MRinRT: Kooperationsstudie der Swansea University und des SWWCC. (MRinRT)

Fortschritte in der Strahlentherapietechnologie haben es ermöglicht, dass Behandlungen konformaler mit steileren Dosisgradienten durchgeführt werden können, was bedeutet, dass Zielvolumina kleiner sind und die Dosis für umliegendes normales Gewebe reduziert wird. Dies ist teilweise aufgrund von Verbesserungen in der Bildgebung, die in der Strahlentherapieplanung verwendet wird, und in der Entwicklung der intensitätsmodulierten Strahlentherapie möglich. Der derzeitige Standard der Versorgung für die meisten Tumororte besteht darin, Zielvolumina auf einem Planungs-CT-Scan zu konturieren, mit zusätzlichen Informationen aus diagnostischen Bildgebungsverfahren wie MRT oder PET, die mit dem Planungs-CT-Scan fusioniert werden können. Es ist bekannt, dass MRT klarere Bilder von Weichteilen und Gewebeebenen liefert, was eine genauere Zielvolumenabgabe ermöglicht. Die Fusion von MRT mit dem Planungs-CT-Scan zur Unterstützung der Zielvolumenkonturierung ist ein Standard der Versorgung für bestimmte Tumororte, z.B. Gehirn, aber nicht für andere wie ösophagogastrische Karzinome.

Optimierung von MRT-Protokollen für neue Tumororte Unsere Gruppe führte eine Scoping-Review zur Verwendung von MRT für die Strahlentherapie-Zielvolumenkonturierung bei Magenkrebs durch und hat festgestellt, dass es zwar Hinweise auf eine verbesserte Kontrastauflösung mit MRT im Vergleich zu CT gibt, der klinische Nutzen für die Strahlentherapieplanung jedoch noch nicht nachgewiesen wurde. Die Forschungsgruppe hat auch eine Pilotstudie durchgeführt, die die Hinzunahme von MRT zu CT-Planungsscans für die Strahlentherapieplanung bei Magenkrebs bewertete und ein Potenzial für klinischen Nutzen zeigte. Die Einschränkungen dieser Studie waren geringe Patientenzahlen und dass die verwendeten MRTs diagnostische Scans waren, die für die Leberbildgebung optimiert waren, nicht für Magenkrebs. Ein identifiziertes Problem war eine schlechte anatomische Korrelation der MRT mit dem CT-Planungsscan aufgrund von Unterschieden in der Magenfüllung. Unsere Studie wird auf dieser Arbeit aufbauen, um die MRT-Sequenzen für eine verbesserte Bildklarheit zu optimieren und die optimale Voruntersuchungsvorbereitung zu identifizieren und zu standardisieren.

Es ist möglich, eine Reihe von MRT-Sequenzen zu erwerben, wobei jede unterschiedliche Informationen liefert. Darüber hinaus können Kontrastmittel während der Bildakquisition verwendet werden, um die Visualisierung des Zielbereichs zu verbessern. Die Wahl des Kontrastmittels und der Sequenzen hängt davon ab, ob das Ziel darin besteht, die Größe/Lage des Tumors zu beurteilen oder einen funktionellen Aspekt des Tumors zu bewerten, der das Potenzial hat, als prädiktiver oder prognostischer Bildgebungsbiomarker zu dienen. Diese Studie zielt darauf ab, die Wahl der MRT-Sequenzen für die Zielvolumenkonturierung in verschiedenen anatomischen Regionen zu optimieren und das potenzielle Auswirkung der MRT-Bildgebung auf die Strahlentherapieplanung in anatomischen Regionen zu bewerten, in denen sie derzeit nicht zur Routinepraxis gehört. In Großbritannien gibt es eine laufende ähnliche Studie, die darauf abzielt, die MRT-Sequenzen für den Einsatz an MRT-Linearbeschleuniger (MR-Linac)-Geräten zu optimieren. Unsere Studie wird ähnlichen Prinzipien folgen, um MRT-Sequenzen für die Strahlentherapieplanung von eigenständigen MRT-Scannern zu optimieren. Die Forscher postulieren, dass unsere Ergebnisse im Vergleich zur rekrutierenden MR-Linac-Studie allgemeiner anwendbar sein werden, da die überwiegende Mehrheit der britischen Onkologiezentren keinen Zugang zu MR-Linac-Geräten hat.

