30 november jl. vond de feestelijke opening plaats van HollandPTC, het centrum voor protonentherapie op het terrein van de TU Delft. Hier werken Delftse fysici en technologen samen met radiotherapeuten uit het Leids Universitair Medisch Centrum, Leiden, en het Erasmus MC, Rotterdam. Op de openingsdag sloten het Amsterdam UMC en het Antoni van Leeuwenhoek, Amsterdam, zich bij dit consortium aan. Ook werd bekendgemaakt dat een bedrag van 2,7 miljoen euro is toegekend voor diverse projecten die deze vorm van radiotherapie verder moeten perfectioneren.
HollandPTC is het enige van de drieprotonencentra in ons land - de andere zijn in Groningen en Maastricht - dat niet direct aan een ziekenhuis verbonden is. Het heeft daarom de ambitie een werkplaats voor protonentherapie te zijn. Dat houdt onder meer in dat de zorg grotendeels in handen blijft van artsen van buiten het centrum, met steun van ‘eigen’ artsen. Patiënten nemen dus als het ware hun eigen radiotherapeut mee. Daarnaast is HollandPTC ook een werkplaats voor onderzoek. Het centrum beschikt daarvoor over een aantal laboratoria die zijn samengebracht in een onderzoeksbunker. Daarin is ook ruimte voor onderzoekers van buiten het consortium.
Precisie
Protonentherapie vormt een welkome aanvulling op het behandelrepertoire van radiotherapeuten. Anders dan bij de klassieke radiotherapie wordt niet bestraald met bundels fotonen, maar met protonen. Deze hebben het voordeel dat ze in biologische weefsels hun energie afgeven op één vooraf in te stellen plaats. Op weg naar dieper gelegen tumoren verliezen ze maar een fractie van hun energie, zodat de weefselschade in dit traject minimaal is. Doordat ze vrijwel alle resterende energie in de tumor afgeven, is de stralingsbelasting erachter nul. Fotonen daarentegen verliezen de meeste energie op weg naar de tumor en ook achterliggend weefsel ontvangt nog straling. Deze eigenschappen maken protonentherapie zeer geschikt voor de behandeling van tumoren van het centrale zenuwstelsel, de ogen en het hoofd-halsgebied. Ook voor kinderen is ze zeer geschikt, omdat de kans op late effecten minimaal is.
Het wetenschappelijke onderzoek van HollandPTC richt zich op het aantonen van de meerwaarde van protonentherapie en het verbeteren van de behandeling zelf. Het onderzoek omvat zowel fysische, chemische als biologische aspecten van protonentherapie. Hierbinnen bestaan zes onderzoekspijlers:
- ontwikkelen en toepassen van beeldgestuurde adaptieve protonentherapie om de behandeling nog preciezer te maken;
- ontwikkelen van indicatoren die de uitkomst van een behandeling met protonen helpen voorspellen;
- implementeren en evalueren van technologische (klinisch toepasbare) innovaties;
- ontrafelen van de herstelmechanismen van DNA-schade door protonen;
- gebruik van big data voor meer inzicht in de meerwaarde van protonentherapie;
- uitvoeren van vergelijkende klinische studies naar het effect en de meerwaarde ervan.
Projecten
Tijdens de openingsplechtigheid werd bekendgemaakt dat voor een aantal onderzoeksprojecten in totaal 2,7 miljoen euro aan subsidie is toegekend. Deze projecten richten zich op optimalisering van de techniek, het voorkomen van bijwerkingen en de behandeling van specifieke tumoren.
Improved healthy-tissue sparing by automated daily online plan adaptation in proton therapy for head and neck cancer (IMAGINATION)
Hoofd-halstumoren zijn een van de belangrijkste indicaties voor protonentherapie. Behandelaars moeten echter rekening houden met verstorende factoren als een net iets andere positie van de nek van de patiënt, bewegingen van de tumor, volumeafname ervan en gewichtsverlies van de patiënt. Hierdoor kan het gebeuren dat gezonde weefsels een deel van de hoge stralingsdosis ontvangen, wat weer kan leiden tot ongewenste bijwerkingen. Ook kan het aantal patiënten dat in aanmerking komt voor protonentherapie hierdoor afnemen.
