Radiotherapie, waarbij gebruik gemaakt wordt van radioactieve straling om kankercellen schade toe te brengen, is een veel voorkomende behandeling tegen kanker. De behandeling is echter altijd mensenwerk en brengt de nodige onzekerheden met zich mee. Marleen Balvert promoveerde 31 maart op een onderzoek waarin zij aantoont dat deze risico’s verkleind kunnen worden met behulp van wiskundige optimalisatiemodellen.

Omdat straling door gezonde weefsels heen kan, is radiotherapie uitermate geschikt voor het behandelen van diepliggende tumoren die door de omliggende weefsels moeilijk bereikbaar zijn voor een chirurg. Helaas is het afgeven van een stralingsdosis aan omliggende gezonde weefsels hierbij onvermijdelijk. De stralingsdosis die deze organen krijgen kan echter wel beperkt worden door onder meer een juiste keuze van de posities van waaruit bestraald wordt, de intensiteit en de bestralingsduur. Wiskundige modellen helpen de arts bij het vinden van een goede balans tussen de kwaliteit van het behandelplan in termen van een hoge dosis aan de tumor en een lage dosis aan de omliggende organen.

 

Onzekerheden bij behandelplan
Bij het maken van een behandelplan zijn onzekerheden onvermijdelijk. Zo wordt een plan gemaakt op basis van een scan van het lichaam, waarbij de exacte locaties van de tumor en gezonde weefsels lastig waar te nemen zijn. Dit betekent dat de werkelijke positie van de tumor of een gezond orgaan iets kan afwijken van hetgeen de arts heeft geobserveerd. Dit resulteert in een risico op een te lage dosis in de tumor. Om de risico’s te verkleinen, is er een wiskundig model ontwikkeld waarin deze onzekerheden worden meegenomen. Het model neemt alle mogelijke locaties van de tumor en gezonde organen mee, en maakt een behandelplan dat in het slechtste scenario zo goed mogelijk is.

 

 

Verkleinen van risico op te lage dosis
Het nieuwe optimalisatiemodel is ontwikkeld voor HDR brachytherapie, een behandeling waarbij radio-actieve bronnetjes in de tumor worden ingebracht om zo van binnenuit de tumor te bestralen. Het model is getest met data van zes prostaatkanker patiënten. De resultaten laten zien dat het nieuwe planningsmodel de risico’s op een te lage dosis in de tumor verkleint ten opzichte van de huidige klinische methode. Vervolgonderzoek met data van een grotere groep patienten is nodig om deze resultaten te ondersteunen.

 

 

Marleen Balvert (1989) studeerde Economtrics and Operations Research aan Tilburg University. Na afronding van haar Research Master startte ze in 2013 aan dezelfde universeit haar promotie-onderzoek. In die periode verbleef ze drie maanden aan de Harvard Medical School / Massachusetts General Hospital. Binnenkort start ze als postdoc bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica.

Tilburg University