Das Potenzial für einen MRT-adaptiven Workflow Radikale (kurativ intendierte) oder neoadjuvante Strahlentherapiebehandlung wird oft als mehrere Behandlungsfraktionen über mehrere Wochen verabreicht. Der derzeitige Standard der Versorgung besteht darin, einen Strahlentherapieplan basierend auf einem prätherapeutischen CT-Planungsscan mit Anleitung durch zusätzliche diagnostische Untersuchungen je nach Tumorort zu erstellen. Sofern während der Behandlung kein Problem festgestellt wird, z.B. durch den On-Treatment-Cone-Beam-CT(CBCT)-Setup-Verifikationsprozess, würde der Patient seinen gesamten Behandlungsverlauf gemäß dem Strahlentherapieplan basierend auf dem prätherapeutischen CT-Planungsscan abschließen. Dies berücksichtigt nicht Veränderungen in Position, Größe oder Form des Tumors, die während des gesamten Strahlentherapiebehandlungsverlaufs auftreten. Kliniker fügen daher Sicherheitssäume um das Zielvolumen hinzu, um diese potenziellen Unsicherheiten zu berücksichtigen, was zu größeren Zielvolumina und erhöhter Dosis für umliegende normale Strukturen führt, was zu erhöhter Toxizität führen kann. Eine potenzielle Lösung für dieses Problem könnte sein, während des Behandlungsverlaufs erneut zu bilden und neu zu planen, was als 'adaptive Strahlentherapie' bezeichnet wird. MRT wird bereits für den adaptierten Strahlentherapie-Workflow genutzt, insbesondere wenn ein MR-Linac verfügbar ist. Diese Studie wird untersuchen, ob eine diagnostische MRT für die RT-Plananpassung verwendet werden kann. Bemerkenswert ist, dass ähnliche Strategien mit CBCT und einem 'Plan-des-Tages'-Ansatz bei Blasenkrebs bewertet wurden und es auch laufende Arbeiten gibt, die den Nutzen der RT-Anpassung basierend auf einem mittleren Behandlungs-PET-Scan in der PEARL-Studie für Oropharynxkarzinome bewerten.

Erkundung von Bildgebungsbiomarkern MRT kann auch verwendet werden, um quantitative Informationen über funktionelle biologische Prozesse zu bestimmen, durch den Einsatz quantitativer Bildgebungsbiomarker. Diese sind definiert als 'eine objektive Charakteristik, die aus einem in-vivo-Bild abgeleitet wird, gemessen auf einer Verhältnis- oder Intervallskala als Indikator für normale biologische Prozesse, pathogene Prozesse oder eine Reaktion auf eine therapeutische Intervention'. Aktuelle Protokolle umfassen Sequenzen, die verwendet werden können, um funktionelle Eigenschaften eines Tumors und umliegender Gewebe abzuschätzen, die als Biomarker dienen könnten, um das Ansprechen auf die Behandlung oder die Wahrscheinlichkeit, dass ein Patient eine Toxizität durch die Behandlung entwickelt, vorherzusagen. Allerdings gibt es eine begrenzte Validierung dieser Biomarker in klinischen Settings, insbesondere fehlen Daten zur Bewertung der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit.

Begründung und Risiken/Nutzen MRT ist eine nicht-invasive Bildgebungstechnik, die nicht auf ionisierender Strahlenexposition beruht. Sie liefert klarere Bilder von Weichteilen und Gewebeebenen, was eine genauere Zielvolumenkonturierung ermöglicht. Eine genauere Konturierung kann es Klinikern ermöglichen, kleinere Sicherheitssäume zu verwenden und somit umliegendes normales Gewebe vor strahlentherapieinduzierten Schäden zu schützen, wodurch die Toxizität reduziert wird.