Onder leiding van de fysici prof. dr. Mischa Hoogeman (Erasmus MC) en dr. Zoltán Perkó (TU Delft) wordt gezocht naar een algoritme waarmee een behandelaar snel en eenvoudig dergelijke storende factoren in zijn behandelplan kan incorporeren en het plan na elke behandeling zo nodig geautomatiseerd kan laten aanpassen. Later worden ook programma’s ontwikkeld die nagenoeg direct de kwaliteit van een aangepast bestralingsplan kunnen controleren.
Cone-beam spectral CT: enabling in-situ adaptation in proton therapy
Essentieel voor een succesvolle protonenbehandeling is een nauwkeurige bepaling van de plaats en vorm van een tumor en de daarop afgestemde energie van de protonen. Soms echter bewegen de tumoren en verandert hun volume tijdens de behandeling. Beeldgestuurde adaptieve protonentherapie - IGOAPT naar de Engelse afkorting ̶ moet hiervoor een oplossing bieden. IGOAPT integreert diverse systemen, waaronder beeldvorming, beeldverwerking, de berekening van toe te dienen doses en de kwaliteitscontrole. De onderliggende afstemming van deze systemen is echter nog niet perfect, waardoor de voordelen van bestraling met protonen niet volledig benut worden.
Het onderzoek onder leiding van dr. ir. Dennis Schaart, hoofd van de sectie Medical Physics and Technology van de TU Delft, gaat uit van de verwachting dat cone-beam spectralCT (CBSCT), waarmee scherp contrasterende 3D-beelden van zachte weefsels gemaakt kunnen worden, een geschikte methode kan zijn om tumoren tijdens de behandeling te lokaliseren. Het onderzoek moet ertoe leiden dat er een trefzeker geïntegreerd systeem wordt ontwikkeld en gevalideerd dat op basis van CBSCT-beelden ook de optimale energie voor de protonenbundel berekent.
Improving toxicity modelling, patient selection and clinical outcome of proton therapy in low grade glioma
Dit project staat onder leiding van dr. Alejandra Méndez Romero, radiotherapeut in het Erasmus MC, en richt zich op patiënten met een laaggradig glioom. Deze patiënten krijgen gewoonlijk adjuvante radio- en chemotherapie. Speciale aandacht is daarbij nodig voor mogelijke bijwerkingen, mede omdat de meeste patiënten betrekkelijk jong zijn en de mediane overleving ruim dertien jaar is. Gelet op de kwetsbaarheid van de hersenen kunnen deze patiënten in aanmerking komen voor protonentherapie.
Onder leiding van Méndez Romero wordt onderzocht in hoeverre bestraling met protonen leidt tot blijvende bijwerkingen als cognitieve achteruitgang. De uitkomsten worden vergeleken met de uitkomsten bij patiënten die met röntgenfotonen zijn bestraald. Dit moet leiden tot duidelijke criteria op grond waarvan deze patiënten voor een protonenbehandeling in aanmerking komen, modellen die het risico op deze bijwerkingen voorspellen, evenals de gevolgen van deze bestralingen voor de kwaliteit van leven.
New methodology for developing biomarkers of radiation induced toxicity in brain tumour patients based on advanced MR imaging of the microvasculature and white matter microstructure
Dr. ir. Frans Vos (Quantative Imaging Group, TU Delft) en prof. dr. ir. Thijs van Osch (afdeling Radiologie, LUMC) leiden een project dat zich richt op de schade aan de microscopische kleine bloedvaten in de hersenen bij bestraling van hersentumoren. Deze schade kan weer leiden tot schade aan de witte stof, met alle gevolgen van dien.
De onderzoekers willen diverse geavanceerde MRI-technieken inzetten en vergelijken om dergelijke veranderingen in de microvasculatuur en de structuur van de witte stof op te sporen na fotonen- of protonentherapie. Ook willen ze deze veranderingen kunnen correleren aan de toegediende doses, zodat inzicht wordt verkregen in de relatie tussen stralingsdosis en de effecten op het brein.
