TU Delta nam een kijkje bij HollandPTC

Meten en regelen in de protonenkliniek

Protonenkliniek HollandPTC (Holland Protonen Therapie Centrum) opent begin volgend jaar. Delft Integraal kreeg alvast een rondleiding. “We moeten hier volgens de regels der kunst aantonen dat protonen het beste zijn.” “Een gaatje boren en een kabeltje trekken kan hier niet”, zegt klinisch fysicus Nienke Holtzer. Ze overdrijft niet. Een gangenstelsel met muren van maar liefst drie meter dik beton voert ons zigzaggend naar het hart van de protonenkliniek. We lopen door de catacomben van HollandPTC. Met ferme pas leidt Holtzer ons naar het cyclotron. Ze draagt een sensor die bijhoudt hoeveel ioniserende straling we oplopen. Al dat beton – zes meter in totaal door de slingerende opzet van de gangen – moet de buitenwereld beschermen tegen straling van de deeltjesversneller die protonen uitspuwt met twee derde van de lichtsnelheid. Normaal gesproken dan. Nu staat hij stil. Dat gebeurt niet vaak en het biedt gelegenheid voor een rondleiding aan journalisten. Aan het eind van de gang doemt het supergeleidende cyclotron op, een kolos, zo groot als een tank en tweemaal zo zwaar. Om de negentig ton wegende deeltjesversneller op zijn plek te zetten, verrees vorig jaar een van de grootste kranen in Europa op het bouwterrein op de campus, achter het reactorinstituut in Delft. In de verte sleutelen vaklieden aan de buis die uit het cyclotron komt. Enige haast is geboden. Over enkele maanden opent de kliniek haar deuren. De buis is omgeven door elektromagneten. De magneten bundelen de protonen en geleiden ze naar de behandelkamers.

HollandPTC, opgericht door het Erasmus MC, het LUMC en de TU Delft, zal de eerste protonenkliniek in Nederland zijn. Naast Delft worden in Groningen en Maastricht centra voor protonentherapie gebouwd. Het poliklinische centrum is ook bedoeld voor wetenschappelijk onderzoek naar de effectiviteit van de therapie, beeldvorming en het gedrag van materialen in protonenbundels.

Ideeën bij de koffieautomaat

Voor dr.ir. Dennis Schaart, hoofd van de nieuwe onderzoekssectie medical physics & technology (TNW) en verbonden aan HollandPTC, kan de opening niet snel genoeg zijn. Hij is ‘de kwartiermaker protonen’ binnen de TU Delft. “Ik werk al twintig jaar in de medische fysica”, zegt Schaart. “Het potentieel zit hem in de details. Het is voor ons een novum om een kliniek op de campus te hebben, en nog wel een voor hoogtechnologische behandelingen. We hebben zo meteen een fysieke plek waar medici en fysici bij elkaar komen. Bij de koffieautomaat ontstaan ideeën die je niet achter een bureau kunt bedenken.” Schaart is heilig overtuigd van de meerwaarde van protonentherapie. “Dat heeft puur te maken met de inherente fysische logica. Met de Bragg-piek.”
Dat vergt enige uitleg. Fotonen geven al direct nadat ze het lichaam in gestraald worden een groot deel van hun energie af. Dat betekent dat het gebied dat voor de tumor ligt, blootgesteld wordt aan een hoge dosis. Bij protonen is de energieafgifte vlak onder de huid juist laag. De afgifte neemt vervolgens exponentieel toe tot een scherpe piek, de Bragg-piek, vernoemd naar zijn uitvinder Henry William Bragg. Door de hoeveelheid energie van de bundel te variëren kan men de diepte van de piek variëren en op die manier de energieafgifte afstellen op de tumor.

Minder schadelijk voor kinderen

In het buitenland worden vooral patiënten met tumoren in weefsel dat extra kwetsbaar is voor straling, zoals rondom het oog en de hersenen, bestraald met protonen. Ook voor kinderen zouden protonen minder schadelijk zijn. Zij hebben veel delende cellen die extra gevoelig zijn voor straling. Toch is sluitend bewijs dat protonen beter zijn dan fotonen nog niet geleverd. Dat kan pas als jarenlang behandelingen hebben plaatsgevonden op duizenden patiënten volgens strakke protocollen die in talloze klinieken identiek zijn. “We moeten die meerwaarde volgens de regels der kunst aantonen. Daarvoor gaan we nauw samenwerken met de andere protonenklinieken in Nederland”, zegt Schaart. “Een rol van de TU is bovendien om die meerwaarde nog te vergroten. Mogelijkheden voor verbetering liggen onder meer op het terrein van de beeldvorming. We doen onderzoek naar beeldvorming in 4D, dus met de tijd erbij. We willen de tumoren en de Bragg-piek van de protonen in beeld hebben tijdens de bestraling. Meten en regelen, daar kunnen we natuurlijk wat mee aan de TU.”

