放射治療在超過 50% 的癌癥病例的治療中起著至關重要的作用。但是，作為一個國家收入的函數，在獲得放射治療設備方面存在巨大差異。在低收入和中等收入國家，大部分人口無法獲得放射治療。而在低收入國家，只有 10% 的患者可以接受放射治療。
在AAPM 年會的專門會議上，發言者介紹了一些旨在降低提供放射治療的總體成本并改善世界各地患者獲得有效癌癥治療機會的項目。
低能耗選擇
降低放射治療成本的一種潛在方法可能是用診斷成像中使用的低成本、低能量千伏 (kV) X 射線管代替昂貴且笨重的直線加速器 (linac)，用于提供治療系統。
來自 Sirius Medicine 和 Precision RT 的Michael Weil描述了這樣一種設備：“線性會聚放射治療系統”，或 LCRS。“為什么要努力開發低能量束來治療癌癥?答案歸結為價格、圖片和流程，”他告訴 AAPM 代表。
雖然 kV 光束歷來被認為不適合放射治療，但“低能量光束可以以潛在有用的方式進行治療，”韋爾說。他描述了使用高 Z 造影劑來提高目標劑量的初步研究。在 CT 引導下在病灶內注射這種對比劑，然后以適度的皮膚劑量傳輸 kV X 射線，可以提供“高劑量區域的精致整合”。
Weil 及其合作者使用這種方法治療了 23 名患有自發性腫瘤的人類患者和 80 名獸醫患者的晚期癌癥(根據姑息治療方案)。他們觀察到對皮膚的低劑量和對更深部腫瘤的顯著更高的劑量。“使用傳統的放射外科給藥方案，我們相信這種方法可以安全地治療皮下，”他說。
該團隊現在已經構建了一個原型 LCRS，其目標是降低成本——使用更便宜的硬件和基礎設施——并顯著改善工作流程。由于治療源也可用于實時跟蹤，因此可以安全地使用更緊密的余量。該系統還提供了在單次訪問中執行計劃和治療的可能性，最終目標是在不到 1 小時內完成 CT 成像、計劃和治療。
LCRS 使用磁掃描電子束瞄準固定的鎢靶，以產生在單個平面上準直的 X 射線。研究人員調整了光束幾何形狀，以分散入射劑量并將光束集中在病變處。他們還集成了用于 CT、透視和斷層合成的平板探測器。他們指出，該系統的占地面積類似于標準 CT 系統，但電源和冷卻要求更高。
為了證明使用這種 kV 電源進行治療的可行性，該團隊使用千伏電弧技術 (kVAT) 和傳統的容積調制電弧療法 (VMAT) 模擬了乳房和肺部病變(無造影劑)的放射治療計劃。對于這兩種情況，最顯著的差異是 VMAT 的最大劑量處于平穩狀態，而 kVAT 靶的峰值劑量更高。
“我們相信這種額外的病灶內劑量有利于控制缺氧、相對抗輻射的中心腫瘤細胞，”Weil 說。
聚焦 X 射線束
MD 安德森癌癥中心的Mohammad Salehpour也在尋求利用低能 X 射線源，他描述了一種與醫療初創公司 Convergent Radiotherapy and Radiosurgery ( CRnR )合作開發的新型聚焦 X 射線束技術。這里的想法是將 CT X 射線管與 X 射線透鏡相結合，以創建聚焦在腫瘤目標上的會聚 60 keV X 射線束。
“CT 掃描儀中使用的 X 射線源會產生發散的輻射束，”Salehpour 解釋說。“但如果我有一個 X 射線鏡頭，那么我就可以在焦點處產生強烈的光束。”
CRnR 開發了一種專有的聚焦透鏡，由幾個由單鋁晶體瓷磚形成的同心環組成，排列成將 X 射線束反射到目標上。3D 劑量分布的模擬顯示低劑量區域緩慢增加到中心的高劑量焦點，然后再次減少。
Salehpour 指出，聚焦 X 射線束產生的深度劑量分布類似于質子治療中看到的布拉格峰，深度處的強度高于光束入口或出口處的強度。出于臨床目的，這使得能夠向腫瘤遞送高劑量和向周圍正常組織遞送低劑量。也可以疊加這些峰以創建“光子擴散峰”。
Salehpour 及其同事在包含劑量測定膠片的水體模型中測試了 X 射線透鏡，并指出結果反映了模擬中看到的結果。通過透鏡用 60 keV X 射線照射的薄膜在 20 毫米深度處呈現劑量圓，在 65-70 毫米處會聚成一個亮點，然后在更深的地方返回更大的圓。
“考慮到‘我們能否像聚焦陽光一樣聚焦 X 射線’這個問題，答案是肯定的，”薩利普爾說。該團隊現在已經創建了第一代原型，其中 X 射線管和透鏡安裝在機械臂中。他們還將激光束添加到機器人上，光束會聚在 X 射線焦點處。由于該系統基于診斷 X 射線管，因此與其他放射治療設備相比，它需要的屏蔽要少得多。
“因為它占地面積小，屏蔽要求低，所以可以移動并移動到不同的位置，”Salehpour 說。
除了放射治療，小淺腫瘤是理想的治療候選者，該技術還可以有許多其他應用。例如，這些包括治療眼部疾病與年齡相關的黃斑變性、結合免疫療法、心臟消融或使用金納米粒子增加劑量。
利用自動化
除了獲得放射治療設備方面的全球不平等之外，受過培訓的員工的可用性也存在類似的差距。為了有效擴大放射治療的可及性，必須在引入低成本放射治療系統的同時努力解決其他資源問題。來自 MD 安德森癌癥中心的Tucker Netherton研究了人工智能 (AI) 和自動化如何幫助縮小這種放射治療差距。
他解釋說，立即可用的兩種方法是“教育”和“遠程放射治療”。例如，在教育方面，原子能機構目前正在為放射腫瘤學家、醫學物理學家和放射治療師制定全球課程。遠程放射治療的例子——定義為使用電信和 IT 從遠處提供放射治療支持——包括基于網絡的治療計劃服務和虛擬腫瘤板。
“通過遠程放射治療提供可訪問的治療計劃，自動化可用于抵消資源有限診所與任務相關的負擔，節省時間并提高效率，”Netherton 解釋說。
在檢查治療計劃過程的哪些方面可以自動化時，Netherton 及其同事得出結論，人工智能可以執行諸如計劃檢查、正常組織和目標體積輪廓、計劃和圖像配準等任務。他指出，許多供應商和研究人員已經在開發基于深度學習的輪廓工具，其性能與手動方法相當。
與此同時，自動化治療計劃工具可以通過提供基于網絡的計劃服務訪問來解決資源缺口。為實現這一目標，MD Anderson 創建了放射計劃助手(RPA)，這是一種全自動輪廓繪制和放射治療計劃工具。目前處于研究階段的 RPA 的目標是免費為診所提供服務。診所只需上傳 CT 和計劃訂單，RPA 就會返回完整的治療計劃。令人印象深刻的是，RPA 可以在 24 小時內完成 483 個子宮頸計劃或 258 個頭頸計劃。
遠程放射治療的一個主要警告是需要訪問互聯網才能訪問此類工具。但 Netherton 指出，全球互聯網用戶的數量正在增加，并且有許多努力來“連接斷開的”，包括谷歌、SpaceX、微軟和世界銀行的努力。
“遠程放射治療可以提高安全性、效率和獲得放射治療工具的機會，從而為資源有限的診所提供資源，”內瑟頓總結道。
