Glioma adaptiv strålebehandling med udvikling af en kunstig intelligens arbejdsgang (GLADIATOR)

Glioblastoma multiforme (GBM) repræsenterer grad 4 diffuse gliomer, der tegner sig for de mest almindelige primære maligne centralnervesystem (CNS) tumorer hos voksne. GBM behandles med strålebehandling (RT) og samtidig kemoterapi efter maksimal sikker resektion, med en median overlevelse på ca. 15-18 måneder. GBM rummer betydelig intratumoral heterogenitet med områder med multiklonale og hypoxiske områder, der giver større chancer for sygdomstilbagefald efter standard RT.

Tilsvarende kan adskilte kompartmenter godt forstås ved magnetisk resonansbilleddannelse (MRI): forstærkende tumorkerne (TC) med centrale nekrotiske områder og den peritumorale region (PTR), som består af mikroskopisk tumorinfiltration og vasogent ødem. I lighed med områder af radioresistente områder i TC spiller den mikroskopiske sygdom i PTR en afgørende rolle i sygdomstilbagefald. Andre grad 2 og 3 diffuse gliomer inkluderer isocitrat dehydrogenase (IDH) mutant astrocytom og oligodendrogliom. I den nylige klassificering af CNS-tumorer fra Verdenssundhedsorganisationen (WHO) kombineres molekylær information med histopatologisk information til integreret klassificering. IDH-vildtype tumorer karakteriseres yderligere molekylært og betragtes som GBM, da prognosen er vist at være dyster. Oligodendrogliomer bekræftes baseret på tilstedeværelsen af ​​deletion af 1p19q kromosomarme. Grad 2/3 diffuse gliomer ses typisk som tumorer med T2-vægtede hyperintense tumorer. Behandlingen ligner GBM, med maksimal sikker resektion efterfulgt af stråling og samtidig og adjuverende kemoterapi.

