手術不能な非小細胞肺がんに対する集学的低酸素イメージングと強度変調放射線療法 (HIL)

HIL 試験は、ドイツがん研究センター (DKFZ) の放射線腫瘍臨床協力部門、DKFZ の核医学臨床協力部門、DKFZ の放射線科、およびドイツの放射線腫瘍科の研究開始者によって設計されました。ハイデルベルク大学クリニック。 この試験は、ハイデルベルク大学クリニックの放射線腫瘍科と協力してDKFZで実施されます。

研究の目的は、強度変調放射線療法（IMRT）で治療されたステージIIIのNSCLC患者における腫瘍低酸素イメージングにおける18F-FMISO dPET-CTと機能的MRIの相関関係を特徴付け、放射線治療中の腫瘍酸素化の変化を評価することである。 目的には、IMRT で治療された NSCLC 患者の局所領域制御、無増悪生存期間、および全生存期間に関する多峰性低酸素イメージングの予後価値の評価が含まれます。

この研究は、手術不能なステージ III NSCLC 患者 15 名を対象とした単一センターのパイロット試験として設計されています。 包含基準を満たす患者は、強度変調放射線療法（IMRT）で治療されます。 すべての患者は、治療前、放射線治療の 5 週目、および治療の 6 週間後に連続 18F-FMISO dPET-CT および機能的 MRI を受けます。

適格な患者には、考えられる利益とリスクを伴う治験への参加について説明が行われ、書面によるインフォームドコンセントが得られます。 病期分類は、胸部CTスキャン、腹部超音波検査、および18F-FDG dPET-CTスキャンの実行によって完了します。

真空マットレスで固定した後、四次元呼吸トリガーを含む造影胸部CTスキャンが実行されます。 CT データは記録された呼吸信号と同期され、呼吸サイクル中の胸部臓器と腫瘍の動きを評価するために 4 次元再構成が実行されます。 4D-CTデータセットをもとに、インバースプランニングとして放射線治療計画を実施します。

放射線治療は強度変調放射線治療（IMRT）として行われます。 50～54 Gy の線量を、1 日あたり 5 × 2 Gy ずつ分割して原発腫瘍と縦隔リンパ節に照射します。 続いて、原発腫瘍と関与するリンパ節に、1日あたり5×2Gyの割合で合計60～72Gyの線量を追加照射します。 危険にさらされている胸部臓器の耐容線量は超えません。

患者の状態が入院を必要とする場合を除き、治療は外来で行われます。

18F-FMISO は Iason (オーストリア、グラーツ) によって提供されます。 18F-FMISO dPET-CT 検査は、放射線療法前、放射線療法の 5 週間目、および治療後 6 週間目に行われます。 dPET-CT検査は静脈内投与後に行われます。 Biograph mCT S128 (Siemens Medical Solutions Co.、エアランゲン、ドイツ) を使用した 18F-FMISO の注入。 動的スタディは、28 フレームのプロトコルで 1 時間取得されます。 定量化は、専用のソフトウェア パッケージを使用して dPET-CT データを反復的に再構成した後に実行されます。 一般に、対象ボリューム (VOI) が腫瘍領域および参照領域上に配置され、その後、コンパートメントおよび非コンパートメント分析が行われます。 2 組織コンパートメント モデルが最適なモデルであり、5 つのパラメーターが取得されます。 定量化には、血管密度 (VB) とも呼ばれる血液体積分率、細胞内外への FMISO の流入と流出を反映するパラメーター k1 と k2、および細胞内への FMISO の流入と流出を反映するパラメーター k3 と k4 の計算が含まれます。 FMISO のトラップと再酸素化。 入力関数には、下行大動脈のような大きな動脈血管から取得された VOI データの平均値が使用されます。 VOI ベースの分析に加えて、FMISO 動態の専用パラメーターを評価するためにパラメトリック画像が計算されます。

コンパートメント解析の他に、フラクタル次元に基づく非コンパートメント モデルが使用されます。 フラクタル次元 (FD) は不均一性のパラメーターであり、個々の VOI の時間活動データに対して計算されます。 フラクタル次元の値は 0 から 2 まで変化し、トレーサー アクティビティの決定論的またはカオス的な分布を示します。 FD の計算には 7x7 のサブディビジョンと 20 の最大 SUV を使用します。

