Effektiviteten af moderne offline adaptiv stråleterapi til lungekræft (ECLAIR)

Lungekræft er en af de hyppigst forekommende kræftformer globalt og har den højeste dødelighed. Ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) er den dominerende form og udgør mere end 85% af tilfældene. Da symptomer ofte manifesterer sig sent, har mange patienter lokalt fremskreden sygdom (LA-NSCLC) ved diagnosen. Grundpillebehandlingen for ikke-operabel LA-NSCLC består af en kombination af systemisk terapi og stråleterapi efterfulgt af immunterapi.

Stråleterapi forudgås af en arbejds- og tidsintensiv behandlingsforberedelsesproces. Denne proces kræver først diagnostisk billeddannelse, såsom PET-CT, efterfulgt af behandlingsplanlægningsbilleddannelse ved hjælp af en dedikeret vejrtrækningsguidet fire-dimensionel (4D) planlægnings-CT. Derefter skal tumor og omkringliggende risikoorganer (OAR'er) kontureres og uafhængigt gennemgås af stråleonkologer i henhold til internationalt anbefalede retningslinjer. Kommercielle konvolutionelle neurale netværk (CNN'er) anvendes i øjeblikket til at understøtte denne kontureringsproces. Disse modeller udfører voxel-vis klassifikation for at mærke anatomiske strukturer baseret på tidligere træningsdata. En bredt anvendt kommerciel CE-mærket applikation til OAR-konturering er Syngo.via®.

Efter konturering udføres dosimetrisk behandlingsplanlægning. Planoprettelse begynder med et optimeringstrin efterfulgt af en dosisberegning, med det mål at opnå en acceptabel balance mellem målafdækning og OAR-beskyttelse. Et almindeligt anvendt CE-mærket videnbaseret planlægningsværktøj, der strømliner denne proces, er RapidPlan®. Dette system giver estimater af opnåelige dosisfordelinger og vejleder dosimetriker og medicinske fysikere mod højkvalitets planlægning. Alle forberedende trin udføres på planlægnings-CT'en, som kun repræsenterer et enkelt anatomisk øjebliksbillede på et tidspunkt.

Når forberedelsen er afsluttet, begynder stråleterapiforløbet. Behandlinger gives dagligt over en periode på op til syv uger. I løbet af denne tidsramme kan både tumor og intratorakale anatomiske ændringer forekomme, hvilket får de oprindelige konturer og behandlingsplan til ikke længere at matche patientens anatomi på behandlingsdagen. Adaptiv stråleterapi (ART), hvor den oprindelige plan ændres som reaktion på anatomiske ændringer, kan derfor være fordelagtig. Kliniske studier har vist, at patienter med NSCLC kan drage fordel af hyppige behandlingsplanjusteringer i tilfælde af tumorregression eller intratorakale forskydninger under behandlingsforløbet. Forbedringer i progressionsfri overlevelse og total overlevelse er rapporteret, og rutinemæssig midt-i-behandlingen offline ART anbefales for LA-NSCLC.

Men på trods af beviserne vil et meget begrænset antal patienter modtage adaptiv stråleterapi. Det omfattende arbejde forbundet med konturering og behandlingsplanlægning forbliver en stor barriere for bred implementering af ART for alle berettigede patienter.

Flere nutidige værktøjer har potentiale til at fremskynde den adaptive proces. I nærværende studie agter forskerne at udføre midt-i-behandlingen tilpasninger prospektivt hos 30 patienter med LA-NSCLC. Disse patienter vil gennemgå en gentagen planlægnings-CT efterfulgt af fornyet konturering og behandlingsplanlægning, der spejler arbejdsgangen før behandling. Denne tilgang muliggør en indledende evaluering af tidsmæssig effektivitet af moderne konturerings- og planlægningsværktøjer i en adaptiv kontekst. Alle anvendte værktøjer er CE-mærkede og anvendes i øjeblikket som del af standard klinisk praksis på den indledende planlægnings-CT. Kvalitetskontroller og manuelle gennemgange af medicinske fysikere og læger vil være identiske med procedurene før behandling. For indskrevne patienter tager den resulterende behandlingsplan højde for anatomiske ændringer og kan forbedre tumordækning og OAR-beskyttelse.

En retrospektiv fase vil begynde efter afslutning af alle behandlinger. Denne fase vil undersøge muligheden for at inkorporere avanceret positionsbekræftelsesbilleddannelse - nemlig cone-beam CT'er (CBCT'er) - som erstatning for gentagne planlægnings-CT'er. Hvis muligt, kunne gentagen 4DCT-indhentning undgås, hvilket sparer patienterne for yderligere billeddannelsesdoser og reducerer byrden af ekstra aftaler. Det vil være afgørende at afgøre, om nuværende konturerings- og planlægningsværktøjer effektivt kan anvendes på CBCT-data. Den prospektive arbejdsgang beskrevet ovenfor vil tjene som reference for tidsmæssig effektivitet samt konturerings- og planlægningskvalitet. Denne sammenligning vil hjælpe med at afgøre, om overgangen fra gentagne 4DCT'er til CBCT'er inden for en ART-arbejdsgang er levedygtig og fordelagtig.

I den prospektive ART-arbejdsgang vil den gentagne 4D planlægnings-CT blive indhentet, efterfulgt af automatiseret OAR-konturering ved hjælp af Syngo.via® og manuel afgrænsning af tumorlæsioner. Behandlingsplanlægning vil derefter udføres med RapidPlan®, som forbedrer optimering og reducerer interobservatørvariabilitet. Hvis den resulterende tilpassede plan giver en dosimetrisk fordel, vil den implementeres for resten af stråleterapiforløbet. Planbekræftelsesprocedurer vil spejle dem anvendt i planlægning før behandling, herunder godkendelse af ansvarlige læger og medicinske fysikere. Tidsmålinger vil blive registreret ved hvert arbejdsgangstrin for at tjene som grundlæggende data for den retrospektive fase.

I den retrospektive evaluering vil forskerne vurdere ydeevnen af en CBCT-baseret ART-arbejdsgang. I stedet for en gentagen 4DCT vil daglige CBCT-billeder - indhentet rutinemæssigt til positionsbekræftelse - blive anvendt. CBCT-billedkvalitet til stråleterapiplanlægning vil blive bekræftet og konverteret til en syntetisk CT ved hjælp af dedikeret CE-mærket software (MIM®). Syntetisk CT-generering forbedrer nøjagtigheden af dosisberegninger. Automatiseret OAR-konturering ved hjælp af Syngo.via® og MIM® vil derefter udføres, efterfulgt af manuel tumorafgrænsning. Efterfølgende behandlingsplanlægning vil igen blive udført ved hjælp af RapidPlan®. Denne proces vil evaluere i hvilket omfang CBCT eller syntetisk CT kan understøtte adaptiv behandlingsplanlægning. Som i den prospektive fase vil tidsregistrering finde sted på alle arbejdsgangstrin.