Dies ist eine nicht-interventionelle, prospektive Studie, und daher erwarten die Forscher keine schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse, die direkt mit den Scanprotokollen zusammenhängen. Eine standardmäßige MRT-Sicherheitsüberprüfung wird durchgeführt, um das Risiko schwerwiegender unerwünschter Ereignisse wie solcher, die durch das Zulassen von nicht-MRT-sicheren Personen (wie in den Ausschlusskriterien dargelegt) in die Nähe des Magnetfelds verursacht werden (z.B. Fehlfunktion eines Herzschrittmachers), zu minimieren. Diese Studie wird kontrastverstärkte Sequenzen unter Verwendung zugelassener IV-Gadolinium-basierter Kontrastmittel untersuchen. Diese werden in der klinischen Praxis weit verbreitet eingesetzt und werden allgemein gut vertragen, können aber ein Risiko für schwere allergische Reaktionen bei 0,004%-0,7% der Patienten darstellen und, wenn sie Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion verabreicht werden, ein Risiko für nephrogene systemische Fibrose. Solche Kontrastmittel werden den Patienten gemäß der Kontrastmittelrichtlinie der Universität und immer unter Aufsicht eines Klinikers verabreicht.

Die Voruntersuchungsvorbereitung der Teilnehmer kann durch Verabreichung von oralen Kontrast-/Füllmitteln erreicht werden. Diese können verwendet werden, um die Sichtbarkeit der Magenschleimhaut zu verbessern und gegebenenfalls eine Organaufdehnung zu bewirken. Am häufigsten wurde Wasser verabreicht, aber andere lebensmittelgeeignete, nicht-medizinische Kontrastmittel wurden untersucht, insbesondere Fruchtsäfte z.B. Ananas- und Blaubeersaft oder milchbasierte Getränke. Vor der Verabreichung werden alle Teilnehmer eine Allergieprüfung durchlaufen. Die Auswahl des optimalen oralen Kontrastmittels für MRT zur Unterstützung der Strahlentherapieplanung hängt von Faktoren wie Krankheitsort, Zweck, für den MRT-Sequenzen erhalten werden sollen, und wichtig, Patientenpräferenz ab. Derzeit gibt es nur begrenzt veröffentlichte Daten darüber, welche Wahl des oralen Kontrastmittels in Bezug auf die Bildqualität und auch die Patientenerfahrung bei der Einnahme oraler Kontrastmittel für MRT-Scans optimal ist.

Für Patienten, die an dieser Studie teilnehmen, wird ihre Strahlentherapieplanung dem Standard der Versorgung entsprechen, und ihre Teilnahme an der Studie hat keinen Einfluss auf ihren Strahlentherapieweg.

Hypothesen

1. Optimierung von MRT-Protokollen MRT-Protokolle, einschließlich der Voruntersuchungsvorbereitung der Teilnehmer, können optimiert werden, um die Strahlentherapieplanung zu unterstützen und auf neue Tumororte sowie auf Tumororte angewendet zu werden, bei denen MRT-Planung bereits ein Standard der Versorgung ist.
2. Bewertung der Auswirkung der MRT-CT-Integration im Strahlentherapieweg Die Integration von MRT mit CT-Planungsscans wird die Visualisierung und Genauigkeit der Konturierung von Zielvolumina und Risikoorganen (OARs) und der anschließenden Strahlentherapiebehandlungsplanung verbessern, wodurch eine präzisere Behandlungsabgabe ermöglicht und strahlentherapieinduzierte Toxizität reduziert wird.
3. MRT-adaptive Strahlentherapie MRT-adaptive Strahlentherapie ist über mehrere Zielorte hinweg machbar und wird klinische Ergebnisse verbessern, indem sie eine genauere Dosisabgabe ermöglicht, die Strahlenexposition für normales Gewebe reduziert und folglich die behandlungsbedingte Toxizität senkt.
4. Bildgebungsbiomarker Die Forscher nehmen an, dass aktuelle und neue MRT-Sequenzen machbare, prädiktive und prognostische Bildgebungsbiomarker sind, die im klinischen Setting entwickelt und getestet werden können. Quantitative MRT hat das Potenzial, das Ansprechen auf die Behandlung zu bewerten, klinische Entscheidungsfindung zu informieren und Patienten dabei zu unterstützen, informiertere Entscheidungen über ihre Versorgung zu treffen.

