AI-driven teknik revolutionerar strålbehandling

Nya teknologier inom bildframställning, som machine-learning och deep-learning, är på väg att revolutionera medicinsk strålterapi.
– Vi ser enorma landvinningar med kraftigt ökad precision. Det leder till bättre resultat och mycket färre biverkningar, berättar adjungerade professorn Per Munck af Rosenschöld.

Ungefär hälften av alla cancerpatienter genomgår någon form av strålbehandling, radioterapi. Syftet är att oskadliggöra tumörceller, men ofta skadas även friska celler i strålområdet, vilket kan få stora negativa konsekvenser för patienten.
– Det är oerhört viktigt att minimera skador på frisk vävnad, i synnerhet när det gäller känsliga riskorgan i tumörens närhet. Sammantaget kan det röra sig om ganska stora områden som riskeras att påverkas, säger Per Munck af Rosenschöld, som är sjukhusfysiker och områdeschef för strålbehandling och strålningsfysik på Skånes universitetssjukhus och verksam som forskare vid Lunds universitet. Han är även adjungerad professor, finansierad av Stiftelsen för strategisk forskning, SSF.

Hisnande utveckling
Sedan Per började sin yrkesbana inom radioterapi i slutet av 1990-talet har han sett en hisnande utveckling. Tack vare avancerade bildsystem kan man nu rikta strålningen mycket mer precist mot tumörområdet. AI-driven teknik används för att rita in riskorganen med en allt högre precision och anpassa strålningen till patientens exakta läge, så kallad adaptiv strålning. Teknologin används också för att skapa en dosplan och förbättra bildkvaliteten vid varje fraktion, det vill säga strålningstillfälle.
– Teknologin kommer delvis från spelindustrin, där man utvecklat AI-drivna bildsystem med avancerade grafikkort och beräkningsmodeller. Dessa har nu flyttat in i behandlingsrummet och har lett till att vi kraftigt kan minska marginalerna av frisk vävnad runt tumören, reducera biverkningar och få ner stråldosen. Exempelvis har skador på ändtarmen, som tidigare drabbade 60 procent av strålbehandlade män med prostatacancer nu kunnat reduceras till 5–10 procent, berättar Per.
När det gäller prostatacancer är Skånes universitetssjukhus först ut i Sverige med en teknik där strålen följer rörelser i kroppen, så kallad tumor tracking. Prostatan har en tendens att ”skutta runt” under behandling, och för att kompensera för detta görs i traditionell strålbehandling marginalerna större. Med den nya tekniken kan strålfältet reduceras rejält och därmed även biverkningarna.

Flera patientgrupper
En viktig patientgrupp för Pers forskning rör barn med medulloblastom, en form av hjärncancer, där det är av största vikt att skydda frisk vävnad för att undvika kognitiv svikt efter strålning. En annan grupp är vuxna patienter med hjärncancerformen glioblastom, en hjärntumör som ofta har lokala recidiv efter avslutad behandling. Genom att uttnyttja deep-learning hoppas Per och hans team kunna bättre analysera återfallsmönster och utveckla alternativa behandlingar där mer av hjärnan skyddas från strålning. Ytterligare ett fokusområde för hans forskning är att med hjälp av strålbehandlingsmaskinen MR-Linac ta bilder av mjukvävnaden samtidigt som tumören strålas. Detta är ett projekt i samverkan med Bröstcancercentrum och som finansieras av Julia och Hans Rausings stiftelse.
– Det gör det möjligt att begränsa strålningen i större utsträckning till enbart tumören och strålfältet följer med i patientens rörelser, till exempel andning. Fler tumörer kommer också att kunna strålbehandlas, förklarar han.

Bara sett början
Per Munck af Rosenschöld menar att vi bara sett början av utvecklingen inom radioterapi. Inte bara sker omvälvande, AI-drivna framsteg inom bildframställning. Även precisionsmedicin, som farmakogenetik, och immunoterapi kommer att påverka utvecklingen inom strålbehandling.
– Vi kommer att se ett samtänkande av behandlingsterapi, där behandlingar skräddarsys och optimeras. Det krävs nog en ny generation av läkare och forskare för att fullt ut förstå de möjligheter och förändringar som vi står inför, säger han.
Per vill lyfta SSF-programmet Adjungerad professor, som har givit honom möjlighet att arbeta med fler doktorander och driva nya forskningsprojekt.
– Det är ett fantastiskt bra program, som ger mig möjlighet att arbeta brett och utveckla min forskning. Sverige och svensk sjukvård gynnas verkligen av sådana initiativ.