Biologische Bildgebung zur Optimierung des klinischen Zielvolumens (CTV) und der Konturierung des Bruttotumorvolumens (GTV) bei Prostatakrebs zur Verbesserung der Möglichkeiten zur Dosiseskalation bei intensitätsmodulierter Radiotherapie (IMRT).

Vorschlag:

Untersuchung der Möglichkeiten zur Verbesserung der Abgrenzung des klinischen Zielvolumens (CTV) und des Bruttotumorvolumens (GTV) durch Verwendung der neuesten biologischen Bildgebungsverfahren bei 15 Patienten mit Prostatakrebs. Unser ultimatives Ziel ist es, neue GTV- und CTV-Definitionen festzulegen und die Wahl der Bestrahlungsspannen in der intensitätsmodulierten Radiotherapie (IMRT) für Prostatakrebs neu zu definieren. Versuchen Sie außerdem, die funktionellen Bildgebungsdaten in einen Tomotherapie-IMRT-Plan zu übersetzen.

Begründung:

Die Behandlungsergebnisse nach externer Bestrahlung mit Standarddosis von lokal fortgeschrittenem Prostatakrebs sind unzureichend. Gemäß den RTOG-8531-, RTOG-8610- und EORTC-Serien zu T1- bis T4-Tumoren liegt das 5-Jahres-Gesamtüberleben zwischen 60 und 73 % und das krankheitsfreie 5-Jahres-Überleben zwischen 15 und 67 %.

Die lokale Kontrolle kann durch adjuvante Androgensuppression verbessert werden, das krankheitsfreie 5-Jahres-Überleben steigt signifikant auf 36 - 89 %. Leider verschlechtert die Androgensuppression die Lebensqualität erheblich.

Eine Erhöhung der Bestrahlungsdosis verbessert auch die lokale Kontrolle. Lokale Toxizität, insbesondere rektale und Blasenkomplikationen, schränken jedoch die Dosis ein, die mit konformer externer Bestrahlung mit populationsbasierten Unsicherheitsmargen verabreicht werden kann. Setup-Ungenauigkeiten und Organbewegungen bestimmen die erforderlichen Bestrahlungsspannen. Moderne Positionsverifikationstechniken, z.B. unter Verwendung von Referenzmarkern in der Prostata in Kombination mit Megavolt-Bildgebungsverfahren, ermöglichen eine Reduzierung der Ränder und bieten die Möglichkeit zur Dosiseskalation in der Prostata. Studien von IMRT haben diese ausgeklügelten Positionsverifizierungstechniken verwendet, und dieser Ansatz scheint machbar zu sein. Eine weitere Reduzierung der Ränder und damit eine mögliche weitere Erhöhung der Bestrahlungsdosis ist durch eine verbesserte Konturierung der Prostata zu erwarten. Bildgebung kann durchgeführt werden, um anatomische Strukturen oder biologische Prozesse innerhalb der intraprostatischen bösartigen Läsion darzustellen.

CT wird üblicherweise für die anatomische Abgrenzung verwendet, basierend auf frühen Studien. Obwohl sich die Bildqualität allmählich verbessert hat, überschätzt die CT das Prostatavolumen leider immer noch stark. Darüber hinaus fanden Teh et al. bei 712 Prostatektomiepatienten große mittlere Unterschiede zwischen CT-basierten Schätzungen des GTV und PTV und des pathologischen Prostatavolumens (PPV). Rasch et al. fanden ein durchschnittliches Verhältnis zwischen CT- und MRT-Volumen von 1,4. Auch die MRT-Technik wurde verbessert und erzeugt nun eine viel bessere Bildqualität, z. B. durch Erhöhen von Tesla, durch Verwenden der vorliegenden Phased-Array-Spulen und durch Verwenden einer dünneren Schichtdicke. Die Genauigkeit der Erkennung der extrakapsulären Ausdehnung beim Prostatakarzinom mit endorektaler und Phased-Array-Spulen-MR-Bildgebung erreicht für erfahrene Leser 77 %. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die MRT der CT bei der GTV-Konturierung überlegen ist, aber die MRT allein (unter Verwendung von kombiniertem T1 SE und T2 TSE) zur Visualisierung des GTV möglicherweise nicht ausreicht. Es wird erwartet, dass die biologische Bildgebung die GTV-Beschreibung weiter verbessern wird. Innerhalb des GTV wird ein biologisches Zielvolumen (BTV) sichtbar, das die Wirksamkeit der Krebsbestrahlung weiter verbessern kann.