Studienziele:

1. Optimierung von MRT-Protokollen Klinisch einsatzbereite MRT-Protokolle für den Einsatz in der klinischen Praxis zu haben. Dies beinhaltet die Optimierung von MRT-Sequenzen für die Strahlentherapieplanung, einschließlich der Optimierung der Voruntersuchungsvorbereitung und Patientenerfahrung. Die anfängliche Arbeit wird sich auf 3 Tumororte konzentrieren

   1. Ösophagogastrisch
   2. Pankreas
   3. Gehirn

   Nach Abschluss dieser Teilorte schlagen sich weitere anatomische Orte vor:

   • Kopf und Hals
   • Thorax - Brustwand und Brust
   • Thorax - Lunge
   • Abdomen
   • Becken - männlich
   • Becken - weiblich
2. Bewertung der Auswirkung der MRT-CT-Integration auf die Qualität der Strahlentherapie Zu bestimmen, ob die Hinzunahme der aus MRT erworbenen Informationen zusätzlich zum aktuellen CT eine überlegene Visualisierung der Anatomie und Tumorausdehnung bietet und die Genauigkeit der Strahlentherapie verbessert. Die Machbarkeit und der klinische Nutzen der Hinzunahme von MRT werden durch Vergleich der resultierenden Konturierung und anschließenden Dosisverteilung mit derjenigen unter Verwendung von CT allein bestimmt.

Sekundäre Ziele:

1. MRT-adaptive Strahlentherapie Zu bestimmen, ob wiederholte MRT-Scans, die während eines Strahlentherapieverlaufs durchgeführt werden, zusätzliche Informationen gegenüber CT allein liefern können, die Änderungen im Strahlentherapieplan informieren, die zu besseren Ergebnissen für den Patienten führen. Strahlentherapiepläne zu Beginn und während der Behandlung unter Verwendung von CT allein versus CT plus MRT-Scann werden verglichen. Die Auswirkung auf die Dosisverteilung und die Auswirkung davon auf Tumorkontrolle und Toxizität werden bewertet.
2. Bildgebungsbiomarker Strukturelle und funktionelle MRT-Sequenzen für den Einsatz als Bildgebungsbiomarker in ausgewählten Tumororten identifizieren und entwickeln. Diese Biomarker könnten verwendet werden, um vorherzusagen, welche Patienten von Strahlentherapie profitieren könnten und/oder das Ansprechen auf RT während und nach der Behandlung zu bewerten.

Studiendesign Die Studie wird aus drei parallelen Strängen bestehen. Diese Stränge bilden die zugrundeliegende Methodik für individuelle Teilstudien, die verschiedene Tumororte untersuchen werden.

Strang 1 - Optimierung von MRT-Protokollen und Bewertung der Auswirkung der MRT-CT-Integration im Strahlentherapieweg

Dieser Strang wird über 4 Stufen fortschreiten:

1. Optimierung von MRT-Protokollen: Gesunde Freiwillige Initiale Bildgebungsstudien von normalem Gewebe Bis zu 15 gesunde Freiwillige werden gescannt, um die besten MRT-Sequenzen und Parameter zu ermitteln, um optimale Bilder des interessierenden Organs zu erhalten. Die Voruntersuchungsgewebevorbereitung (z.B. Magenfüllvolumina und -material) für abdominale MRT wird ebenfalls untersucht und optimiert. Bilder werden qualitativ auf Verbesserungen der Bildqualität, wie SNR und Kontrast, bewertet. Kompromisse, wie erhöhte Untersuchungszeit, werden ebenfalls berücksichtigt, um die Machbarkeit in einem klinischen Setting zu bewerten. Diese Stufe wird als abgeschlossen betrachtet, sobald die unten aufgeführten Erfolgskriterien erreicht sind.

