呼吸適応型コンピュータ断層撮影: 肺がん放射線治療のためのリアルタイム ゲート 4DCT に関する実現可能性調査 (REACT)

4 次元コンピューター断層撮影 (4DCT) は、最新の高精度定位体切除放射線治療 (SABR) 技術の標準治療と見なされています。 臨床 4DCT は、患者が回転する X 線イメージャーを通過する際に、CT スライスと呼吸データを同期して取得することで機能します。 CT スライスは 5 ～ 10 の「位相画像」(呼気中、呼気ピーク、呼気中、吸気中、吸気ピークなど) に分類され、つなぎ合わせて 3D + 呼吸誘発腫瘍/臓器運動または「4D」を形成します。 ' 呼吸の解剖学の表現。 放射線治療における現在のベスト プラクティスは、臨床医が 1 つまたは複数の 4DCT 位相画像で肺腫瘍の手動描写または「輪郭付け」を実行して、呼吸運動にもかかわらず治療ビームによる適切なカバレッジを確保することです。 不規則な呼吸が存在する場合、同じ呼吸フェーズにあるが異なる寝台位置で画像化された CT スライス間に不一致が生じます。 その結果、生成された画像には、切り捨て、重複、重複など、さまざまな種類の不連続性が生じます。 Yamamoto は、不規則な呼吸が 90% (50 のうち 45) の患者の腹部および胸部スキャンで 4mm を超えるエラーを少なくとも 1 つ引き起こしたことを発見しました。 4DCT 画像エラーの主な結果は、異なる 4D 位相ビンまたは異なる観察者間で 30% もの腫瘍体積と位置の不確実性を導入できることです。

これにより、腫瘍制御の可能性が最大 3 分の 1 まで低下し、健康な肺組織への不必要な放射線照射につながる可能性があり、最大 30% の患者で症候性であり、死亡する放射線性肺炎のような主要な線量制限副作用に寄与する可能性があります。 2%。 提案された解決策は、プロスペクティブ規則性ゲーティングを使用したリアルタイム ゲーテッド 4DCT であり、これは肺がん患者に初めて実装されます。

Real-Time Gated 4DCT メソッドは、不規則な呼吸イベント中に CT ビームを検出して一時停止します。 患者の呼吸パターンを分析して、リアルタイムで前向きにゲート取得を行います。 リアルタイム ゲート 4DCT により、呼吸が正常な場合にのみ X 線イメージャーのスイッチがオンになります。それ以外の場合、スキャンは一時停止します。 4DCT スキャンをゲーティングすることの患者への利点は、以前の研究で実証されています。

• 呼吸動作エラーを 50% 削減
• 撮影線量の削減。 CT スキャンでの腫瘍と臓器の描写は、肺がん患者の放射線治療の最初のステップです。 エラーは治療全体に広がり、放射線量が腫瘍の一部を失ったり、健康な組織や臓器に不必要に照射したりする可能性があるため、正確な描写は患者の転帰にとって極めて重要です。 残念ながら、肺がんの描写に使用される最も重要な画像診断法である 4DCT は、エラーが発生しやすいものです。 放射線腫瘍医 (RO) は大きな課題に直面しており、臨床スキャンの 90% で深刻な画像エラーが発生している場合、腫瘍の輪郭を描く必要があります。 これらのエラーは、真の腫瘍の位置/形状をわかりにくくし、腫瘍制御の可能性を最大 3 分の 1 まで減らします。

画像エラーの主な原因は、不規則な呼吸です。つまり、自然な呼吸の変動は、肺がん患者では高くなりますが、臨床スキャナーでは説明できません。 この問題の解決策が提案されました。それは CT スキャナーをゲートすることです (つまり ビームを一時停止する) 呼吸状態が発生するたびに、イメージング アーティファクトが生成される可能性があります。

研究課題 主要なエンドポイントは、リアルタイム ゲート スキャンを使用した画像アーティファクトの数が、従来のスキャンよりも少ないアーティファクトを生成することです。

二次エンドポイントには、画質と治療計画への影響を調べることが含まれ、患者にとって次のようなメリットがあります。

1. 一貫した/予測可能な画質: 一貫した画質は、放射線腫瘍医が腫瘍と臓器の界面を特定するのに役立ち、したがって描写エラーを減らします。
2. 治療計画の改善: より正確な描写は治療計画の改善につながり、結果として患者の転帰が改善されます。

この臨床試験は、最初の人間のパイロットの実現可能性研究であり、その目的は、有効性試験につながることを目的として、リアルタイム ゲーテッド 4DCT の実現可能性を証明することです。 そのため、リアルタイム ゲーテッド技術を最適化し、仮説に基づくより大規模な第 II 相臨床試験を計画するために、患者の呼吸状態の広い範囲にわたって患者のスキャンが取得されます。 これらの不規則な呼吸トレースの自動カットオフは、Real-Time Gated 4DCT ソフトウェアに組み込まれます。

現在の研究の理論的根拠 インシリコ研究は、リアルタイム ゲーテッド 4DCT アプローチがイメージング エラーを最大 50% 削減できると同時に、イメージング線量を 20% 以上削減できることを示唆しています。 従来の 4DCT を使用したアーティファクトの現在の発生率は、少なくとも 60%、場合によっては最大 95% であると推定されています。 最大で 35% (アーティファクトが少ない画像の 25%) まで削減することは、臨床的に価値があります。