In der biologischen Bildgebung muss die Verwendung der verschiedenen Bildgebungstechniken noch erforscht werden. Derzeit sind zwei Themen von Bedeutung. Das erste Thema ist Perfusion. Bei Prostatakrebs scheint der Grad der Vaskularisation mit aggressivem Verhalten und Metastasierungsrisiko zu korrelieren. Bei Prostatakrebs existieren im malignen Gewebe etwa doppelt so viele Mikrogefäße wie im normalen Gewebe. Darüber hinaus sind die Kapillaren in gutartigen Geweben zum größten Teil auf das periglanduläre Stroma in unmittelbarer Nähe des Epithels beschränkt, während die Verteilung beim Karzinom zufälliger zu sein scheint. Es wurde gezeigt, dass Unterschiede in der Durchblutung mit aktiven Prostatakrebsbereichen korrelieren. Die dynamische kontrastverstärkte MRT ist in der Lage, die Mikrogefäßdichte (MVD) in der Prostata darzustellen. Zweitens ist die metabolische Aktivität bei Prostatakrebs. Das Verhältnis von Cholin und Kreatin (Normalwert 0,22 +/- 0,13 ppm) zeigt stoffwechselaktives Prostatakrebsgewebe. Erhöhtes Cholin und/oder ein erniedrigtes Citrat weisen auf Prostatakrebs hin. Das Verhältnis von Cholin und Kreatin zu Citrat hängt mit dem Gleason-Score des Tumors zusammen. Zusammenfassend ermöglichen MRT und MRS eine kombinierte strukturelle und metabolische Bewertung der Lokalisation, Aggressivität und des Stadiums von Prostatakrebs. Dasselbe könnte unter Verwendung einer kombinierten CT und PET durchgeführt werden. Sutinen et al. fanden einen klaren Beweis für die Erkennung von Bereichen mit [11C]-Cholin bei Prostatakrebs mittels PET. Unseres Wissens liegen keine Daten zum Vergleich von [11C]-Cholin-PET und MRS bei Prostatakrebs vor. Die Technologie für die biologische Bildgebung befindet sich weiterhin in der Entwicklung, und es sind weitere Fortschritte in der Genauigkeit und Genauigkeit zu erwarten.

Angesichts der derzeitigen Unzulänglichkeiten des Stands der Technik bei der Definition von GTV und CTV bei Prostatakrebs schlagen wir daher eine Studie zur Visualisierung der Prostata unter Verwendung der neuesten anatomischen und biologischen (metabolischen) Bildgebungsmodalitäten vor. Die Kombination der Informationen verschiedener Bildgebungsverfahren durch Einführung eines BTV und durch Bildfusion wird wahrscheinlich die CTV- und GTV-Abgrenzung verbessern. Dies wird es uns ermöglichen, die Wahl der Margen neu zu definieren. Schließlich wird dies zu einem verbesserten IMRT-Plan führen, bei dem die Dosisanpassung und Dosiseskalation des GTV das ultimative Ziel ist. Dies entspricht der aktuellen Meinung zur Strahlenentwicklung. Fortschritte in der funktionellen Bildgebung dürften die Werkzeuge liefern, die für eine individualisierte risikoadaptierte Strahlentherapie erforderlich sind.

Durch die Einführung eines BTV innerhalb des GTV kann eine uneinheitliche CTV-Abgrenzung verwendet und somit Margen minimiert werden. Dies ermöglicht eine weitere Eskalation der Dosis. Setup-Ungenauigkeiten und Organbewegungen bestimmen außerdem die erforderlichen Bestrahlungsspielräume. Daher sind die Kontrolle der täglichen Positionsvariabilität zusammen mit der Bereitstellung einer optimierten konformen Bestrahlung die nächsten Ziele, die gesetzt werden müssen. Helikale Tomotherapie ist ein neuartiger Ansatz zur Abgabe von Strahlung für die Krebsbehandlung, der in der Lage sein wird, beides zu tun. Es stützt sich auf einen 6-MV-Linearbeschleuniger für Behandlungszwecke und einen 3,5-MV-CT-Scan für Bildgebungszwecke. Beide sind auf einem Ringportal montiert, das sich um den Patienten dreht, während er sich durch den Ring bewegt. Ein 64-Lamellen-Kollimator definiert den Strahlungsfächerstrahl. In einer theoretischen Studie erforderten Helical Tomotherapy-Pläne eine minimale Bedienerinteraktion und führten zu einer hervorragenden Schonung normaler Strukturen bei Prostata-IMRT. Daher schlagen wir in dieser Studie auch vor, die anatomischen und biologischen Bildgebungsdaten mit einem Tomotherapie-MV-CT zu fusionieren und einen inversen IMRT-Tomotherapieplan zu erstellen. Dieser Planung geht eine Machbarkeitsstudie über die funktionelle Bildgebung und die individualisierte tagtäglich angepasste Strahlentherapie durch Tomotherapie voraus.