Vlakbij het cyclotron brandt groen licht. ‘Area Insecured’ staat verassend genoeg onder de lamp vermeld. “Maak je geen zorgen”, zegt Holtzer. “Die boodschap betekent dat de ruimte niet meer is gezekerd, omdat hier mensen zijn. Het cyclotron kan dus niet in gang worden gezet.” De buis uit het cyclotron maakt na een paar meter een scherpe bocht naar links. Rechts daarvan is de muur bedekt met een dikke laag barietstenen. Daar knallen de protonen tegenaan die uit de bocht vliegen. “De protonenstraal moet opgeschoond worden”, licht Holtzer toe. “Het is een vuile bundel bestaande uit deeltjes met verschillende snelheden. De curve in de buis zorgt ervoor dat alleen die protonen overblijven die de gewenste snelheid hebben.” De stralingsmeter geeft 1 microsievert aan als we weer buiten staan. Dat is vergelijkbaar met de dosis straling je in hetzelfde tijdbestek oploopt als je buiten bent.

Testen met een fantoom

Een spannende tijd breekt aan voor Holtzer en haar collega’s. “Voor het eerst maak ik nu het hele proces vanaf het begin mee; het afstellen van de apparatuur en uitstippelen van de protocollen”, zegt Holtzer. “We hebben enkele mensen uit het buitenland gehaald die ervaring hebben met protonen. En we hebben trainingen gevolgd bij protonenklinieken in Baltimore in de VS, en in Trento in Italië. De apparatuur daar is exact hetzelfde als hier.” En toch is het geen plug and play, benadrukt klinisch fysicus Petra Trnkova, een van de buitenlandse experts. Zij werkte tot voor kort aan protontherapie aan het Zwitserse Paul Scherrer Institute. “We moeten de machines goed kalibreren en testen”, zegt Trnkova. “Dat laatste doen we met fantomen. Dat zijn objecten waarmee we het weefsel van patiënten simuleren.” Het eerste jaar behandelen de medici in Delft voornamelijk patiënten met tumoren in het hoofd-halsgebied. “Voor een specifieke groep patiënten met tumoren in dit gebied verwachten we dat protonentherapie een meerwaarde heeft”, zegt Holtzer.

Majella de Spaey, communicatieadviseur van HollandPTC, knikt instemmend. “We willen geen te hoge verwachtingen wekken. Wij krijgen telefoontjes van mensen die vragen of ze op een wachtlijst mogen. Maar het is voor veel soorten kanker nog helemaal niet gezegd dat bestraling met protonen effectiever is dan met fotonen.” De tour gaat verder naar een van de drie behandelkamers. Ook deze ruimte is van de buitenwereld afgesloten met zes meter beton: twee muren van ieder drie meter dik. Het beton is hier mooi afgewerkt met houten panelen en het licht is zacht en prettig. Diezelfde lijn is doorgezet tot in de behandelkamer. De aandacht voor de vormgeving is belangrijk, meent De Spaey. “We denken dat het voor patiënten behoorlijk indrukwekkend kan zijn als ze hier voor het eerst komen. Zeker als de medisch laboranten zich uit de ruimte terugtrekken en je alleen achterblijft om de protonentherapie te ondergaan.”

Robotarm uit autoindustrie

Midden in de kamer staat een robotarm, afkomstig uit de autoindustrie. Aan die arm komt een plaat waarop de patiënt gefixeerd wordt. De arm kan de patiënt twee kanten op bewegen. Eerst schuift hij hem in een CT-scanner om de tumor nog eens in kaart te brengen. Vervolgens schuift de robot de patiënt onder de protonenbundel. De protonenbundel komt uit een zogenaamde gantrie, een apparaat met een diameter van negen meter. Dit cirkelvormige gevaarte kan 360 graden rond de patiënt draaien. Met magneten richt hij de protonen zo nauwkeurig mogelijk op de tumor. Van de machine ziet de patiënt niet veel. Slechts een tipje ervan steekt uit in de behandelkamer. “Daar komen nog BMW-afwerkstukken voor”, zegt de Spaey. BMW, de autofabrikant? “Ja, BMW heeft gewerkt aan de vormgeving van de ruimte.” Holtzer opent een deurtje naast de behandeltafel. We komen in achterkant van de ruimte van de huizenhoge gantrie. “In Baltimore tonen de medici dit apparaat aan de patiënten”, zegt Holtzer. “Het geeft ze het gevoel dat ze in goede handen zijn. Wellicht gaan we dat hier ook doen.”

Bron: TU Delta