En inblick i framtiden för strålterapi

Vilka innovationer kommer att ha störst inverkan inom strålbehandling år 2030? Det var frågan som ställdes under förra veckans avslutande session ESTRO 2022 kongress; och fem experter steg för att svara.

Som ofta sett i ESTRO-sessioner i debattstil, var konkurrensen intensiv och jippon riklig, med alla taltitlar baserade på filmer och en bestämd sci-fi-tvist. Innan striden började röstade publiken för sin föredragna innovation baserat på presentationens titlar. Denna inledande omröstning satte personlig anpassad inter-fraktionsanpassning som vinnare. Men kunde högtalarna ändra åhörarnas uppfattning?

I, Robot

Först upp var Yatman Tsang från Mount Vernon Cancer Center i Storbritannien, som fick i uppdrag att hävda att 2030 kommer automatisering att ha ersatt människor i de flesta aspekter av strålbehandlingsvägen.

"När jag först fick ämnet satte jag"I, Robot' till Google. Jag bestämde mig för att istället för att göra mina bilder, skulle jag se filmen igen, för att leta efter insikter för mitt föredrag”, erkände han. "Då tänkte jag, faktiskt är mitt jobb ganska lätt, jag ska bara presentera fakta och de kommer att rösta på mig."

Så Tsang började med att lyfta fram förekomsten av automatisering i våra vardagliga rutiner. Ett brett utbud av teknologier finns tillgängliga för att minska mänsklig inblandning och öka effektiviteten i olika uppgifter. Exempel är sensorer som styr lampor eller rulltrappor för att spara energi, eller kontaktlösa betalkort. "All denna automatisering är redan inbäddad i det dagliga livet och vi är mycket bekanta med det," sa han.

Tsang gick över till automatisering inom strålbehandling och förklarade att strålbehandlingsvägen – en serie processer som utförs för att leverera behandling – är omfattande, komplicerad och involverar många människor i olika roller. Han föreslog att automation och robotik skulle kunna ta sig an några av de tidskrävande uppgifterna i den här vägen och frigöra människors tid att investera någon annanstans.

Tsang noterade att automatisering inom strålbehandling är ett populärt ämne, med antalet publicerade studier på detta tema som ökade från 30 år 2011 till 381 år 2021, och många föredrag på detta område vid ESTRO-kongressen. Han medgav att vissa kollegor är mindre förtjusta i tanken på automatisering, eftersom de tror att maskiner kanske inte utför uppgifter lika bra som människor. "Men det är vi som bestämmer vad, när och hur vi vill använda automation", betonade han. "Vi borde låta maskinerna göra de tidskrävande uppgifterna som vi designar åt dem."

"Automation finns överallt", avslutade han. "Och när de andra panelmedlemmarna håller sina föredrag vill jag påpeka att automatisering kommer att vara den största innovationen för att hjälpa alla dessa fyra att uppnå de resultat som de vill uppnå."

Inter(fraktion)stellär

Den andre talaren, Stine Korreman från Aarhus Universitet i Danmark, föreslog att varje mål, varje plan och varje fraktion i framtiden kommer att anpassas till individuella risk- och reaktionsmodeller.

Korreman började med att dela en bild tagen med en ny bildbehandlingsmodalitet, som innehöll mycket ny, svårtolkad information. Det var faktiskt den första bilden som skickades tillbaka till jorden från James Webb-teleskopet. Hon förklarade att samma typ av situation kan uppstå inom det medicinska området när man möter nya modaliteter eller annan ny information som är svår att tolka och oklart hur man använder.

"Vi kan ta två vägar," sa hon. "De interstellar väg, där vi ser på dessa som möjligheter: så mycket information, så mycket att utforska. Eller den Titta inte upp väg: 'det här är mycket information, vi förstår det inte, låt oss hålla oss till det vi vet'. Självklart skulle jag vilja föreslå den interstellära vägen.”

Patienter vill veta hur de tester som utförs på dem används för att anpassa sin behandling, om de skanningar som tas varje dag används för att förbättra deras plan och om det uppmätta tumörsvaret redovisas. "För tillfället gör vi inte riktigt det här," sa Korreman. "Vårt mål bör vara helt personlig strålbehandling där vi gör riskprofilering för varje patients initiala recept, riskbaserad måldefinition, inklusive mikroskopisk spridning, och dosmålning för att rikta in varje del av patienten med exakt rätt mängd dos."

