Tomografía computarizada adaptativa respiratoria: estudio de viabilidad de 4DCT sincronizada en tiempo real para la radioterapia del cáncer de pulmón (REACT)

La tomografía computarizada de cuatro dimensiones (4DCT) se considera el estándar de atención para las técnicas modernas de radioterapia corporal ablativa estereotáctica de alta precisión (SABR). Clinical 4DCT funciona mediante la adquisición de cortes de TC y datos de respiración sincrónicamente a medida que el paciente se mueve a través del generador de imágenes de rayos X giratorio. Los cortes de TC se clasifican en 5-10 'imágenes de fase' (exhalación media, exhalación máxima, inhalación media, inhalación máxima, etc.) y se unen para formar un movimiento de órgano/tumor inducido por la respiración 3D+ o '4D ' representación de la anatomía respiratoria. La mejor práctica actual en radioterapia es que los médicos realicen una delineación manual o "contorneado" de los tumores pulmonares en una o más imágenes de fase 4DCT para garantizar una cobertura adecuada por el haz de tratamiento a pesar del movimiento de la respiración. En presencia de respiración irregular, surgen discrepancias entre los cortes de TC que se encuentran en la misma fase de respiración pero que se visualizan en diferentes posiciones del sofá. Como resultado, las imágenes producidas sufren varios tipos de discontinuidades que incluyen truncamiento, duplicación o superposición. Yamamoto descubrió que la respiración irregular provocaba al menos un error >4 mm en el 90 % (45 de 50) de las exploraciones abdominales y torácicas de los pacientes. La principal consecuencia de los errores de imagen 4DCT es que pueden introducir incertidumbres en el volumen y la posición del tumor de hasta un 30% entre diferentes contenedores de fase 4D o diferentes observadores.

Esto puede reducir potencialmente la probabilidad de control del tumor hasta en un tercio y dar lugar a la irradiación innecesaria del tejido pulmonar sano, lo que contribuye a los principales efectos secundarios que limitan la dosis, como la neumonitis por radiación, que es sintomática en hasta el 30 % de los pacientes y mortal en otros. 2%. La solución propuesta es Real-Time Gated 4DCT utilizando la sincronización de regularidad prospectiva, que se implementará por primera vez en pacientes con cáncer de pulmón.

El método 4DCT controlado en tiempo real detecta y luego detiene el haz de CT durante eventos de respiración irregular. Analizaremos el patrón de respiración del paciente para seleccionar prospectivamente la adquisición en tiempo real. El 4DCT controlado en tiempo real garantiza que el generador de imágenes de rayos X se encienda solo cuando la respiración sea regular; el escaneo se detiene de lo contrario. Los beneficios para el paciente de sincronizar una exploración 4DCT se han demostrado en estudios anteriores:

• una reducción de los errores de movimiento de respiración en un 50%
• una reducción de la dosis de imagen. La delimitación de tumores y órganos en tomografías computarizadas es el primer paso en el proceso de radioterapia de un paciente con cáncer de pulmón. La delimitación precisa es fundamental para los resultados del paciente porque los errores se propagan a lo largo del tratamiento y pueden provocar que la dosis de radiación pase por alto partes del tumor o irradie innecesariamente tejidos u órganos sanos. Desafortunadamente, la modalidad de imagen más importante utilizada para la delimitación de cánceres de pulmón, 4DCT, es propensa a errores. Los oncólogos radioterápicos (RO) se enfrentan a un enorme desafío y deben delimitar los tumores cuando el 90 % de las exploraciones clínicas sufren errores de imagen graves. Estos errores ofuscan la verdadera posición/forma del tumor y reducen la posibilidad de control del tumor hasta en un tercio.

El principal culpable de los errores de imagen es la respiración irregular, es decir, las variaciones naturales de la respiración, que se intensifican en los pacientes con cáncer de pulmón pero que los escáneres clínicos no tienen en cuenta. Se propuso una solución a este problema, que es activar el escáner CT (es decir, haciendo una pausa en el haz) siempre que ocurra una condición de respiración que probablemente produzca un artefacto de imagen.

Pregunta de investigación El punto final principal es que la cantidad de artefactos de imagen que utilizan el escaneo controlado en tiempo real producirá menos artefactos que el escaneo convencional.

Los criterios de valoración secundarios implican examinar la calidad de la imagen y el impacto en la planificación del tratamiento con los siguientes beneficios para el paciente:

1. Calidad de imagen uniforme/predecible: la calidad de imagen uniforme ayudará a los oncólogos radioterápicos a identificar las interfaces de órganos y tumores y, por lo tanto, reducirá los errores de delimitación.
2. Mejoras en los planes de tratamiento: una descripción más precisa conducirá a mejores planes de tratamiento y, por lo tanto, a mejores resultados para los pacientes.

Este ensayo clínico es el primer estudio de viabilidad piloto en humanos y, por lo tanto, el objetivo es demostrar la viabilidad de 4DCT controlado en tiempo real, con el objetivo de conducir a un ensayo de eficacia. Como tal, los escaneos de los pacientes se adquirirán en una amplia gama de condiciones de respiración del paciente para optimizar la técnica sincronizada en tiempo real y para planificar un ensayo clínico de fase II más grande basado en hipótesis a continuación. Los cortes automáticos para estos rastros de respiración erráticos se integrarán en el software Real-Time Gated 4DCT.

Justificación del estudio actual Los estudios in-silico sugieren que el enfoque 4DCT sincronizado en tiempo real puede reducir los errores de imagen hasta en un 50 % y, al mismo tiempo, reducir la dosis de imagen en >20 %. Se ha estimado que la tasa actual de artefactos utilizando 4DCT convencional es de al menos un 60 % y posiblemente hasta un 95 %. Una reducción a un máximo del 35 % (25 % de las imágenes con menos artefactos) valdría la pena desde el punto de vista clínico.