Strålebehandling for diffuse gliomer Strålebehandling (RT) spiller en integreret rolle i multimodalitetsbehandlingen af ​​diffuse gliomer. Stråling er indiceret i lavgradige gliomer med højrisikotræk eller højgradige gliomer efter maksimal sikker resektion. Strålingen (RT) i diffuse gliomer i GBM leveres ved hjælp af konforme teknikker til den resterende sygdom og hulrum, kaldet brutto tumorvolumen (GTV). Det omkringliggende område er inkluderet i det kliniske målvolumen (CTV) til behandling af områder med mikroskopisk sygdom. For GBM udføres en udvidelse på 1,5 -2 cm fra GTV'et, som identificeres som et forstærkende område på T1c-sekvenser til at inkludere områder med PTR (T2w hyperintensitet) og redigeret fra anatomiske barrierer som meninges og durale refleksioner. For IDH-mutante gliomer er den resterende tumor og kavitet (identificeret som T2w hyperintensitetsregion) inkluderet som GTV, og yderligere ekspansion på 5-10 mm udføres for at blive inkluderet som CTV. Standardpraksis indebærer levering af en ensartet dosis stråling til planlægningsmålvolumen (PTV), som omfatter en isotrop marginudvidelse omkring CTV'et for at tage højde for opsætningsusikkerheder. I GBM og IDHmutant højgradigt astrocytom afgives den samlede dosis på 59,4-60 Gy over 6-7 uger med 1,8-2 Gy pr. fraktion. En relativt lavere strålingsdosis i intervallet 54,0-59,4 Gy, leveres over 6-7 uger med 1,8-2 Gy pr. fraktion for oligodendrogliomer. I henhold til det nuværende paradigme er stråling planlagt på computertomografi (CT) til dosisberegning og MR til visualisering af målvolumener og risikoorganer (OAR), udført én gang før behandling, baseret på hvilken fraktioneret stråling leveres over 6-7 uger . Nylige beviser med MR foretaget i løbet af behandlingsforløbet har vist ændringer i dynamikken af ​​den resterende sygdom, kirurgiske hulrum og også OAR'erne hos en del af patienterne, hvilket tyder på, at behandlingen leveres baseret på billeddannelse på et enkelt tidspunkt kan føre til til unøjagtigheder . Derfor vil adaptiv strålebehandling (ART) til at ændre stråleplaner baseret på de rumlige ændringer af målvolumenet og OAR sandsynligvis forbedre nøjagtigheden af ​​RT-behandlinger. Seriel billeddannelse under behandling kan også bruges til at identificere områder af tumor eller PTR, der viser refraktær sygdom eller vasogent ødem, med bestemmelser om biologiske modifikationer af RT-doser. Brugen af ​​konforme strålingsteknikker som intensitetsmoduleret strålebehandling (IMRT), volumetrisk moduleret lysbueterapi (VMAT) kan muliggøre levering af differentielle strålingsdoser præcist til forskellige områder af målvolumenet, kendt som dosismaling. Positron Emission Tomography (PET) Funktionel billeddannelse med positronemissionstomografi (PET) har opnået bred popularitet inden for onkologi i sygdomsstadieinddeling, identifikation af hypoxiske områder og vejledende strålingsplanlægning. For gliomer har aminosyre-PET som O-(2-[18F]-fluorethyl)-L-tyrosin (FET) eller Fluorodopa (F-DOPA) vist sig at være effektive med områder med et højere forhold mellem tumor og hvidt stof, hvilket tyder på aktive områder. sygdom (19). Brugen af ​​PET-scanninger under behandlingen kan hjælpe med at identificere områder, der er refraktære over for RT, hvilket afspejles af højere optagelse af radioisotopen. Højere doser til sådanne regioner giver et vindue for biologisk tilpasning og kan potentielt forbedre kontrolhastigheder. På samme måde kan kvantitativ analyse af billeddannelse (mere populært kendt som radiomiks) hjælpe med at differentiere områder af mikroskopisk tumor fra vasogent ødem i PTR, som ellers ligner konventionel billeddannelse. Kunstig intelligens Rollen af ​​kunstig intelligens i onkologi er i stigende grad anerkendt, lige fra optimering af sundhedsressourceudnyttelse og beslutningstagning til kvantitativ billedanalyse til prognostisering og den potentielle evne til at fungere som en ikke-invasiv biomarkør. Udøvelsen af ​​moderne strålingsonkologi er stærkt afhængig af interaktionen mellem mennesker og maskiner i næsten enhver behandlingsplanlægningsproces, inklusive konturering af målvolumener, OAR, behandlingsplanlægningsprocesser og under behandlingslevering. Oprettelse af en kunstig intelligens-ramme inden for strålingsonkologi lover at forbedre arbejdsgangens effektivitet og nøjagtighed og muliggøre behandlingsplanlægning og levering hurtigt og effektivt. Brugen af ​​adaptiv strålebehandling vil blive yderligere lettet ved hjælp af maskinlæringsalgoritmer med passende identifikation af patienter, der kan drages fordel af volumetrisk eller biologisk tilpasning, autosegmentering af mål/OAR, automatiseret behandlingsplanlægning og biologisk modifikation baseret på rumlige og tidsmæssige ændringer af kvantitative billeddannelsesparametre . Standard institutionel praksis Standard institutionel praksis omfatter en dosis på 59,4 Gy i 33 fraktioner over 6,5 uger for patienter med glioblastom og 55,8 Gy i 31 fraktioner over 6 uger for patienter med oligodendrogliom. Samtidig temozolomid anvendes til alle patienter, der gennemgår stråling, i en dosis på 75 mg/m 2 legemsoverflade under strålingsforløbet med ugentlig overvågning af blodtal. Alle strålebehandlinger planlægges baseret på en enkelt CT- og MR-scanning uden planlagte intervalscanninger under strålingen, og der foretages ingen tilpasning. Adjuverende kemoterapi med temozolomid påbegyndes efter 4 ugers afslutning af strålingen ved en dosis på 150 mg/m 2 i fem dage og gentages på månedsbasis og dosis eskaleres til 200 mg/m 2, hvis det tolereres godt og normale blodtal. Som standardpraksis er 6 og 12 cyklusser af temozolomid planlagt for henholdsvis GBM og IDH-mutant gliom (astrocytom og oligodendrogliom). Efter endt behandling planlægges klinisk opfølgning hver 3.-6. måned i de første 2 år og derefter hver 6.-12. måned for alle patienter. Overvågningsbilleddannelse er planlagt hver 6.-12. måned i de første 5 år og derefter på årsbasis eller intervalbilleddannelse foretaget som anmodet klinisk.