AI per il cancro della testa al collo trattato con radioterapia adattiva (RadiomicART) (RadiomicArt)

Il carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (HNSCC) è caratterizzato da un'incidenza in Europa di 140.000 nuovi casi all'anno, con tassi di sopravvivenza a 5 anni compresi tra il 25 e il 65%.

Gli attuali algoritmi di gestione clinica per i pazienti con HNSCC prevedono l'uso della chirurgia e/o della radioterapia a seconda dello stadio della malattia al momento della diagnosi. La radioterapia radicale (RT), esclusiva o in combinazione con la terapia sistemica, rappresenta un'efficace opzione terapeutica secondo le linee guida internazionali.

Nonostante i recenti progressi tecnologici nel campo della radioterapia, circa il 30-50% dei pazienti svilupperà insufficienza locoregionale dopo il trattamento primario del tumore della testa e del collo. Inoltre, sebbene lo sviluppo delle tecniche di radioterapia a intensità modulata (IMRT) e di arcoterapia volumetrica modulata (VMAT) abbia consentito un maggiore risparmio di dose sui tessuti sani, la tossicità indotta dalle radiazioni rappresenta ancora una preoccupazione rilevante, con un impatto sulla qualità della vita dei pazienti oncologici anche per molto tempo dopo il trattamento.

Lo sforzo continuo della medicina personalizzata ha l'obiettivo di migliorare l'esito del paziente, sia in termini di controllo della malattia che di pattern di tossicità. Le modalità avanzate di imaging sembrano svolgere un ruolo essenziale nella personalizzazione del trattamento radioterapico, come dimostrato attraverso l'uso della radioterapia adattiva (ART) e radiomica.

Con ART i ricercatori intendono l'adattamento dei volumi tumorali e degli organi circostanti a rischio (OAR) al restringimento e all'emaciazione del paziente durante il trattamento RT.

La recente letteratura ha mostrato che la riduzione del tumore può raggiungere il 70% entro la fine del trattamento RT e allo stesso tempo gli OAR, come le ghiandole parotidi, possono ridurre le loro dimensioni dal 7 al 70%. Queste alterazioni, se non prese in considerazione, possono portare a un'erogazione inaspettata di una dose inferiore sul tumore e una dose maggiore di OAR rispetto a quanto pianificato.

La radioterapia adattiva (ART) include tecniche che consentono la conoscenza delle variazioni anatomiche specifiche del paziente informate dalle radioterapie guidate da immagini (IGRT) per il feedback nel piano e l'ottimizzazione della somministrazione della dose durante il corso del trattamento. L'anello più debole persistente nella catena del trattamento per la radioterapia rimane l'identificazione del bersaglio guidata dal medico.

Rispetto alla TC o alla CBCT, la RM offre una definizione dei tessuti molli superiore senza rischio di radiazioni associato. La risonanza magnetica identifica bersagli più grandi rispetto alla TC perché il tumore che altrimenti sarebbe sfuggito ora è visibile; tuttavia, più comunemente, i bersagli sono segnalati come più piccoli quando delineati sulla risonanza magnetica. Il risultante target derivato dalla risonanza magnetica più piccolo migliora il rapporto terapeutico consentendo così l'escalation della dose. La disponibilità di sequenze MRI "funzionali" promette che l'adattamento geometrico può essere integrato dall'adattamento biologico. L'imaging pesato in diffusione (DWI) è una tecnica di imaging funzionale che dipende dal movimento casuale delle molecole d'acqua per generare il contrasto dell'immagine. Poiché i tumori di solito hanno una cellularità maggiore rispetto al tessuto normale, dimostrano un'intensità del segnale più elevata, cioè una diffusione limitata alla risonanza magnetica. Ciò si riflette nel basso valore medio del coefficiente di diffusione apparente (ADC). Questo ha il potenziale per fornire informazioni sia qualitative che quantitative. Il cambiamento nell'ADC è stato utilizzato per identificare la risposta precoce al trattamento e per prevedere la recidiva locale. Pertanto, il DWI a bordo potrebbe identificare i non responder precoci che potrebbero trarre vantaggio dal cambiamento nell'approccio terapeutico.

La radiomica è l'estrazione di caratteristiche quantitative da immagini mediche per caratterizzare la patologia tumorale o l'eterogeneità. Le funzionalità radiomiche estratte dalle immagini mediche possono essere utilizzate come funzionalità in put per creare un modello di apprendimento automatico in grado di prevedere la sopravvivenza e guidare il trattamento grazie al suo valore predittivo in vista della personalizzazione della terapia.

Abbiamo precedentemente valutato in uno studio retrospettivo l'analisi qualitativa delle caratteristiche radiomiche dei tessuti tumorali della testa e del collo, al fine di identificare una firma predittiva delle caratteristiche biologiche del tumore. I ricercatori hanno stratificato i pazienti HNSCC in base alle caratteristiche radiomiche più significative in gruppi ad alto e basso rischio di recidiva e sopravvivenza dopo radio-chemioterapia.

La combinazione di ART e analisi radiomica potrebbe potenzialmente essere considerata un ulteriore progresso nella personalizzazione dei trattamenti oncologici, e in particolare per i trattamenti radioterapici. Per questo motivo, il ricercatore ha progettato il presente progetto di ricerca con l'obiettivo di valutare in modo prospettico un approccio radiomico basato sull'apprendimento automatico per prevedere l'esito e la tossicità dei pazienti HNSCC trattati con ART mediante TC, RM e PET-scan.