Med hänvisning till programmet ESTRO 2022 noterade hon att många forskare redan utvecklar anpassning och personalisering för varje del av strålbehandlingskedjan. I slutändan kommer att kombinera all denna forskning möjliggöra hela kedjan av personlig strålbehandling, med varje mål, plan och fraktion anpassad till varje patient.

"Vi har valet att följa den interstellära vägen, utforska och sätta den på prov, eller att inte lyfta blicken och bara hålla fast vid det vi vet", avslutade Korreman. "Jag säger att vi inte får all information att försvinna in i ett svart hål. Istället, även om det kan vara svårt att använda och svårt att tolka, använd den här informationen för att anpassa strålbehandling på alla nivåer för varje patient.”

Rogue One (till fem) 

Härnäst Alison Tree från Storbritanniens Royal Marsden/Institute of Cancer Research förklarade varför all strålbehandling bör ges i högst fem fraktioner.

Syftar till att få publiken att rösta, lät Tree den ökända Star Wars öppningscrawl argumentera för henne och introducera idén om ett krig mot onödigt lång strålbehandling. Istället, förklarade krypan, borde vi använda kraften på bara tre till fem dagar, för att ge ett nytt hopp: en värld där cancer kan botas på mindre än en vecka.

Tree förklarade att idén om fraktionering uppstod för nästan 100 år sedan, då Claudius Regaud studerat om bestrålning kunde orsaka sterilitet hos baggar. Han observerade att efter att ha levererat en stor stråldos producerades fortfarande spermier, men att massor av små doser av strålning effektivt stoppade spermatogenesen. "Det skulle vara bra om vårt mål var att förhindra att baggar skaffar barn, men i själva verket försöker vi bota cancer", påpekade hon.

Dessutom kan dagens strålterapitekniker leverera dosen så exakt att α/β-förhållandena som definierar doskänsligheten hos tumören och friska vävnader inte spelar någon roll. Så varför får patienter fortfarande strålbehandling under mer än fem dagar och reser till sjukhus varje vardag i veckor i sträck?

Tree citerade den stora mängden bevis som visar att hypofraktionering är effektiv och genomförbar i de flesta vanliga tumörtyper. Bröststrålbehandling kan utföras säkert i fem fraktioner, till exempel, och prostatabehandlingar med färre fraktioner är lika effektiva.

Och hur lågt kan vi gå? Lag vid Royal Marsden och på andra ställen studerar stereotaktisk kroppsstrålbehandling av två fraktioner av prostata, med MR-styrd anpassning för alla fraktioner. "Det är tidiga dagar, men än så länge har det gått bra," sa Tree. Studier startar också på endosablativ strålbehandling vid oligometastaser och primär lungcancer. "Det skulle vara en verklig stegförändring, att kunna se, diagnostisera och behandla patienten allt på en dag," noterade hon.

Träd avslutade med att uppmana publiken att tänka på isbjörnarna. "Vi modellerade att om du minskade från 20 till fem fraktioner, bara i Storbritannien och bara för prostatacancer, skulle du spara 3.5 miljoner kilo COXNUMX₂ över ett år. Hypofraktionering kommer att göra skillnad för patienter till 2030 och rädda planeten."

FLASH (Gordon)

Talare nummer fyra, Pierre Montay-Gruel, från universitetet i Antwerpen och Iridium Network i Belgien, presenterade ett föredrag med titeln FLASH: Han kommer att rädda var och en av oss. "Sedan jag fick den här titeln har jag haft den här låten i mitt huvud," sa han.

För ESTRO definieras FLASH som strålbehandling som levereras extremt snabbt med ultrahög doshastighet med hjälp av elektroner, fotoner eller partiklar. "Det som är fantastiskt med FLASH är att det inte inducerar klassiska strålningsinducerade toxicitetsmönster på normala vävnader, utan har en hög tumöreffektivitet," förklarade Montay-Gruel. "Det kan göra det möjligt att öka det terapeutiska fönstret inom strålterapi, och det är vad alla i rummet här har försökt göra i flera år."

Det var 2014 när Vincent Favaudon och kollegor först demonstrerade att en ökning av doshastigheten kan skydda normal vävnad utan att försämra antitumöreffektiviteten. "Nu finns FLASH överallt och alla pratar om det", sa Montay-Gruel och påpekade det stora antalet FLASH-samtal på ESTRO i år, med deltagare som väller ut ur salarna. "FLASH får folk att prata, diskutera, brainstorma, vara nyfikna, och det är vad vi behöver på området."

