MAMA-K - dynamisk styring av partikkelstråling for effektiv kreftbehandling

Produktet som skal utvikles, MAMA-K, har som mål at både foton- og protonstråler skal kunne styres med industriell presisjon for forbedret kreftbehandling. MAMA-K står for "Multi-Array Multi-Axis Cancer Combat Machine". Hovedmålet er å unngå bestråling av friskt vev og av følsomme nerver og organer. Ved å unngå å påføre pasienten stråleskader, et hovedproblem innen radioterapi, vil man kunne bestråle kreftsvulsten med slike doser som kreves for sikker eliminering av kreftcellenes videre vekst. Når MAMA-K kommer i drift, vil det ikke lenger være nødvendig å gjøre dagens vanskelige avveining; nødvendig reduksjon i stråledose til kreftsvulst for å holde seg under kritisk skadelig strålingsdose til friskt vev og følsomme organer. Prosjektet vil benytte seg av kongsbergindustriens kompetanse innen systems engineering og dens erfaringsbase innen rask og nøyaktig sanntidsstyring av multiple akser i uoversiktlige miljøer med store sikkerhetskrav, og anvende denne kompetansen og erfaringsbasen som plattform for utvikling av neste generasjons styringssystem for kreftstrålebehandling. For å nå målene er det nødvendig (1) å «se» meget nøyaktig alle bevegelser av pasientens svulster og friske organer, slik at (2) systemet kan kompensere for alle bevegelser. Uten forsinkelse skal systemet (3) kontinuerlig beregne optimal strålebane. Og det blir nødvendig (4) å manipulere partikkelstrålen tilsvarende raskt, presist og sikkert. Som siste trinn må systemet (5) sikkert registrere hvor strålingsenergien faktisk løses ut. Disse funksjonene er ikke tilgjengelig i dagens løsninger. Mange «byggeklosser» som skal til for å utvikle og bygge MAMA-K, var for kort tid siden for dyre eller for dårlige, men er nå blitt tilgjengelige. Eksempler på "emerging technologies" som prosjektet vil benytte, er kunstig intelligens, autonomi, digital tvilling, maskinlæring og prediksjon. MaMa-K er et software-produkt. Alle sensorer og aktuatorer som behøves for å oppnå målene over, finnes faktisk tilgjengelig i dag. Men det å ta i bruk dataene og å styre strålebehandlingen for å nå målene om redusert bestråling av frisk vev, krever slik funksjonalitet som beskrevet ovenfor. Det komplekse systemet som MaMa-K vil være, vil bli ferdigstilt og tatt i bruk over flere trinn. Den første versjonen vil være et beslutningsstøttesystem, som basert på vår digitale tvilling gir informasjon til klinisk stab og til behandlingssystemene om nødvendig justering av dose- og stråleplanen for å stemmer overens med endringene i pasientens organer og vev, inklusiv tumor, gjennom behandlingsforløpet.

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.