Imaging biologico per l'ottimizzazione del contorno del volume target clinico (CTV) e del volume tumorale lordo (GTV) nel cancro alla prostata per migliorare le possibilità di aumento della dose di radioterapia a modulazione di intensità (IMRT)

Proposta:

Studiare le possibilità di migliorare la delineazione del volume target clinico (CTV) e del volume tumorale lordo (GTV) utilizzando le più recenti modalità di imaging biologico su 15 pazienti con carcinoma della prostata. Il nostro obiettivo finale è stabilire nuove definizioni di GTV e CTV e ridefinire la scelta dei margini di irradiazione nella radioterapia a modulazione di intensità (IMRT) per il cancro alla prostata. Inoltre, prova a tradurre i dati di imaging funzionale in un piano IMRT di Tomoterapia.

Fondamento logico:

I risultati del trattamento dopo l'irradiazione con fascio esterno a dose standard del carcinoma della prostata localmente avanzato sono insufficienti. Secondo le serie RTOG-8531, RTOG-8610 e EORTC sui tumori da T1 a T4, la sopravvivenza globale a 5 anni varia dal 60 al 73% e la sopravvivenza libera da malattia a 5 anni dal 15 al 67%.

Il controllo locale può essere potenziato dalla soppressione adiuvante degli androgeni, la sopravvivenza libera da malattia a 5 anni aumenta significativamente al 36-89%. Sfortunatamente, la soppressione degli androgeni deteriora significativamente la qualità della vita.

L'aumento della dose di irradiazione migliora anche il controllo locale. Tuttavia, la tossicità locale, in particolare le complicanze rettali e vescicali, limitano la dose che può essere somministrata con irradiazione esterna conformazionale con margini di incertezza basati sulla popolazione. L'imprecisione dell'impostazione e il movimento dell'organo determinano i margini di irradiazione necessari. Moderne tecniche di verifica della posizione, ad es. utilizzando marcatori fiduciali nella prostata in combinazione con tecniche di imaging a megavoltaggio, consentono una riduzione dei margini e offrono la possibilità di un aumento della dose nella prostata. Gli studi sull'IMRT hanno utilizzato queste sofisticate tecniche di verifica della posizione e questo approccio sembra fattibile. Un'ulteriore riduzione dei margini, e quindi un possibile ulteriore aumento della dose di irradiazione, è prevedibile dal miglioramento della delineazione del contorno della prostata. L'imaging può essere eseguito per delineare strutture anatomiche o processi biologici all'interno della lesione maligna intraprostatica.

La TC è comunemente usata per delineare l'anatomia, sulla base dei primi studi. Sebbene la qualità dell'immagine sia migliorata gradualmente, sfortunatamente, la TC sopravvaluta ancora gravemente il volume della prostata. Inoltre, Teh et al. hanno riscontrato in 712 pazienti sottoposti a prostatectomia grandi differenze medie tra le stime basate su CT di GTV e PTV e il volume patologico della prostata (PPV). Rasch et al hanno trovato un rapporto medio tra i volumi CT e MRI di 1,4. Anche la tecnica MRI è migliorata e ora produce una qualità di imaging molto migliore, ad es. aumentando Tesla, utilizzando le attuali bobine phased array e utilizzando spessori di fetta più sottili. L'accuratezza del rilevamento dell'estensione extracapsulare nel carcinoma della prostata con imaging RM endorettale e phased-array raggiunge il 77% per i lettori esperti. In conclusione, la risonanza magnetica è superiore alla TC nel rimodellamento GTV, ma la sola risonanza magnetica (utilizzando T1 SE e T2 TSE combinati) potrebbe non essere sufficiente per la visualizzazione del GTV. Si prevede che l'imaging biologico migliorerà ulteriormente la delineazione di GTV. All'interno del GTV diventerà visibile un volume target biologico (BTV), che potrebbe migliorare ulteriormente l'efficacia della radioterapia del cancro.

Nell'imaging biologico l'uso delle diverse tecniche di imaging deve ancora essere esplorato. Attualmente, ci sono due temi importanti. Il primo argomento è la perfusione. Nel carcinoma della prostata, il grado di vascolarizzazione sembra essere correlato al comportamento aggressivo e al rischio di metastasi. Nel cancro alla prostata esistono circa due volte più microvasi nel tessuto maligno rispetto ai tessuti normali. Inoltre, nei tessuti benigni i capillari sono ristretti per la maggior parte allo stroma perighiandolare immediatamente adiacente all'epitelio, mentre la distribuzione nel carcinoma appare più casuale. È stato dimostrato che le differenze di perfusione sono correlate con le aree attive del cancro alla prostata. La risonanza magnetica con contrasto dinamico è in grado di mostrare la densità dei microvasi (MVD) nella prostata. Il secondo è l'attività metabolica nel cancro alla prostata. I rapporti di colina e creatina (valore normale 0,22 +/- 0,13 ppm) rivelano tessuto tumorale della prostata metabolicamente attivo. L'aumento della colina e/o la riduzione del citrato indicano il cancro alla prostata. Il rapporto tra colina e creatina/citrato è correlato al punteggio di Gleason del tumore. In conclusione, la risonanza magnetica e la risonanza magnetica consentono una valutazione strutturale e metabolica combinata della posizione, dell'aggressività e dello stadio del cancro alla prostata. Lo stesso potrebbe essere eseguito utilizzando TC e PET combinati. Sutinen et al hanno trovato una chiara evidenza per rilevare aree con colina [11C] nel cancro alla prostata usando la PET. A nostra conoscenza non esistono dati che confrontino [11C] colina PET e MRS nel cancro alla prostata. La tecnologia per l'imaging biologico rimane in evoluzione e ci si può aspettare continui progressi nella precisione.