Viktigt är att FLASH redan är i kliniska prövningar, med den första patienten som behandlades för hudlymfom 2019, på Lausanne University Hospital. Pågående försök undersöker proton FLASH för benmetastaser, elektronstråle-FLASH för hudmetastaser, och andra försök planeras, såsom bröstcancerbehandling med intraoperativ strålbehandling.

Men många frågor kvarstår. Radiobiologer behöver till exempel undersöka normal vävnadstoxicitet och tumördödsmekanismer och bedöma vilka modeller som ska användas. Fysiker måste fokusera på dosimetri, designa nya bestrålningssystem och optimera behandlingsplanering. Läkare måste under tiden bestämma vilken behandlingsmodalitet som ska användas och vilka tumörtyper som ska behandlas. "Vi har mycket arbete att göra, men vi har ett mycket kraftfullt forskningsverktyg", säger Montay-Gruel. "FLASH strålbehandling är ett nytt verktyg för kliniker, men också för forskare, och det är fantastiskt"

Montay-Gruel kretsar tillbaka till FLASH som "räddar var och en av oss" och definierade "oss" som strålningsonkologer, som FLASH kommer att rädda genom att förnya forskningsfältet och utlösa kreativitet, och även patienterna, som kanske kan räddas från cancer. "Låt oss vara ärliga, FLASH kommer inte att ersätta 100 år av strålbehandlingstekniker," sa han. "Men jag hoppas att det kommer att hjälpa oss att förnya dessa tekniker och en dag hjälpa oss att behandla cancer."

Matrisen

Sessionens sista talare var Jean-Emmanuel Bibault, från Université de Paris i Frankrike, som hävdade att behandlingsbeslut och optimal styrning av strålbehandling i framtiden kommer att baseras på big data och cloud computing. "Jag kommer att prata om matrisen – i grund och botten är det bara cloud computing för optimalt behandlingsbeslut,” förklarade han.

Idag finns det många nya terapier och nya biomarkörer tillgängliga och det är viktigt att välja de rätta för att behandla varje patient optimalt. Vi går också in i big datas era, sa Bibault, och här skrapar vi bara på ytan. "Vi har massor av behandlingar och kommer att ha en enorm mängd data och ingen aning om vad vi ska göra med det," sa han.

Med den mänskliga hjärnan bara kunna fatta optimala beslut när man överväger upp till fem variabler, är våra hjärnor redan mättade, påpekade Bibault. Tack och lov har vi cloud computing. ”Vi bygger för närvarande system som kan fatta mycket bättre beslut än vi. Vårt ansvar är att vi måste använda dem för patienter”, förklarade han. "Vi kan inte bara förkasta AI eller molnberäkning eftersom vi är rädda för att förlora våra jobb."

Övergången till cloud computing kommer utan tvekan att möta hinder på vägen. Bibault noterade att vissa läkare är rädda att de inte kommer att ha några val att göra, bara att fungera som någon form av robotar. Men han betonade att strålbehandling redan fungerar inom uppsättningar av riktlinjer, som är väsentliga för patienterna, och förutspådde att situationen inte kommer att vara så annorlunda än i dag.

Till 2030, medgav Bibault, är det troligt att all strålbehandling kommer att vara automatiserad, personlig och hypofraktionerad, och att FLASH kommer att rädda oss. "Men innovationen som styr allt det kommer att vara behandlingsbeslut och cloud computing," sa han. "Precis som Neo lärde sig Kung Fu med en enda knapp vill jag lära mig hur jag behandlar mina patienter med ett enda klick på en knapp.”

Efter de fem presentationerna bjöds ESTRO-deltagarna in att ompröva sina tidigare val. Resultaten avslöjade att Alison Tree kan ha använt kraften för att ändra publikens uppfattning, med hypofraktionering som klart vann den slutliga omröstningen. Tree belönades med ett pris av en Lego Millennium Falcon Microfighter. Jag ser fram emot att se vad ESTRO kommer fram till nästa år i Wien.

Posten En inblick i framtiden för strålterapi visades först på Fysikvärlden.

• Myntsmart. Europas bästa bitcoin- och kryptobörs.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. FRI TILLGÅNG.
• CryptoHawk. Altcoin radar. Gratis provperiod.
• Källa: https://physicsworld.com/a/a-glimpse-into-the-future-of-radiation-therapy/