2. Optimierung von MRT-Protokollen: Patienten-Freiwillige Bildgebungsstudien von Tumor/normalem Gewebe Bis zu 20 Patienten pro Tumorort werden neben ihrem standardmäßigen Behandlungsweg gescannt, um die besten MRT-Sequenzen und Parameter zu ermitteln, um die höchste Qualität von Bildern des Tumors und nahegelegener interessierender Organe zu erhalten. Die Voruntersuchungsgewebevorbereitung (z.B. Magenfüllvolumina und -material) für abdominale MRT wird ebenfalls untersucht und optimiert. Das Ziel wäre, Bilder für eine verbesserte Expertenbewerterakzeptanz zu optimieren und die Machbarkeit von MRT für die Strahlentherapieplanung bei Patienten zu testen. Diese Stufe wird als abgeschlossen betrachtet, sobald die Erfolgskriterien erreicht sind.

   Vordefinierte Erfolgskriterien für jedes Organ/Tumorort für - Strang 1 Stufe a Gesunde Freiwillige und Stufe b Patienten-Freiwillige Studien:

   1. - Teilnehmerakzeptanz Die Teilnehmerfragebogenantworten werden überprüft, um Akzeptanz sicherzustellen. Dies ist definiert als eine durchschnittliche Bewertung von 4 oder höher auf einer 5-Punkte-Likert-Skala für den MRT-Abschnitt Q1 und Q2, wie im Teilnehmerfragebogen gezeigt.

   2. - Zwei MRT-Physiker-Meinungen, dass Sequenzen ausreichend optimiert sind, um den Anforderungen für die Strahlentherapieplanung zu entsprechen.

      Die Bewertung von Sequenzen kann die Überprüfung spezifischer Sequenzparameter (gemäß internationaler Leitlinien zu MRT in RT) und die Charakterisierung geometrischer Verzerrung einschließen. Die MRT-Charakteristika werden aufgezeichnet und der Physiker-Team-Fragebogen wird ausgefüllt.

   3. - Visuelle Graduierungscharakteristik-Analysebewertung 4 oder höher und für klinische Zwecke als akzeptabel erachtet Die optimierten Sequenzen werden dann von mindestens 3 unabhängigen Expertenklinikern überprüft, um visuelle Charakteristikengraduierungsanalyse durchzuführen und zu bestimmen, ob die Bilder klinisch akzeptabel sind.

3. Bewertung der Auswirkung der MRT-CT-Integration im Strahlentherapieweg: Tumordefinition/Zielvolumenkonturierung Um die Auswirkung der MRT-CT-Integration im Strahlentherapieweg zu bewerten, werden erworbene MRT-Scans zusammen mit dem CT-Planungsscan des Patienten verwendet, um die Vorteile von MRT in der Tumorkonturierung zu bestimmen. Dieser Abschnitt der Studie wird die Zielvolumenkonturierung mit und ohne MRT bewerten, um den klinischen Nutzen der Verfügbarkeit von MR-Bildern und deren Fusion mit dem Planungs-CT-Scan zum Zeitpunkt der RT-Zielvolumenkonturierung zu bestimmen, indem die Veränderungen in Dosimetrie und Zielvolumina bewertet werden, wenn RT mit vs. ohne MRT geplant wird. Konformitätsindizes werden berechnet, um das Maß an Übereinstimmung zwischen den gepaarten Plänen zu bestimmen. Die Auswirkungen der Einbeziehung von MRT auf die Vertrauensbewertung des Klinikers, der die Zielvolumina konturiert, werden ebenfalls gemäß dem Konturierungs-Kliniker-Fragebogen bewertet.

   Eine Mindeststichprobengröße von 10 Patienten mit MRT-Scans wird für diese Vergleichsstudien erworben.

