Tomografia computerizzata adattativa respiratoria: studio di fattibilità su 4DCT gated in tempo reale per la radioterapia del cancro del polmone (REACT)

La tomografia computerizzata quadridimensionale (4DCT) è considerata lo standard di cura per le moderne tecniche di radioterapia corporea ablativa stereotassica ad alta precisione (SABR). Clinical 4DCT funziona acquisendo sezioni CT e dati respiratori in modo sincrono mentre il paziente si muove attraverso l'imager a raggi X rotante. Le fette CT sono ordinate in 5-10 "immagini di fase" (metà espirazione, picco-espirazione, metà inspirazione, picco-inspirazione, ecc.) e cucite insieme per formare un movimento tumorale/organo indotto dalla respirazione 3D o '4D ' rappresentazione dell'anatomia respiratoria. L'attuale migliore pratica in radioterapia prevede che i medici eseguano la delineazione manuale o il "contouring" dei tumori polmonari su una o più immagini della fase 4DCT per garantire una copertura adeguata da parte del raggio di trattamento nonostante il movimento respiratorio. In presenza di respirazione irregolare, sorgono discrepanze tra le sezioni CT che si trovano nella stessa fase respiratoria ma riprese in diverse posizioni del lettino. Di conseguenza, le immagini prodotte soffrono di vari tipi di discontinuità tra cui troncamento, duplicazione o sovrapposizione. Yamamoto ha scoperto che la respirazione irregolare ha causato almeno un errore >4 mm nel 90% (45 su 50) delle scansioni addominali e toraciche dei pazienti. La principale conseguenza degli errori di immagine 4DCT è che possono introdurre incertezze sul volume del tumore e sulla posizione fino al 30% tra diversi contenitori di fase 4D o diversi osservatori.

Ciò può potenzialmente ridurre la probabilità di controllo del tumore fino a un terzo e portare a un'irradiazione non necessaria del tessuto polmonare sano, contribuendo a importanti effetti collaterali dose-limitanti come la polmonite da radiazioni, che è sintomatica fino al 30% dei pazienti e fatale in 2%. La soluzione proposta è Real-Time Gated 4DCT che utilizza gating di regolarità prospettica, che sarà implementato per la prima volta su pazienti affetti da cancro del polmone.

Il metodo Real-Time Gated 4DCT rileva e quindi mette in pausa il raggio CT durante gli eventi respiratori irregolari. Analizzeremo il pattern respiratorio del paziente per effettuare in modo prospettico l'acquisizione in tempo reale. 4DCT gated in tempo reale assicura che l'imager a raggi X sia acceso solo quando la respirazione è regolare; altrimenti la scansione viene messa in pausa. I vantaggi per il paziente del gating di una scansione 4DCT sono stati dimostrati in studi precedenti:

• una riduzione degli errori di movimento respiratorio del 50%
• una riduzione della dose di imaging. La delimitazione di tumori e organi nelle scansioni TC è il primo passo nel percorso di radioterapia di un paziente affetto da cancro al polmone. Una delineazione accurata è fondamentale per gli esiti del paziente perché gli errori si propagano durante il trattamento e possono portare a parti mancanti della dose di radiazioni del tumore o irradiare inutilmente tessuti o organi sani. Sfortunatamente, la modalità di imaging più importante utilizzata per la delineazione dei tumori polmonari, 4DCT, è soggetta a errori. I radioterapisti (RO) devono affrontare una sfida enorme e sono tenuti a delineare i tumori quando il 90% delle scansioni cliniche presenta gravi errori di imaging. Questi errori offuscano la vera posizione/forma del tumore e riducono la possibilità di controllo del tumore fino a un terzo.

Il principale colpevole degli errori di imaging è la respirazione irregolare: vale a dire le variazioni della respirazione naturale, che sono accentuate per i pazienti con cancro ai polmoni ma non contabilizzate dagli scanner clinici. È stata proposta una soluzione a questo problema, che consiste nel bloccare lo scanner CT (ovvero mettendo in pausa il raggio) ogni volta che si verifica una condizione respiratoria che potrebbe produrre un artefatto di imaging.

Domanda di ricerca L'endpoint primario è che il numero di artefatti dell'immagine utilizzando la scansione gated in tempo reale produrrà meno artefatti rispetto alla scansione convenzionale.

Gli endpoint secondari riguardano l'esame della qualità dell'immagine e l'impatto sulla pianificazione del trattamento con i vantaggi per il paziente:

1. Qualità dell'immagine coerente/prevedibile: una qualità dell'immagine coerente aiuterà i radioterapisti a identificare le interfacce del tumore e degli organi e quindi a ridurre gli errori di delineazione.
2. Miglioramenti nei piani di trattamento: una delineazione più accurata porterà a migliori piani di trattamento e quindi a migliori risultati per i pazienti.

Questo studio clinico è un primo studio di fattibilità pilota sugli esseri umani e l'obiettivo è quindi dimostrare la fattibilità di Real-Time Gated 4DCT, con l'obiettivo di portare a una sperimentazione di efficacia. Pertanto, le scansioni del paziente verranno acquisite in un'ampia gamma di condizioni respiratorie del paziente per ottimizzare la tecnica Real-Time Gated e pianificare uno studio clinico di fase II più ampio e basato su ipotesi da seguire. Le interruzioni automatiche per questi tracciati respiratori irregolari saranno integrate nel software Real-Time Gated 4DCT.

Motivazione dello studio attuale Gli studi in-silico suggeriscono che l'approccio Real-Time Gated 4DCT può ridurre gli errori di imaging fino al 50%, riducendo al contempo la dose di imaging di >20%. È stato stimato che l'attuale tasso di artefatti che utilizzano il 4DCT convenzionale sia almeno del 60% e possibilmente fino al 95%. Una riduzione al massimo del 35% (25% delle immagini con meno artefatti) sarebbe clinicamente vantaggiosa.