TEKNIKHISTORIA
Energi som hjärnkirurgi – gammakniven skär utan snitt
Över en miljon människor har blivit opererade med den svenska gammakniven. Ofta har det rört sig om hjärntumörer. Någon kniv är det egentligen inte, och det är just det som är det listiga. Inget snitt, inget öppet sår, inga stygn.
Principen är i stället att bestråla tumören med strålning av hög energi, så kallad gammastrålning. Metoden utvecklades av neurokirurgen Lars Leksell i samarbete med strålningsbiologen Börje Larsson. Leksell drevs av visionen om ”den oblodiga operationen”. Under 1940-talet inledde han tillsammans med Larsson en serie experiment som skulle komma att växa till ett helt nytt medicinskt område – strålningskirurgin.
Att operera hjärnor är svårt. De första lyckade kirurgiska ingreppen för att avlägsna hjärn- och ryggradstumörer utfördes i London på slutet av 1800-talet. I Sverige genomförde Herbert Olivecrona landets första hjärntumöroperation 1922 på Serafimerlasarettet, ett undervisnings- och forskningssjukhus som hörde till Karolinska Institutet i Stockholm. Olivecrona etablerade hjärnkirurgin i Sverige och blev den första professorn i ämnet 1935.
Lars Leksell var en av Olivecronas lärjungar. Han hade utbildat sig till läkare vid Karolinska Institutet och fick sedan anställning som kirurg på Serafimerlasarettet. Det var som neurokirurg hos Olivecrona han utvecklade sin sällsynta förmåga att hitta lösningar på de alltmer tekniskt avancerade utmaningar han mötte i sitt arbete.
Efter sin doktorsexamen 1945 fick Lars Leksell chans att starta en neurokirurgisk klinik i Lund. Han insåg då behovet av ett instrument som kunde fixera patientens huvud och utvecklade en tredimensionell huvudram i stål för att räkna ut tumörens position. Detta blev Leksells stereotaktiska system, som i ett slag ökade precisionen i de kirurgiska ingreppen. Ofta kunde operationen minimineras till endast ett litet borrhål där en sond kunde föras in.
Men Lars Leksell stannade inte här. Han ville få bort borrandet i skallbenet helt och hållet. Efter systematiskt experimenterande med röntgenstrålning, radioaktiv strålning och ultraljud kunde han konstatera att energin i strålarna var för liten för att förstöra tumörerna. Leksell behövde en strålningsexpert. Efter att han utsetts till professor i neurokirurgi vid Lunds universitet 1958 dröjde det bara ett par år innan han återvände till Karolinska Institutet i Stockholm, där han stannade resten av sin karriär. Där inleddes nämligen ett viktigt samarbete.
FAKTA
Hjälp från anrik fabrik
När den avancerade utrustningen för strålningskirurgin skulle tillverkas, hittade forskningsgruppen en möjligen oväntad matchning: ett av Sveriges äldsta verktygsföretag. I anrika Motala Verkstad fanns den kunskap och de verktyg som behövdes. Här tillverkades nämligen fartygspropellrar vars långa kylkanaler i mitten av varje propelleraxel gjordes med en liknande precisionsteknik som krävdes för strålningskanalerna i gammakniven. Företagets maskiningenjör Hans Sundqvist kom därtill att spela en avgörande roll i att lösa prototypens mekaniska problem. Motala Verkstad fick i uppdrag att bygga prototypen och tillverkar fortfarande systemet, som i nutid säljs över hela världen.
Börje Larsson studerade både fysiska och biologiska aspekter av strålning på Gustaf Werners institut för kärnkemi i Uppsala. Han hade gjort försök med tumörbehandling med protonstrålning, en betydligt mer kraftfull strålning än den Leksell hittills arbetat med. Tillsammans kunde de nu rikta protonstrålar mot exakta mål i huvudet, lokaliserade med hjälp av det stereotaktiska instrumentet.
