Radioterapia adaptativa de glioma con desarrollo de un flujo de trabajo de inteligencia artificial (GLADIATOR)

El glioblastoma multiforme (GBM) representa gliomas difusos de grado 4 que representan los tumores malignos primarios del sistema nervioso central (SNC) más comunes en adultos. GBM se trata con radioterapia (RT) y quimioterapia concurrente después de una resección máxima segura, con una mediana de supervivencia de aproximadamente 15 a 18 meses. GBM alberga una heterogeneidad intratumoral significativa con áreas de áreas multiclonales e hipóxicas que generan mayores posibilidades de recaída de la enfermedad después de la RT estándar.

De manera similar, se pueden apreciar bien distintos compartimentos en la resonancia magnética (MRI): realce del núcleo del tumor (TC) con áreas necróticas centrales y la región peritumoral (PTR), que consiste en infiltración tumoral microscópica y edema vasogénico. Al igual que en las regiones de áreas radiorresistentes dentro del TC, la enfermedad microscópica en el PTR desempeña un papel vital en la recaída de la enfermedad. Otros gliomas difusos de grado 2 y 3 incluyen el astrocitoma y el oligodendroglioma con mutación de isocitrato deshidrogenasa (IDH). En la reciente clasificación de tumores del SNC de la Organización Mundial de la Salud (OMS), la información molecular se combina con información histopatológica para una clasificación integrada. Los tumores IDH de tipo salvaje se caracterizan molecularmente y se consideran GBM, ya que se ha demostrado que el pronóstico es sombrío. Los oligodendrogliomas se confirman en función de la presencia de deleción de los brazos cromosómicos 1p19q. Los gliomas difusos de grado 2/3 generalmente se observan como tumores con tumores hiperintensos ponderados en T2. El tratamiento es similar al GBM, con resección máxima segura seguida de radiación y quimioterapia concurrente y adyuvante.

Radioterapia para gliomas difusos La radioterapia (RT) desempeña un papel integral en el tratamiento multimodal de los gliomas difusos. La radiación está indicada en gliomas de bajo grado con características de alto riesgo o en gliomas de alto grado después de una resección máxima segura. La radiación (RT) en los gliomas difusos en GBM se administra mediante técnicas conformes a la enfermedad residual y la cavidad, denominada volumen tumoral bruto (GTV). El área circundante está incluida en el volumen objetivo clínico (CTV) para tratar áreas de enfermedad microscópica. Para GBM, se realiza una expansión de 1,5 a 2 cm desde el GTV, que se identifica como un área realzada en secuencias T1c para incluir áreas de PTR (hiperintensidad T2w) y se edita a partir de barreras anatómicas como meninges y reflejos durales. Para los gliomas con mutación IDH, el tumor residual y la cavidad (identificada como región de hiperintensidad T2w) se incluyen como GTV y se realiza una expansión adicional de 5 a 10 mm para incluirlos como CTV. La práctica estándar implica administrar una dosis uniforme de radiación al volumen objetivo de planificación (PTV), que abarca una expansión del margen isotrópico que rodea al CTV para tener en cuenta las incertidumbres de configuración. En el astrocitoma de alto grado con GBM e IDHmutant, la dosis total de 59,4 a 60 Gy se administra durante 6 a 7 semanas con 1,8 a 2 Gy por fracción. Una dosis de radiación relativamente más baja, en el rango de 54,0-59,4 Gy, se administra durante 6 a 7 semanas utilizando 1,8 a 2 Gy por fracción para los oligodendrogliomas. Según el paradigma actual, la radiación se planifica mediante tomografía computarizada (TC) para calcular la dosis y resonancia magnética para visualizar los volúmenes objetivo y los órganos en riesgo (OAR), que se realiza una vez antes del tratamiento, en función del cual la radiación fraccionada se administra durante 6 a 7 semanas. . La evidencia reciente con resonancia magnética realizada durante el curso del tratamiento ha demostrado cambios en la dinámica de la enfermedad residual, la cavidad quirúrgica y también los OAR en una proporción de pacientes, lo que sugiere que el tratamiento basado en imágenes en un solo momento puede conducir a imprecisiones. Por lo tanto, es probable que la radioterapia adaptativa (ART) para modificar los planes de radiación en función de los cambios espaciales del volumen objetivo y OAR mejore la precisión de los tratamientos de RT. Además, se pueden utilizar imágenes seriadas durante el tratamiento para identificar áreas de tumor o PTR que muestren enfermedad refractaria o edema vasogénico, con disposiciones para modificaciones biológicas de las dosis de RT. El uso de técnicas de radiación conformal como la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) y la terapia de arco volumétrico modulado (VMAT) pueden permitir la administración de dosis de radiación diferenciales con precisión a diferentes áreas del volumen objetivo, lo que se conoce como pintura de dosis. Tomografía por emisión de positrones (PET) funcional Las imágenes con tomografía por emisión de positrones (PET) han alcanzado una gran popularidad en oncología para estadificar enfermedades, identificar áreas hipóxicas y guiar la planificación de la radiación. Para los gliomas, la PET con aminoácidos como O-(2-[18F] fluoroetil)-L-tirosina (FET) o Fluorodopa (F-DOPA) ha demostrado ser eficaz en áreas con una mayor proporción de tumor a sustancia blanca, áreas sugestivas de actividad enfermedad (19) . El uso de exploraciones PET durante el tratamiento puede ayudar a identificar áreas refractarias a la RT, reflejadas por una mayor captación del radioisótopo. Dosis más altas en dichas regiones brindan una ventana para la adaptación biológica y pueden mejorar potencialmente las tasas de control. De manera similar, el análisis cuantitativo de imágenes (más conocido como radiómica) puede ayudar a diferenciar áreas de tumor microscópico del edema vasogénico en el PTR, que por lo demás parece similar a las imágenes convencionales. Inteligencia artificial El papel de la inteligencia artificial en oncología es cada vez más reconocido, y abarca desde la optimización de la utilización de recursos sanitarios y la toma de decisiones hasta el análisis cuantitativo de imágenes para el pronóstico y la capacidad potencial de servir como biomarcador no invasivo. La práctica de la oncología radioterápica contemporánea depende en gran medida de la interacción de humanos y máquinas en casi todos los procesos de planificación del tratamiento, incluido el contorno de los volúmenes objetivo, el OAR, los procesos de planificación del tratamiento y durante la administración del tratamiento. La creación de un marco de inteligencia artificial en oncología radioterápica promete mejorar la eficiencia y precisión del flujo de trabajo y permitir la planificación y administración del tratamiento de forma rápida y eficiente. El uso de la radioterapia adaptativa se facilitará aún más mediante el uso de algoritmos de aprendizaje automático con una identificación adecuada de los pacientes que se beneficiarán de la adaptación volumétrica o biológica, la autosegmentación del objetivo/OAR, la planificación automatizada del tratamiento y la modificación biológica basada en cambios espaciales y temporales de los parámetros de imagen cuantitativos. . Práctica institucional estándar La práctica institucional estándar incluye una dosis de 59,4 Gy en 33 fracciones durante 6,5 semanas para pacientes con glioblastoma y 55,8 Gy en 31 fracciones durante 6 semanas para pacientes con oligodendroglioma. La temozolomida concurrente se utiliza para todos los pacientes sometidos a radiación a una dosis de 75 mg/m 2 de superficie corporal durante el curso de la radiación con control semanal de los recuentos sanguíneos. Todos los tratamientos de radiación se planifican basándose en una tomografía computarizada y una resonancia magnética única sin ningún intervalo de exploración programado durante la radiación, y no se realiza ninguna adaptación. La quimioterapia adyuvante con temozolomida se inicia después de 4 semanas de completar la radiación a una dosis de 150 mg/m 2 durante cinco días y se repite mensualmente y la dosis se aumenta a 200 mg/m 2 si se tolera bien y los recuentos sanguíneos son normales. Como práctica estándar, se programan 6 y 12 ciclos de temozolomida para GBM y glioma con mutación IDH (astrocitoma y oligodendroglioma), respectivamente. Una vez finalizado el tratamiento, el seguimiento clínico se programa cada 3-6 meses durante los primeros 2 años y posteriormente cada 6-12 meses para todos los pacientes. Las imágenes de vigilancia se programan cada 6 a 12 meses durante los primeros 5 años y posteriormente anualmente o se realizan imágenes a intervalos según lo indique clínicamente.