Hypothesen:

• Es wird möglich sein, unter Verwendung von biologischen (MRS) Bildgebungsdaten und anatomischen (CT und MRI) Bildgebungsdaten, ein BTV innerhalb des GTV zu definieren.
• Durch die Einführung eines BTV innerhalb des GTV kann eine uneinheitliche CTV-Abgrenzung verwendet und Margen minimiert werden.
• Es wird möglich sein, die fusionierten anatomischen und biologischen Bildgebungsdaten in einen klinisch ausreichenden Tomotherapie-IMRT-Plan zu übersetzen.

Patienten und Methoden:

Patienten, die wegen Prostatakrebs (Stadium T1-4 N0/x M0) eine externe Bestrahlung erhalten sollen, vorzugsweise nicht mit Antiandrogenen behandelt werden und keine Metall-Hüftprothese haben, werden angesprochen, um an dieser Pilotstudie teilzunehmen. Die Studie wird an 15 Patienten durchgeführt, die zusätzlich zur Bestrahlungsbehandlung eine Bildgebung erhalten.

Vor Behandlungsbeginn erhalten die Patienten ein 3T-MRT (T1 SE und T2 TSE), ein MRS zur Bestimmung des Cholin-Kreatin-Spiegels in der Prostata. Darüber hinaus wird ein MV-CT als Auftakt für zukünftige Positionsverifizierungsstudien durchgeführt. Alle Bilder (CT, MRT und MRS) werden abgeglichen. Diese kombinierten Daten werden verwendet, um einen optimalen Tomotherapie-IMRT-Plan zu bestimmen.

Die Patienten werden gemäß dem aktuellen Abteilungsprotokoll behandelt. Diese Studie ist nur eine Bildgebungs-/Behandlungsplanungsstudie. Basierend auf dem erhaltenen Bilddatensatz werden keine Änderungen in der Behandlung vorgenommen. Das Risiko für die Patienten wird vernachlässigbar sein. Aus dem MV-CT ca. 1 cGy. Die MRT wird ohne Kontrastmittel durchgeführt (also keine dynamische gadoliniumverstärkte MRT zur Beurteilung der Perfusionsverteilung), um die Belastung und das Risiko für den Patienten zu begrenzen. Bei einer Gesamtbestrahlungsdosis von 7200 bis 8200 cGy für den Patienten ist dieses zusätzliche Risiko vernachlässigbar. Die aktuelle Wartezeit für den Beginn der Strahlentherapie beträgt etwa 5 bis 6 Wochen. In dieser Wartezeit werden die Bildgebungsstudien durchgeführt, sodass die Teilnahme an der Studie zu keiner Behandlungsverzögerung für den Patienten führt. Die Durchführung des MV-CT-Scans dauert etwa 30 Minuten und die kombinierte MRT/MRS etwa 1 Stunde.

Das Cross Cancer Institute in Edmonton ermöglicht alle notwendigen bildgebenden Verfahren: ein 3-T-MRT, MRS und eine Helical Tomotherapy Unit (TomoTherapy Inc., Madison).

Es ist nicht erforderlich, die Spezifität und Genauigkeit der Bildgebungsmodalitäten zu bestimmen. Die Bildgebung soll hier nur helfen, die metabolischen und anatomischen Tumorareale in der Prostata zu bestimmen. Das Fehlen eines Tumoranteils ist noch kein Problem, da die gesamte Prostata mit der minimal erforderlichen Dosis behandelt wird. Eine Überdosierung auf Prostatagewebe ist kein klinisches Problem.