Pertanto, date le attuali inadeguatezze nello stato dell'arte della definizione di GTV e CTV nel carcinoma della prostata, proponiamo uno studio sulla visualizzazione della prostata utilizzando le più recenti modalità di imaging anatomico e biologico (metabolico). È probabile che la combinazione delle informazioni di diverse tecniche di imaging mediante l'introduzione di un BTV e la fusione di immagini migliori la delineazione di CTV e GTV. Questo ci permetterà di ridefinire la scelta dei margini. Infine, ciò si tradurrà in un piano IMRT migliorato, in cui l'obiettivo finale è la pittura della dose e l'escalation della dose del GTV. Ciò è conforme all'attuale parere sullo sviluppo delle radiazioni. È probabile che i progressi nell'imaging funzionale forniscano gli strumenti necessari per la radioterapia individualizzata adattata al rischio.

Introducendo un BTV all'interno del GTV è possibile utilizzare una delineazione CTV non uniforme e quindi i margini possono essere ridotti al minimo. Ciò consente un'ulteriore escalation della dose. L'imprecisione dell'impostazione e il movimento dell'organo determinano ulteriormente i margini di irradiazione necessari. Pertanto, il controllo della variabilità della posizione giorno per giorno insieme alla fornitura di un'irradiazione conforme ottimizzata saranno i prossimi obiettivi da fissare. La tomoterapia elicoidale è un nuovo approccio alla somministrazione di radiazioni per il trattamento del cancro, che sarà in grado di fare entrambe le cose. Si basa su un acceleratore lineare da 6 MV per scopi di trattamento e una scansione TC da 3,5 MV per scopi di imaging. Entrambi sono montati su un gantry ad anello che ruota attorno al paziente mentre avanza attraverso l'anello. Un collimatore a 64 lamelle definisce il raggio a ventaglio di radiazione. In uno studio teorico, i piani di tomoterapia elicoidale richiedevano un'interazione minima dell'operatore e si traducevano in un eccellente risparmio delle strutture normali nell'IMRT prostatico. Pertanto, in questo studio proponiamo anche di fondere i dati di imaging anatomico e biologico con una tomoterapia MV-CT e creare un piano di tomoterapia IMRT inverso. Questo esercizio di pianificazione precederà uno studio di fattibilità sull'imaging funzionale e la radioterapia individualizzata giorno per giorno adattata dalla tomoterapia.

Ipotesi:

• Sarà possibile, utilizzando dati di imaging biologico (MRS) e dati di imaging anatomico (TC e MRI), definire un BTV all'interno del GTV.
• Introducendo un BTV all'interno del GTV è possibile utilizzare una delineazione CTV non uniforme e i margini possono essere ridotti al minimo.
• Sarà possibile tradurre i dati di imaging anatomico e biologico fusi in un piano IMRT di Tomoterapia clinicamente sufficiente.

Pazienti e metodi:

I pazienti che devono ricevere irradiazione esterna per cancro alla prostata (stadio T1-4 N0/x M0), preferibilmente non trattati con anti-androgeni e senza protesi d'anca in metallo, saranno contattati per partecipare a questo studio pilota. Lo studio sarà eseguito su 15 pazienti che riceveranno l'imaging in aggiunta al trattamento di irradiazione.

Prima dell'inizio del trattamento i pazienti riceveranno una risonanza magnetica 3T (T1 SE e T2 TSE), una MRS che determina i livelli di colina creatina nella prostata. Inoltre, verrà effettuata una MV-CT come preludio a futuri studi di verifica della posizione. Tutte le immagini (CT, MRI e MRS) saranno abbinate. Questi dati combinati verranno utilizzati per determinare un piano IMRT di Tomoterapia ottimale.

I pazienti saranno trattati secondo il protocollo di reparto vigente. Questo studio è solo uno studio di imaging/pianificazione del trattamento. Non verranno apportate modifiche al trattamento in base al set di dati di imaging ottenuto. Il rischio per i pazienti sarà trascurabile. Dal MV-CT circa 1 cGy. La risonanza magnetica verrà eseguita senza mezzo di contrasto (quindi nessuna risonanza magnetica potenziata con gadolinio dinamico per valutare la distribuzione della perfusione) per limitare il carico e il rischio del paziente. Per quanto riguarda la dose totale di irradiazione da 7200 a 8200 cGy per il paziente, questo rischio aggiuntivo è trascurabile. L'attuale tempo di attesa per il paziente per iniziare la radioterapia è di circa 5-6 settimane. In questo tempo di attesa verranno eseguiti gli studi di imaging, quindi la partecipazione allo studio non comporterà alcun ritardo nel trattamento per il paziente. La scansione MV-CT impiegherà circa 30 minuti per essere eseguita e la combinazione MRI/MRS circa 1 ora.

Il Cross Cancer Institute di Edmonton facilita tutte le tecniche di imaging necessarie: una risonanza magnetica 3T, MRS e un'unità di tomoterapia elicoidale (TomoTherapy Inc., Madison).

Non è necessario determinare la specificità e l'accuratezza delle modalità di imaging. L'imaging qui ha solo lo scopo di aiutare a determinare le aree tumorali metaboliche e anatomiche nella prostata. La mancanza di una parte del tumore non è ancora un problema perché l'intera prostata viene trattata con la dose minima richiesta. Il sovradosaggio sul tessuto prostatico non è un problema clinico.