Den första hjärnoperationen med dessa välriktade och energirika strålar år 1958 blev mycket omskriven i tidningarna – tumören förstördes utan att något hål behövde göras i skallen. Den stora auktoriteten på området, Olivecrona, var dock skeptisk. Han trodde inte att strålning någonsin skulle kunna konkurrera ut ”klassisk neurokirurgi”. Lars Leksell lät sig inte påverkas. Han var övertygad om att de var på rätt väg.
Då Olivecrona gick i pension 1960 var det Leksell som tog över neurokirurgin vid Serafimerlasarettet. Behovet växte av en modern strålningsfacilitet som var bättre anpassad till att ta emot patienter. Under början av 1960-talet tog en ny toppmodern forskningsinstitution och patientmottagning form vid Karolinska Institutet.
Det var nu Leksell insåg att det kunde vara bättre att använda gammastrålning i stället för protonstrålning. Gammastrålarnas högre energi skulle kunna förstöra tumören mer effektivt. Men att gå över till gammastrålning innebar nya utmaningar. Leksell och Larsson beslutade sig för att använda det radioaktiva ämnet kobolt-60 som strålningskälla och kompletterade den stereotaktiska ramen med en hjälmliknande konstruktion runt patientens huvud. Hjälmen skulle förses med inte mindre än 180 strålningskällor, alla riktade mot just den punkt i huvudet som skulle opereras. Inte en enkel konstruktion att bygga.
Innovatörerna fick hjälp från oväntat håll. Deras huvudsakliga finansiär, Axel och Margaret Ax:son Johnsons Stiftelse, är knuten till den mångsidiga Johnson-gruppen. I den ingår också ett av Sveriges äldsta industriföretag, Motala Verkstad. En av många produkter från Motala Verkstad under mitten av 1900-talet var fartygspropellrar. De långa kanalerna i mitten av varje propelleraxel krävde en precision i borrningen liknande den som behövs för de många strålningskanalerna i hjälmen. Så kom det sig att det gamla verkstadsföretaget Motala Verkstad fick uppdraget att bidra till världens mest avancerade utrustning för strålningskirurgi.
Den 27 januari 1968 opererades den första patienten med Leksell Gamma Knife. 1972 grundade Lars Leksell tillsammans med sin son Laurent (Larry) företaget Elekta Instrument AB, som därefter vidareutvecklades av sönerna Laurent och Dan. Kampen mot cancer handlar för dem om att tämja de farliga strålarna och få dessa att göra jobbet – och bygga ett lönsamt företag som skapar förutsättningarna. Trots att varje strålkniv kostar flera miljoner dollar har Elekta lyckats sprida sin innovation över världen. Men så har också otaliga liv räddats genom denna innovation – över en miljon patienter har hittills behandlats.
--
Första operationen med gammakniven: I kärnreaktorn R2
När prototypen till gammakniven var klar fraktades den till kärnreaktorn R2 i Studsvik, utanför Nyköping, för att laddas med kobolt-60. Men när den var färdig för användning fick den paradoxalt nog inte användas på Stockholms sjukhus eftersom det saknades tillstånd från Statens strålskyddsinstitut. För att inte förlora tid beslutade forskningsgruppen att utföra en första operation på plats vid kärnreaktorn.
När prototypen till gammakniven var klar fraktades den till kärnreaktorn R2 i Studsvik, utanför Nyköping, för att laddas med kobolt-60. Men när den var färdig för användning fick den paradoxalt nog inte användas på Stockholms sjukhus eftersom det saknades tillstånd från Statens strålskyddsinstitut. För att inte förlora tid beslutade forskningsgruppen att utföra en första operation på plats vid kärnreaktorn.
--
Fotnot: Reportaget om gammaknivens utveckling finns med i boken Svenska innovationer som förändrat världen och publiceras i samarbete med bokförlaget Max Ström.
