanford Medicine zich voorbereidt op de behandeling van de eerste patiënten met protontherapie, onderzoeken ze tegelijkertijd hoe ze de technologie verder kunnen ontwikkelen.
Ze zullen de voordelen onderzoeken van bestraling bij patiënten die rechtop zitten in plaats van liggen. Onderzoek wijst uit dat bij mensen met bepaalde aandoeningen, zoals longkanker, rechtop zitten het te behandelen orgaan in een betere positie brengt voor veilige bestraling. De long is namelijk meer uitgerekt wanneer iemand rechtop zit dan wanneer hij ligt, wat schade aan gezond weefsel zou moeten voorkomen.
De rechtopstaande positie van de patiënt biedt ook meer flexibiliteit dan traditionele apparatuur om straling vanuit verschillende hoeken toe te dienen. "Het is een nieuwe manier van denken bij het plannen van protontherapie, waarbij gebruik wordt gemaakt van continue stralingsbogen in plaats van stralen vanuit een paar hoeken", aldus Loo.
Het team van Stanford Medicine is ook van plan verschillende manieren te onderzoeken waarop de straling wordt toegediend. Een daarvan is FLASH-behandeling, waarbij dezelfde dosis straling in een veel kortere tijdspanne wordt gegeven. Experts van Stanford Medicine begonnen FLASH-behandeling te onderzoeken om de precisie van de dosisafgifte te verbeteren, omdat het lichaam beweegt, zelfs wanneer iemand stilstaat. Terwijl zij werkten aan de technologie om radiotherapie veel sneller toe te dienen – in een fractie van een seconde – toonde een onderzoeksteam elders aan dat zeer snelle radiotherapie hetzelfde effect heeft op de tumor, maar minder nevenschade aan gezond weefsel veroorzaakt.
"Het is een echt verrassende wetenschappelijke ontdekking die we nog steeds proberen te begrijpen", aldus Loo. "FLASH-technieken zijn nog niet toegepast in de therapie bij mensen, behalve op enkele beperkte manieren, maar het zit in de pijplijn en we zijn van plan klinische proeven met die methode te ontwikkelen voor ons protonsysteem."
Loo en zijn collega's zijn enthousiast over de toekomst voor patiënten. Radiotherapie is de meest gebruikte kankerbehandeling en komt ongeveer twee derde van de patiënten in de VS ten goede, aldus Loo. "Dat betekent dat alles wat we kunnen doen om radiotherapie substantieel te verbeteren, een grote winst is voor de kankertherapie in het algemeen."