Protonterapi af lungekræft – betydning af tumorbevægelse under behandlingen

Ved kurativt intenderet strålebehandling af kræft bestråles en tumor med det formål at eliminere alle kræftceller i tumoren. Ved konventionel strålebehandling benyttes en accelerator, som genererer røntgenstråler med omtrent ti gange så høj energi som diagnostiske røntgenstråler.

Røntgenstrålerne passerer gennem patienten og leverer undervejs stråledosis til al rask væv både før og efter passage af tumoren. Protonterapi er en nyere og mere skånsom form for strålebehandling, som gives med protonstråler i stedet for røntgenstråler. 

Den store fordel er, at protonerne stopper og afsætter næsten al deres dosis i en bestemt dybde, som er bestemt af protonernes energi. Ved tilpasning af protonenergien til tumorens dybde fås en stor koncentration af stråledosis i tumoren med lav dosis til det raske væv før tumoren og ingen dosis bag tumoren. Det muliggør strålebehandling med færre bivirkninger for mange patienter. 

Protonterapi blev tilgængeligt i Danmark med åbningen af Dansk Center for Partikelterapi (DCPT) i begyndelsen af 2019. På nyere protoncentre såsom DCPT gives behandlingen som scanning beam protonterapi, hvor en smal protonstråle scannes hen over tumoren, indtil hele tumoren er dækket med den ønskede dosis (figur 1a). Scanningen foretages lagdelt, hvor man tilpasser protonenergien til forskellige tumordybder og scanner protonstrålen hen over tumorens tværsnitsareal i den givne dybde. 

Med scanningen kan man præcist tilpasse dosis til tumorens form, hvorved det raske væv skånes mest muligt. Prisen for den høje præcision er dog, at behandlingen er meget følsom for tumorbevægelse, som i lunge og lever kan være flere centimeter under en strålebehandling som følge af vejrtrækning. Den samtidige bevægelse af protonstråle og tumor kan give en meget forvrænget tumordosis med alvorlig under- og overdosering, som vist i eksemplet i figur 1b. 

Derfor har scanning beam protonterapi kun været anvendt mod lungekræft i ganske få studier, som ofte kun har inkluderet patienter med minimal tumorbevægelse. Rutinemæssig brug af scanning beam protonterapi i thorax og abdomen kræver nye metoder til sikring af korrekt dosislevering til bevægelige tumorer, men det vil være meget ønskeligt, da alt kritisk normalvæv næsten altid vil kunne skånes ved både tidlig og lokalavanceret lungekræft.¹ 

I et nyligt samarbejdsprojekt mellem Maryland Proton Treatment Center (MPTC) i USA og DCPT har vi udviklet og implementeret en praktisk metode, som effektivt reducerer dosisfejlene ved scanning beam protonterapi af bevægelige tumorer. Ideen bag metoden er, at der i hver dybde scannes flere gange hen over tumoren på en sådan måde, at alle scanninger i laget er ligeligt fordelt hen over en hel åndedrætscyklus (figur 1c). I en række simuleringer, eksperimenter og dosisberegninger har vi vist, at det giver en meget effektiv udjævning af under- og overdoseringerne.² 

Selv om ideen er ganske simpel, har en del tekniske krumspring været nødvendige for at få protonanlægget til at levere det ønskede scanningsmønster. Metoden vil umiddelbart kunne anvendes, når DCPT påbegynder protonbehandlinger i thorax og abdomen.