Viten

Ny kreftbehandling til Norge i 2023: Slik virker protonstråling.

Ved protonbehandling av kreft stopper den skadelige strålen opp inne i kroppen, akkurat i kreftsvulsten. Her fra et behandlingssenter i Praha.

I dag sendes kreftpasienter til utlandet for å få protonbehandling. I 2023 tilbys det i Bergen og Oslo.

  • Eivind Rørvik
    Doktorgradsstipendiat i medisinsk fysikk, Universitetet i Bergen
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Ioniserende stråling, slik som radioaktiv stråling og UV-stråling, kan være farlig og kreftfremkallende. Samtidig kan det ironisk nok også bli brukt i behandling av kreft, i såkalt strålebehandling.

Standard strålebehandling blir i dag utført med høyenergetiske røntgenstråler som ødelegger både kreftceller og friske celler. Det grunnleggende prinsippet bak all strålebehandling er å gi høy nok stråledose til kreftsvulsten, samtidig som en begrenser dosen til de omliggende friske organene.

Eivind Rørvik er doktorgradsstipendiat i medisinsk fysikk, Universitetet i Bergen.

Rett i kreftsvulsten

Røntgenstråler passerer gjennom kroppen og avsetter litt energi på veien. De som har sett et røntgenbilde, har sett beviset på dette. Bildet er dannet fra den gjenværende strålingen på baksiden av pasienten. Men med en moderne behandlingsteknikk, såkalt protonbehandling, så stopper den skadelige strålen opp inne i kroppen, akkurat i kreftsvulsten.

Dette gjør at man for eksempel kan skyte direkte inn i øyet på en pasient med øyesvulst og behandle pasienten, uten å skade hjernen eller synsnervene på baksiden av øyet. Dette ville ikke vært mulig med dagens røntgenbehandling.

  • Les også: Maskiner skal lære seg hvor farlig kreften er


I dag sender Norge opp mot hundre pasienter årlig til protonbehandling i utlandet. Men fra 2023 skal vi tilby den samme behandlingen i Bergen og Oslo. Sentrene som skal bygges, er på størrelse med håndballhaller og vil inneholde de største behandlingsapparatene som er blitt installert på norske sykehus.

Teknologien som skal til for å behandle kreftpasienter med usynlige protonstråler er kanskje ukjent for mange, men mye av fysikken og prinsippene bak ser vi igjen i andre oppfinnelser.


En suppe av protoner og elektroner

For å produsere en kraftig nok protonstråle for å behandle en kreftsvulst, så trengs det milliarder med protoner.

Dette høres kanskje mye ut, men det tilsvarer bare neglisjerbare mengder med hydrogen, universets minste grunnstoff som består av et proton og et elektron. Det vil si, den samme gasstanken som kan føre en hydrogenbil en ettermiddag, kan være nok for å behandle opptil tusen pasienter.

Ved hjelp av sterke elektriske felt kan hydrogengass bli ionisert til plasma, det vil si en suppe med frie elektroner og protoner. Dette er det samme som skjer i et lysstoffrør.

Steinslynge

Slik som en stein kan bli slengt rundt og rundt opp i høy hastighet ved hjelp av en slynge, så kan protonene komme opp i høy hastighet ved å bli akselerert rundt og rundt.

Denne «protonslyngen» er en titalls tonn tung akselerator på størrelse med en minibuss, som inneholder kilometervis med strømførende kabler, presist oppkveilet for å danne sterke elektriske og magnetiske felt. De positivt ladde protonene blir skutt ut av «protonslyngen» raskere enn halvparten av lysets hastighet, før de blir ført videre til de forskjellige behandlingsrommene i senteret.


Kunsten å snu en stråle

I de første behandlingsrommene som ble bygd, kom strålen vinkelrett ut ifra et hull i veggen. En slik teknikk har sine begrensninger. Litt banalt sagt, blir det nesten som å høytrykksspyle en skitten bil kun på sidene, uten å klare å vaske dritten av taket.

Men i motsetning til en liten gummislange som klarer å vri vannstrålen til en høytrykksspyler, så skal det litt mer til å svinge protonene rundt pasienten. Derfor har moderne behandlingsrom en «strålekanon». Det er en treetasjes stor og flere titalls tonn tung roterbar stålkonstruksjon som omgir rommet, slik at pasienten kan stråles akkurat fra den vinkelen en ønsker.


Akkurat som en høytrykksspyler har en dyse for å spre vannet, så har også «strålekanonen» et munnstykke for å spre den tynne protonstrålen ut over hele kreftsvulsten. Prinsippet bak dette finner vi igjen i bestemors gamle svart-hvitt fjernsyn. Mens denne bruker små magneter for å tegne det todimensjonale fjernsynsbildet med en elektronstråle, inneholder «strålekanonen» kraftigere magneter for å spre protonstrålen ut over hele kreftsvulsten.

Mer nøyaktig behandling

Den tekniske utviklingen de siste årene kan sammenlignes med digitaliseringen i bilindustrien. På samme måte som Tesla klarer å fikse bremselengden eller oppladningstiden til batteriene med en programoppdatering, så vil sentrene potensielt kunne gi enda mer nøyaktig behandling uten å bytte en eneste mekanisk del, bare ved å skaffe seg ny programvare. Dette hadde ikke vært mulig om en hadde kjøpt en bil for ti år siden, og ei heller mulig om en hadde kjøpt et protonterapisenter for ti år siden.


Vi vet ikke hvem av oss som kommer til å få kreft om fem eller 25 år. Men de som får det, vil kunne få muligheten til å få denne teknologitunge behandlingen her hjemme i Norge.

Les mer om

  1. Kreftbehandling
  2. Kreft
  3. Stråling
  4. Fysikk
  5. Viten