ICT-onderzoek gaat artsen helpen om nauwkeuriger plannen te ontwerpen voor de inwendige bestraling van kankerpatiënten. Die zullen daardoor nog minder last van bijwerkingen hebben. Het project – een samenwerking tussen het AMC, het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) en het bedrijf Elekta Brachytherapy – wordt gefinancierd door NWO en Elekta.
Bij de meeste radiotherapiebehandelingen zijn zulke ingewikkelde berekeningen nodig, dat de arts afhankelijk is van software die de juiste hoeveelheid straling uitrekent. Neem bijvoorbeeld inwendige bestraling van kankerpatiënten, brachytherapie. Senior-onderzoeker Tanja Alderliesten (Radiotherapie) legt uit hoe dat in zijn werk gaat bij een tumor in de baarmoeder.
Op de OK wordt een applicator ingebracht, die holle buisjes (katheters) bevat. Later zal daar een radioactieve bron doorheen gaan. Vervolgens wordt een MRI-scan gemaakt. Op basis van de scan tekent de arts of de planningslaborant in waar de tumor, de applicator en de katheters liggen en ook de nabij gelegen organen die schade door de straling kunnen oplopen.
Vervolgens berekent software de dosisverdeling. Daarbij wordt een aantal factoren meegenomen. “Je hebt een bepaalde hoeveelheid straling nodig om de tumor goed te kunnen aanpakken, maar tegelijkertijd wil je de dosis in de nabijgelegen organen zo laag mogelijk houden.”
De software levert een basisplan voor de bestraling van de patiënt. Vervolgens gaat een team bestaande uit de behandelend arts, de planningslaborant en vaak ook een klinisch fysicus het plan bijschaven. Alderliesten: “Dat is een ingewikkeld proces. De criteria die artsen gebruiken om tot een goede dosisverdeling te komen, kunnen momenteel niet goed in de planningssoftware gestopt worden. Maar dat zouden we wel graag willen. En daar is het huidige project uit voortgekomen.”
Laten leren
De bedoeling is om software te ontwikkelen die nauwkeuriger, robuuster en patiëntgerichter is. Straks krijgt de arts niet één, maar meerdere plannen waar hij uit kan kiezen, met dosisverdelingen die nog specifieker zijn. “Ze zijn kwalitatief gelijkwaardig, maar verschillen in de compromissen die ze maken”, zegt Alderliesten. Zo kan het team een nog betere afweging maken tussen effectiviteit van de therapie en ongewenste hoeveelheden straling in omliggende organen. De dosisverdeling is bovendien zodanig dat kleine veranderingen in de ligging van de katheters in de patiënt geen grote invloed hebben op de verdeling van de hoeveelheid straling.
De volgende stap in het project is om de software te laten leren. Gekozen dosisverdelingen worden opgeslagen en gekoppeld aan specifieke eigenschappen van de patiënt, zoals locatie van de tumor, omliggende risico-organen, etc. “Dan kan de software op basis van een aanpak die de arts in het verleden goedkeurde, een plan creëren dat daar dichtbij zit”, legt Alderliesten uit. “Dat is zelfs op verschillende niveaus mogelijk: per specialist, per afdeling of per land.”
Het maken van meerdere, nog specifiekere dosisverdelingen kost veel rekentijd. Terwijl artsen na het maken van de scans nog dezelfde dag willen beginnen met de behandeling. Het CWI ontwikkelt daarom onder andere algoritmen waarmee je processen parallel laat verlopen, waardoor het rekenen sneller gaat.
Alderliesten: “Door de grotere rekenkracht kan er nauwkeuriger gewerkt worden. De huidige software is gebaseerd op de aanname dat bij brachytherapie de weefsels hetzelfde op straling reageren als water. Maar dat is niet zo. Wij denken tot dosisverdelingen te kunnen komen die rekening houden met de verschillende weefsels. Het berekenen hiervan duurt erg lang; we hopen deze planningstijd terug te kunnen brengen tot een acceptabele duur.”
Daarnaast zullen in het project ook de onzekerheden aangepakt worden die artsen hebben als ze een behandelplan maken. “Een scan is een momentopname. Organen verschuiven en een blaas die zich vult en leegt beïnvloedt de vorm van de baarmoeder. De invloed hiervan op de dosisverdeling willen wij minimaliseren, zodat het behandelplan hiertegen bestand is.”
3D-printer
Tenslotte willen de onderzoekers applicatoren gaan maken die individueel aangepast zijn aan de patiënt. Er zijn nu standaard sets in verschillende formaten. "Straks beginnen we met de vraag: hoe moet de applicator eruit zien om de patiënt optimaal te kunnen bestralen? De software komt dan met de ideale vorm en die wordt door een 3D-printer uitgeprint.” Dat alles moet inzichtelijker maken hoe de arts tot het gewenste behandelplan komt. Uiteindelijk leidt dat tot een betere behandeling voor de patiënt met minder bijwerkingen.
Door Irene van Elzakker