MAMA-K - dynamisk styring av partikkelstråling for effektiv kreftbehandling

The target of the product to be developed, MAMA-K, is to enable industrially precise control of proton radiation for improved treatment of cancer. MAMA-K stands for "Multi-Array Multi-Axis Cancer Combat Machine". The system's concrete goal is to avoid radiation of healthy tissue and sensitive neural and organic areas. By avoiding serious side effects of radiation, which is the main problem within radio therapy, it will become possible to radiate the cancer tumor with doses required for certain elimination of further growth of cancer cells. With MAMA-K in operation the difficult balancing between reduced radiation doses to the tumor and allowed doses to healthy tissue and organs will no longer be required. From the Kongsberg industry the project will bring with it the competence in systems engineering and the experience in fast and precise realtime control of multiple axis in complex environments with strict safety requirements, and apply this competence and experience as the platform for the development of the next generation control systems for radio therapy. To reach the targets it will be necessary (1) to "see" exactly all movement of the patient's tumors and healthy organs so that (2) the system can compensate for all motions. Without delay the system shall (3) continuously calculate the optimum beam trajectory. It is a requirement to (4) modulate the particle beam correspondingly fast, precisely and safely. In the last step the system must (5) register exactly where the radiation energy is actually released. These functions are not available in today's solutions. The "building blocks" required for developing and constructing MAMA-K were recently too expensive or dysfunctional, but have now become avaiable. Examples of "emerging technologies" to be applied by the project, are artificial intelligence, autonomy, digital twin, machine learning and prediction. MaMa-K is a software product. All sensors and actuators needed to obtain the goals abover, are actually available today. However, to apply the data and signals and to control the radiation treatment in a way where the wanted reduction of harm to healthy organs and tissue, requires the functionality described above. The complex system which MaMa-K will constitute, will be stepwise completed and applied. The first version will be a system for decision support, based on our digital twin which will convey information to the clinical staff and to the treatment systems concerning required adjustment of dose and radiation plans for these to coincide with the changes in the patient's organs and tissue, including tumour, throughout the treatment fractions.

Forskningsfasen i prosjektet er nå avsluttet. Lærdommen fra denne fasen har ført til mange konkrete elementer og endringer i planen for praktisk utnyttelse av MaMa-K. - MaMa-K vil rettes inn mot både tradisjonell foton-basert strålebehandling og protonstråling. - MaMa-K vil være et software-produkt som utnytter tilgjengelig hardware - Hovedkompenenten i MaMa-K er vår digitale tvilling av pasienten, en digital kopi, som i første versjon vil oppdateres på daglig basis og i framtidige versjoner vil avspeile pasientens indre i sann tid; plattformen er den samme og grunnlaget er tatt fram i det gjennomførte prosjektet - Fra starten vil MaMa-K være et beslutningsstøttesystem. Få måneder inn i kommende prosjekt, "test og kvalifisering", ligger hovedmilepælen "dokumentasjon og demonstrasjon av klinisk nytteeffekt". - For å nå de langsiktige mål er det en forutsetning at MaMa-K-softwaren bygges inn i strålemaskiner og andre behandlingssystemer, noe som vil kreve et nært samarbeid med leverandørene av disse

Dette prosjektet, MAMA-K FoU, er tredje fase i et totalprosjekt med mål å gjøre stråleterapi, både røntgenstråling og protonstråling, vesentlig mer presis enn eksisterende løsninger med mål om at livskvalitet og overlevelsesgrad etter kreft skal øke og slik at vesentlig færre enn 11.000 mennesker hvert år vil dø av kreft bare i Norge. Selskapets forretningsmessige mål er å etablere en industriell virksomhet på Kongsberg for internasjonal markedsføring, salg og leveranse av MAMA-K-systemet. Prosjektet skal utvikle et styringssystem for strålebehandling, MAMA-K, som sikrer at stråledosene plasseres på ønsket sted i svulsten. En av forutsetningene for å få dette til er at systemet kompenserer for bevegelser fra hjerteslag, respirasjon, fordøyelse og andre funksjoneri kroppen. De sentrale samarbeidspartnerne er OUS Radiumhospitalet med sin kompetanse på klinisk område, Semcon Norge AS som bidrar innen kjernefysikk og systems engineering, UiO som stiller til rådighet protonlaboratorium og kompetanse på strålingsfysikk, samt Onsagers AS som er spesialist på patentrettigheter. I tillegg vil vi kjøpe inn noen tjenester fra NMBU, som vil bidra med kompetanse innen kunnskap om kunstig intelligens anvendt på bevegelser i menneskekroppen. I foregående prosjektfaser er konseptet utviklet og patentert, og det er gjennomført en mulighetsstudie med viktige forskningselementer. Hovedkonklusjonen fra mulighetsstudien er at MAMA-K vil bidra til en signifikant bedre behandling av alle de grupper av kreftpasienter som ble analysert. I dette FoU-prosjektet, med varighet 2020 - 2023, skal det gjøres forskning, eksperimentell utvikling og testing slik at det i påfølgende prosjektfase kan bygges en fullskala prototyp for testing og kvalifisering. I den påfølgende og siste fase i prosjektet skal det bygges en komplett prototyp, som skal testes og kvalifiseres i perioden 2023-2025. Arbeidet er planlagt utført ved Radiumhospitalet. MAMA-K planlegges å være klar for ordinær pasientbehandling i 2025.