4. Wegentwicklung Patienten, die MRT für Strahlentherapie benötigen, haben besondere Anforderungen, und diese Arbeit zielt darauf ab, MRT für Strahlentherapie so inklusiv wie möglich zu machen. Zum Beispiel können die Patienten lange MRT-Scans möglicherweise nicht tolerieren und möglicherweise nicht Atemanhalteübungen tolerieren, die manchmal erforderlich sind. Sie müssen möglicherweise auch auf irgendeine Weise immobilisiert werden, um sicherzustellen, dass sie in derselben Konfiguration abgebildet werden, in der sie für ihre Strahlentherapiebehandlungen abgebildet werden. Qualitative Umfragen werden durchgeführt, um die Patientenzufriedenheit mit einer MRT als Teil des Strahlentherapiebehandlungsplanungswegs gemäß dem Teilnehmerfragebogen in Anhang 6 zu bewerten. Patientenwege werden dann entwickelt und in den standardmäßigen klinischen Workflow für Tumororte integriert, bei denen sich gezeigt hat, dass die Verfügbarkeit von MRT zum Zeitpunkt der RT-Planung vorteilhaft ist.

Strang 2 - MRT-adaptive Strahlentherapie Teilstudien werden in spezifischen Tumororten entwickelt, um den Nutzen von MRT während eines Strahlentherapieverlaufs (z.B. am Mittelpunkt) zu bewerten, um das Ansprechen auf die Behandlung zu bewerten und es zu ermöglichen, dass Strahlentherapie für die Neup lanung angepasst wird, um sich auf den verbleibenden Tumor zu konzentrieren. Der neue Plan wird mit dem ursprünglichen Strahlentherapieplan verglichen, um die Veränderungen in Zielvolumen, Dosimetrie und Dosis für umliegende normale Strukturen zu bestimmen. Veränderungen in vorhergesagter Toxizität werden durch Verwendung von Normalgewebekomplikationsmodellen bestimmt. Wenn sich herausstellt, dass es einen potenziellen Nutzen in Bezug auf vorhergesagte Reduktion der Toxizität bietet, dann würde diese Arbeit als Pilot dienen, um das Protokoll einer zukünftigen klinischen Studie zu leiten, um dies weiter zu untersuchen. Eine Stichprobengröße von 10 Patienten wird für diese Vergleichsstudien erworben.

Die Einbeziehung von Patienten in diese Studie erfolgt neben ihrem standardmäßigen klinischen Weg. Die Teilnahme wird ihren standardmäßigen Strahlentherapieweg nicht beeinflussen, und die erhaltene MRT dient rein Forschungszwecken.

Strang 3 - Bildgebungsbiomarker Teilstudien werden MRT-Sequenzen bewerten, die das Potenzial haben, als funktionelle Biomarker zu dienen, z.B. Vorhersage des Ansprechens auf die Behandlung oder Wahrscheinlichkeit, Toxizität zu entwickeln, für ausgewählte Tumororte. Zum Beispiel kann durch Verwendung von T2-gewichteten und DWI-MRT-Sequenzen ein Maß für den Blutfluss berechnet werden, und es wird postuliert, dass dies prädiktiv für das Ansprechen auf Strahlentherapie ist.

Zu testende fortschrittliche Sequenzen können umfassen (sind aber nicht beschränkt auf):

• Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) einschließlich "High-b-Wert"-Bildgebung zur Bewertung der Gewebemikrostruktur.
• Perfusionsgewichtete Bildgebung und dynamische kontrastverstärkte Bildgebung (DCE) zur Bewertung der Tumormikrovaskulatur.
• Magnetresonanzspektroskopie (MRS) zur Bewertung der im Tumor(en) vorhandenen chemischen Biomarker.

Diese Bilder/Spektren werden dann analysiert. Wo möglich, werden die Forscher Pilotstudien entwickeln, die mit posttherapeutischen Ergebnissen, wie postoperativer Pathologie, vergleichen, um das Ausmaß des Tumoransprechens auf Strahlentherapie zu bewerten. Dies wird die Identifizierung vielversprechender funktioneller Biomarker ermöglichen, die dann in zukünftigen Forschungsstudien/klinischen Studien untersucht werden können.