Defining optimal imaging strategies for diagnosis, treatment and treatment evaluation of chordomas and chondrosarcomas of the axial skeleton
Chordomen en chondrosarcomen in het axiale skelet zaaien vrijwel nooit uit, maar kunnen lokaal verwoestend uitpakken wanneer ze neurovasculaire structuren aantasten. Laaggradige chondrosarcomen kunnen conservatief behandeld worden met een goede prognose. Dat geldt echter niet voor de meer hooggradige chondrosarcomen en chordomen. Voor deze tumoren is chirurgie, protonentherapie of een combinatie van beide de aangewezen behandeling. Het is dus essentieel om de mate van agressiviteit van de tumor betrouwbaar vast te kunnen stellen.
Omdat biopten hierover niet altijd definitief uitsluitsel geven, onderzoeken radiotherapeut dr. Stijn Krol en radioloog prof. dr. Hans Bloem, beiden verbonden aan het LUMC, hoe met beeldvorming (MRI en PET-CT) dit onderscheid met grotere zekerheid te maken is. Ook willen de onderzoekers met deze geavanceerde beeldvorming in detail bestuderen hoe deze bottumoren op protonentherapie reageren. Zo hopen ze radiologische parameters te vinden die een betrouwbaardere voorspelling van de prognose van individuele patiënten mogelijk maken.
MR imaging biomarkers associated with patient-reported xerostomia and dysphagia post-PBT
Protonentherapie wordt geïndiceerd voor hoofd-halstumoren, omdat bestraling met fotonen geregeld leidt tot problemen met slikken en schade aan de speekselklieren, met een droge mond als gevolg. Bij het bepalen van het risico hierop - en dus de vraag of een patiënt in aanmerking komt voor protonentherapie - worden normal tissue complication probability(NTCP)-modellen gebruikt. Deze zijn gebaseerd op patiënten die een conventionele bestralingsbehandeling hebben ondergaan. De informatie over de locatie van de schade ontbreekt in deze modellen. In dit project, onder leiding van dr. Eleftheria Astreinidou, klinisch fysicus bij de afdeling Radiotherapie van het LUMC, wordt getracht deze modellen te verfijnen.
Dat gebeurt primair door te bepalen hoe speekselklieren en hun afvoerkanalen en de slikspieren het beste met MRI in beeld gebracht kunnen worden. Zodra de geschiktste techniek klinisch is gevalideerd, wordt een prospectieve studie uitgevoerd waarbij MRI’s worden gemaakt vóór bestraling met fotonen of protonen en vervolgens zes weken en zes maanden erna. Deze beelden worden gecorreleerd aan de eventuele klachten van patiënten. De uitkomsten hiervan moeten leiden tot robuustere NTCP-modellen voor het te bestralen gebied.
Personalized radiotherapy for vestibular schwannomas
Onder leiding van dr. Erik Hensen, KNO-arts in het LUMC, worden de mogelijkheden van protonentherapie onderzocht bij de behandeling van vestibulaire schwannomen oftewel brughoektumoren. Hoewel deze tumoren met conventionele bestralingen goed onder controle te brengen zijn, klaagt 40% van de patiënten over gehoorverlies. Ook aangezichtsverlammingen, duizeligheid en tinnitus komen voor. Aangezien het gros van de patiënten jonger dan vijftig is, is de urgentie groot om iets aan deze bijwerkingen te doen.
Protonentherapie kan hiervoor wellicht een oplossing bieden. In het onderzoek gaat het er allereerst om die patiënten te identificeren die er het meeste baat bij zullen hebben. Dit gebeurt door de uitkomsten na protonen- en fotonentherapie met elkaar te vergelijken. Daarnaast zal er aanvullende beeldvorming plaatsvinden, waarmee het effect van de bestraling op zowel de tumor als het gezonde weefsel gemeten zou kunnen worden. Dit moet leiden tot modellen die artsen in staat stellen de te verwachten respons op een behandeling te voorspellen.
Drs. Huup Dassen, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2019 vol 10 nummer 1
DEEL DIT ARTIKEL:
