Nykyaikaisen offline-adaptiivisen sädehoidon tehokkuus keuhkosyövässä (ECLAIR)

Keuhkosyöpä kuuluu maailman yleisimpiin syöpätyyppeihin ja sillä on korkein kuolleisuus. Pienisolumaisen keuhkosyövän (NSCLC) vallitseva muoto kattaa yli 85 % tapauksista. Koska oireet ilmaantuvat usein myöhään, monet potilaat saavat diagnoosin paikallisesti edenneestä taudista (LA-NSCLC). Poistamattoman LA-NSCLC:n perushoito koostuu systeemisen hoidon ja sädehoidon yhdistelmästä, jota seuraa immunoterapia.

Sädehoitoa edeltää työ- ja aikavaltainen hoitovalmisteluprosessi. Tämä prosessi vaatii ensin diagnostisen kuvantamisen, kuten PET-CT:n, minkä jälkeen hoitosuunnitteluun käytetään hengitysohjattua neliulotteista (4D) suunnittelu-CT:tä. Tämän jälkeen kasvain ja riskialttiit ympäröivät elimet (OAR) on piirrettävä ja arvioitava sädehoidon erikoislääkäreiden toimesta kansainvälisesti suositeltujen ohjeiden mukaisesti. Kaupallisia konvoluutioneuroverkkoja (CNN) käytetään tällä hetkellä tämän piirtämisprosessin tukena. Nämä mallit suorittavat voxelikohtaista luokittelua anatomisten rakenteiden merkitsemiseksi perustuen aiempiin koulutusdataan. Laajalti käytetty kaupallinen CE-merkitys sovellus OAR-piirtämiseen on Syngo.via®.

Piirtämisen jälkeen suoritetaan dosimetrinen hoitosuunnittelu. Suunnitelman luominen alkaa optimointivaiheesta, jota seuraa annoslaskenta, tavoitteena hyväksyttävä tasapaino kohteen kattavuuden ja OAR-säästelyn välillä. Yleisesti käytetty CE-merkitys tietopohjainen suunnittelutyökalu, joka tehostaa tätä prosessia, on RapidPlan®. Tämä järjestelmä tarjoaa arvioita saavutettavista annosjakaumista ja ohjaa dosimetristejä ja lääketieteen fyysikoita laadukkaan suunnitelman luomiseen. Kaikki valmisteluvaiheet suoritetaan suunnittelu-CT:llä, joka edustaa vain yhtä anatomista tilannekuvaa yhdessä ajankohdassa.

Kun valmistelu on valmis, sädehoitokurssi alkaa. Hoidot annetaan päivittäin jopa seitsemän viikon ajan. Tänä aikana sekä kasvaimessa että rintaontelon anatomisissa rakenteissa voi tapahtua muutoksia, mikä aiheuttaa sen, että alkuperäiset piirrokset ja hoitosuunnitelma eivät enää vastaa potilaan anatomiaa hoitopäivänä. Adaptiivinen sädehoito (ART), jossa alkuperäistä suunnitelmaa muokataan vastaamaan anatomisiin muutoksiin, voi siksi olla hyödyllinen. Kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että NSCLC-potilaat voivat hyötyä useista hoitosuunnitelman mukautuksista, jos kasvaimessa tapahtuu supistumista tai rintaontelossa siirtymiä hoitokurssin aikana. Edistymättömän selviytymisen ja kokonaisselviytymisen parannuksia on raportoitu, ja säännöllistä hoitokurssin puolivälin offline-ART:ia suositellaan LA-NSCLC:lle.

Kuitenkin, huolimatta todisteista, hyvin rajoitettu määrä potilaita saa adaptiivista sädehoitoa. Piirtämiseen ja hoitosuunnitteluun liittyvä laaja työpanos on edelleen merkittävä este adaptiivisen sädehoidon laajalle käyttöönotolle kaikille kelpoisille potilaille.

Useilla nykyaikaisilla työkaluilla on potentiaalia nopeuttaa adaptiivista prosessia. Tässä tutkimuksessa tutkijat aikovat suorittaa näkökulmaisesti hoitokurssin puolivälin mukautuksia 30 LA-NSCLC-potilaalla. Nämä potilaat käyvät läpi toistetun suunnittelu-CT:n, minkä jälkeen uusitaan piirtäminen ja hoitosuunnittelu, jäljitellen esihoidon työnkulkua. Tämä lähestymistapa mahdollistaa modernien piirtämis- ja suunnittelutyökalujen aikatehokkuuden alustavan arvioinnin adaptiivisessa ympäristössä. Kaikkia käytettyjä työkaluja on CE-merkitys ja niitä sovelletaan tällä hetkellä osana standardikliinistä käytäntöä alkuperäisellä suunnittelu-CT:llä. Laaduntarkastukset ja manuaaliset arviot lääketieteen fyysikkojen ja lääkäreiden toimesta ovat identtisiä esihoidon menettelyjen kanssa. Rekisteröidyille potilaille tuloksena oleva hoitosuunnitelma ottaa huomioon anatomiset muutokset ja voi parantaa kasvaimen kattavuutta ja OAR-suojelua.

Retrospektiivinen vaihe alkaa kaikkien hoitojen päätyttyä. Tämä vaihe tutkii mahdollisuutta sisällyttää huippuluokan sijaintivarmistuskuvantamista – nimittäin kartiokeilatietokonetomografiat (CBCT) – toistettujen suunnittelu-CT:iden korvaajaksi. Jos mahdollista, toistettujen 4DCT-aineistojen hankinta voitaisiin välttää, säästäen potilaita ylimääräisiltä kuvantamisannoksilta ja vähentäen ylimääräisten tapaamisten taakkaa. On olennaista selvittää, voidaanko nykyisiä piirtämis- ja suunnittelutyökaluja soveltaa tehokkaasti CBCT-dataan. Yllä kuvattu prospektiivinen työnkulku toimii vertailukohtana aikatehokkuudelle sekä piirtämisen ja suunnittelun laadulle. Tämä vertailu auttaa määrittämään, onko siirtyminen toistetuista 4DCT:istä CBCT:ihin ART-työnkulun sisällä toteuttamiskelpoinen ja edullinen.

Prospektiivisessa ART-työnkulussa toistettu 4D-suunnittelu-CT hankitaan, minkä jälkeen suoritetaan automaattinen OAR-piirtäminen Syngo.via®:lla ja manuaalinen kasvainlesioiden rajaus. Hoitosuunnittelu suoritetaan sitten RapidPlan®:lla, joka parantaa optimointia ja vähentää tarkkailijavaihtelua. Jos tuloksena oleva mukautettu suunnitelma tarjoaa dosimetrisen edun, se otetaan käyttöön sädehoitokurssin loppuosan ajaksi. Suunnitelman varmistusmenettelyt jäljittelevät niitä, joita käytetään esihoidon suunnittelussa, mukaan lukien vastuullisten lääkäreiden ja lääketieteen fyysikkojen hyväksyntä. Aikamittaukset tallennetaan jokaisessa työnkulun vaiheessa perustietoina retrospektiiviseen vaiheeseen.

Retrospektiivisessä arvioinnissa tutkijat arvioivat CBCT-pohjaisen ART-työnkulun suorituskykyä. Toistetun 4DCT:n sijaan käytetään päivittäisiä CBCT-kuvia, jotka hankitaan säännöllisesti sijaintivarmistukseen. CBCT-kuvan laatu sädehoitosuunnittelua varten varmistetaan ja muunnetaan synteettiseksi CT:ksi käyttämällä erityistä CE-merkitystä ohjelmistoa (MIM®). Synteettisen CT:n generointi parantaa annoslaskennan tarkkuutta. Suoritetaan sitten automaattinen OAR-piirtäminen Syngo.via®:lla ja MIM®:llä, minkä jälkeen suoritetaan manuaalinen kasvaimen rajaus. Seuraava hoitosuunnittelu suoritetaan jälleen RapidPlan®:lla. Tämä prosessi arvioi sitä, missä määrin CBCT tai synteettinen CT voi tukea adaptiivista hoitosuunnittelua. Kuten prospektiivisessa vaiheessa, ajan rekisteröinti tapahtuu kaikissa työnkulun vaiheissa.