Ny strålmodell för svepta protonstrålar

Omkring 30% av alla som drabbas av cancer ordineras strålbehandling. Det är viktigt att kunna maximera stråldosen till tumören samtidigt som den hålls så låg som möjligt i övrig, frisk vävnad. Peter Kimstrand vid Uppsala universitet har arbetat med att utveckla en modell för träffsäker svept protonstrålning. Det finns olika sorters strålning med olika träffsäkerhet och räckvidd. Protonstrålar, som Peter Kimstrand studerat, är bättre än foton- och elektronstrålning som vanligtvis används idag. Det beror på att protoner har en väldefinierad räckvidd och dessutom gör mest skada i slutet av sin räckvidd, i den s.k. Bragg-toppen. Dessa egenskaper gör att stråldosen till frisk vävnad som ligger i strålens ingångskanal kan hållas låg och övrig frisk vävnad kan i stort sett helt besparas från direkt bestrålning medan tumören får hög dos. Peter Kimstrand har i sitt avhandlingsarbete arbetat med att utveckla den, så kallade, svepta protonstrålen vid The Svedberg laboratoriet i Uppsala. Med en svept protonstråle kan man bestämma i tre dimensioner var man vill placera Bragg-toppen. Detta gör att man i stort sett kan bestämma dosnivån individuellt till varje punkt i tumören. Det här är en avancerad form av strålbehandling som kräver avancerade behandlingsmaskiner, både i form av hård- och mjukvara, samt avancerade verifikationsmetoder. I sin avhandling beskriver Peter Kimstrand styr- och kontrollsystem samt mätmetoder för att hantera en svept protonstråle. Innan strålbehandling tas så kallade CT-bilder (datortomografibilder). Utifrån dessa bilder planeras strålbehandlingen. På bilderna markeras tumör och strålkänsliga organ ut. Under dosplaneringen beräknas stråldosen till patienten utifrån de fältegenskaper (bestrålningsriktningar, ordinerad dos, med mera) som har satts upp. Korrektheten dosberäkningen beror, i huvudsak, på tre olika processer: Den första är beräkningsalgoritmen i sig, hur väl den beskriver växelverkningar mellan stråle och material. En andra är översättningen från bilderna till verkligheten. Den tredje är beskrivningen av behandlingsmaskinens stråle, i form av positon, riktning och energi hos partiklarna, d.v.s. deras fasrymd. Denna beskrivning står strålmodellen för. För att utveckla en strålmodell måste man först studera svepta strållinjer och bestämma vilka element som påverkar strålens fasrymd. För en typisk strållinje är dessa element dels svepmagneterna som används för att svepa strålen i sidled, dels räckviddsmodulatorn som används för att styra strålens räckvidd – hur djupt in i patienten strålen penetrerar. Dessutom kan en kollimator användas. Det är en anordning som avskärmar strålfältet till att begränsas till tumörens utsträckning och ger en skarpare träffbild. Peter Kimstrand har studerat och modellerat en sådan - en så kallad multibladskollimator. Dessa element måste representeras i strålmodellen. Dessutom måste strålens grundegenskaper beskrivas; energifördelning och storleksmässig utsträckning. Den strålmodell som Peter Kimstrand har utvecklat innehåller ett ramverk för att karakterisera och återskapa fasrymden för en svept protonstråle. Jämför man resultaten från modellen med mätresultat visar det sig att överensstämmelsen är hög. Det betyder att Peter Kimstrands strålmodell kan användas som underlag för att få mycket korrekta dosberäkningar för svepta protonstrålar. Läs avhandlingen på Uppsala universitets webbplats För mer information, kontakta Peter Kimstrand, 018-56 50 16, 0704-90 66 27, e-post: Peter.Kimstrand@onkologi.uu.se