機能的 MRI 検査は、放射線療法前、放射線療法の 5 週間目、および治療後 6 週間目に行われます。 すべての検査は臨床用 1.5-T MRI スキャナー (Magnetom Avanto、Siemens Medical Solutions、エアランゲン、ドイツ) を使用して実行されます。

標準プロトコルは、冠状および横方向の息止め TrueFISP、T2w シングルショット ハーフフーリエ TSE (HASTE)、および T1w 3D-GRE (VIBE) シーケンスで構成されます。 その後、ナビゲーターによってトリガーされる横断 T2w-FatSat シーケンス (T2-FS BLADE) が実行されます。

拡散強調イメージングは​​、流れ補償の有無にかかわらず、アキシャル シングル ショット エコープラナー (EPI) シーケンスを使用して実行されます。 合計 10 個の b 値 (0、10、25、50、100、200、300、400、500、および 800 s/mm2) が取得され、拡散および灌流パラメータの抽出が可能になります。 DWI パラメータは、社内で開発されたオープンソース ソフトウェア MITK Diffusion、バージョン 2011 (www.mitk.org でダウンロード可能) を使用して、ボクセル内インコヒーレント運動 (IVIM) モデルに基づいて評価され、パラメータ灌流率 f と拡散定数 D が得られます。 パラメータの推定は、拡散測定が主に 2 つの効果、すなわち毛細管ネットワーク内を移動する分子によって導入される灌流関連効果 (擬似拡散係数、D*) と受動的拡散の血管外効果 (D) によって影響を受けるという仮定に基づいています。 すべてのパラメータ D、D*、および重み付け係数 f の同時非線形フィットは不安定になる可能性があるため、説明したように f と D を推定するための最初のステップでは 200 s/mm² を超える b 値での測定が使用されます。 次に、第 2 ステップで網羅的検索を使用して D* が計算されます。

肺癌灌流は、0.07 mmol/kg 体重の Gd-DTPA をボーラス注射した後、スポイルされた 3D グラジエント エコー シーケンスを使用して評価されます。 1 回の呼気息止めで 10 回の収集 (10 x 2.25 秒 = 22 秒) の後に、自由呼吸下でナビゲーターによってトリガーされた 50 回の収集が続きます。 3D データセットの相互位置合わせの後、信号時間曲線の ROI ベースの視覚化が実行されます。

さらに、三次元腫瘍の動きを評価するために、時間分解エコー共有勾配エコー シーケンス (TWIST) が実行されます (240 x 0.5 秒 = TA 2 分)。 腫瘍の中心を横切る冠状方向で取得された動的な 2D-TrueFISP シーケンスにより、呼吸サイクル中の肺と腫瘍の動きに関する追加情報が得られます。

コントラスト強調シーケンス息止め 3D-GRE シーケンス (VIBE) により、このプロトコルは完了します。

最初のフォローアップは治療後 6 週間に計画され、研究に関連した 18F-FMISO dPET-CT および機能的 MRI 検査が含まれます。 さらに定期的なフォローアップ訪問は、最初の 2 年間は 3 か月ごと、次の 3 年間は 6 か月ごと、その後は毎年行われます。 個人の治験への参加は、患者登録または患者の死亡から 3 年後に完了します。

治療効果は再診時に胸部CTスキャンによって評価されます。

この研究は、15 人の患者を対象とした前向き非ランダム化試験です。 18F-FMISO dPET-CT と機能的 MRI による検査を繰り返すことで、すべての患者の縦断データが得られます。 データは両方の測定装置から取得されたマップで構成されます。 データは定量的な測定値ですが、2 つに分けられたり、3 つ以上のクラスに分類されたりする場合があります。 すべてのパラメーターについて、局所再発部位と選択した対照領域間の差異が導出され、5% レベルで対のテストによって比較されます。

すべての分析は探索的なものです。 差の標準偏差が以前に推定されておらず、関連する差が不明であるため、サンプル サイズの計算を実行できません。 したがって、この研究は将来の研究のための仮説を生成するためのパイロット研究です。

放射線療法計画研究の枠組みでは、仮想放射線療法戦略が患者に施される放射線療法と比較されます。