人工知能ワークフローの開発による神経膠腫適応放射線治療 (GLADIATOR)

多形神経膠芽腫 (GBM) は、成人における最も一般的な原発悪性中枢神経系 (CNS) 腫瘍の原因となるグレード 4 のびまん性神経膠腫です。 GBMは、最大限安全な切除後に放射線療法（RT）と同時化学療法で治療され、生存期間中央値は約15〜18か月です。 GBM は、多クローン性および低酸素領域の領域で顕著な腫瘍内不均一性を抱えており、標準的な RT 後に疾患が再発する可能性が高くなります。

同様に、磁気共鳴画像法 (MRI) では、中心部の壊死領域を含む腫瘍核 (TC) と、顕微鏡的な腫瘍浸潤と血管原性浮腫からなる腫瘍周囲領域 (PTR) を強調する、別個の区画をよく認識できます。 TC 内の放射線耐性領域の領域と同様に、PTR 内の顕微鏡的疾患は疾患の再発におい​​て重要な役割を果たします。 他のグレード 2 および 3 のびまん性神経膠腫には、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ (IDH) 変異星状細胞腫および希突起膠腫が含まれます。 最近の世界保健機関 (WHO) による CNS 腫瘍の分類では、統合分類のために分子情報が組織病理学的情報と組み合わされています。 IDH 野生型腫瘍はさらに分子的に特徴づけられ、予後が不良であることが示されているため GBM とみなされます。 希突起膠腫は、1p19q 染色体腕の欠失の存在に基づいて確認されます。 グレード 2/3 のびまん性神経膠腫は、通常、T2 強調の高信号腫瘍を伴う腫瘍として見られます。 治療法は GBM と同様で、最大限安全な切除とその後の放射線療法、および同時および補助化学療法が行われます。

びまん性神経膠腫の放射線療法 放射線療法 (RT) は、びまん性神経膠腫の集学的管理において不可欠な役割を果たします。 放射線療法は、高リスクの特徴を伴う低悪性度神経膠腫、または最大限の安全な切除後の高悪性度神経膠腫に適応されます。 GBM のびまん性神経膠腫の放射線 (RT) は、原体照射技術を使用して、総腫瘍体積 (GTV) と呼ばれる残存疾患および空洞に照射されます。 微視的な疾患領域を治療するために、周囲の領域が臨床ターゲット ボリューム (CTV) に含まれます。 GBMの場合、GTVから1.5〜2cmの拡張が行われ、PTR（T2w高信号）の領域を含むようにT1c配列上の増強領域として特定され、髄膜や硬膜反射などの解剖学的障壁から編集されます。 IDH 変異型神経膠腫の場合、残存腫瘍および空洞 (T2w 高信号領域として識別) が GTV として含まれ、さらに 5 ～ 10 mm の拡大が行われて CTV として含まれます。 標準的な手法では、計画ターゲット ボリューム (PTV) に均一な線量の放射線を照射することが含まれます。これには、設定の不確実性を考慮して CTV の周囲に等方性マージンを拡張することが含まれます。 GBM および IDH 変異型の高悪性度星状細胞腫では、合計線量 59.4 ～ 60 Gy が 6 ～ 7 週間にわたって、分割あたり 1.8 ～ 2 Gy で照射されます。 54.0～59.4の範囲の比較的低い放射線量 希突起膠腫の場合、Gy は 1 画分あたり 1.8 ～ 2 Gy を使用して 6 ～ 7 週間かけて照射されます。 現在のパラダイムによれば、放射線量の計算にはコンピュータ断層撮影 (CT) が、標的体積とリスク臓器 (OAR) の可視化には MRI で放射線計画が行われ、治療前に 1 回行われ、これに基づいて分割放射線が 6 ～ 7 週間にわたって照射されます。 。 治療中に行われた MRI による最近の証拠では、一部の患者における残存疾患、手術腔、および OAR の動態の変化が実証されており、単一時点の画像に基づいて治療が提供されると、次のような結果が得られることが示唆されています。したがって、ターゲットボリュームとOARの空間変化に基づいて放射線計画を修正する適応放射線治療（ART）は、RT治療の精度を向上させる可能性があります。 また、治療中の連続画像化を使用して、RT線量の生物学的修飾を備えた、難治性疾患または血管原性浮腫を示す腫瘍またはPTRの領域を特定することもできます。 強度変調放射線療法 (IMRT) や体積変調アーク療法 (VMAT) などの原体放射線技術を使用すると、線量ペインティングとして知られる、差動放射線量をターゲット ボリュームのさまざまな領域に正確に照射することができます。陽電子放出断層撮影法 (PET) による画像処理は、腫瘍学において疾患の病期分類、低酸素領域の特定、および放射線計画の指導において広く普及しています。 神経膠腫の場合、O-(2-[18F]フルオロエチル)-L-チロシン (FET) やフルオロドーパ (F-DOPA) などのアミノ酸 PET は、腫瘍対白質の比率が高い領域、つまり活動領域が示唆される領域で効果的であることが証明されています。病気 (19) 。 治療中に PET スキャンを使用すると、放射性同位体の取り込み量が多くなることから、RT に抵抗性の領域を特定するのに役立ちます。 そのような領域へのより高い線量は、生物学的適応のための窓を提供し、潜在的に制御率を改善することができる。 同様に、イメージングの定量的分析（ラジオミクスとして広く知られています）は、PTR における顕微鏡腫瘍の領域と血管原性浮腫を区別するのに役立ちます。それ以外の点では従来のイメージングと同様に見えます。 人工知能 腫瘍学における人工知能の役割は、医療リソースの利用と意思決定の最適化から、予後予測のための定量的画像分析や非侵襲性バイオマーカーとして機能する可能性まで、ますます認識されています。 現代の放射線腫瘍学の実践は、標的体積の輪郭形成、OAR、治療計画プロセス、および治療実施中など、ほぼすべての治療計画プロセスにおいて人間と機械の相互作用に大きく依存しています。 放射線腫瘍学における人工知能フレームワークを作成すると、ワークフローの効率と精度が向上し、治療計画と治療の迅速かつ効率的な実施が可能になることが期待されます。 適応放射線療法の使用は、体積適応または生物学的適応の恩恵を受ける患者の適切な特定、標的/OAR の自動分割、自動治療計画、および定量的画像パラメータの空間的および時間的変化に基づく生物学的修正による機械学習アルゴリズムを使用することでさらに促進されます。 。 標準的な施設での実施 標準的な施設での実施には、神経膠芽腫患者には 6.5 週間にわたって 33 回に分けて 59.4 Gy の線量が含まれ、希突起膠腫患者には 6 週間にわたって 31 回に分けて 55.8 Gy の線量が含まれます。 同時テモゾロミドは、毎週血球数をモニタリングしながら、放射線治療中、体表面積あたり 75 mg/m 2 の線量で放射線を受けるすべての患者に使用されます。 すべての放射線治療は、放射線照射中にスケジュールされた間隔スキャンを行わず、1 回の CT および MRI スキャンに基づいて計画され、適応は行われません。 テモゾロミドによる補助化学療法は、放射線照射終了の 4 週間後に開始され、150 mg/m 2 の用量で 5 日間行われ、月に 1 回繰り返し、血球数が良好で正常であれば、用量は 200 mg/m 2 まで増量されます。 標準的な実施として、GBMおよびIDH変異型神経膠腫（星状細胞腫および乏突起神経膠腫）に対してそれぞれテモゾロミドの6サイクルおよび12サイクルが予定されている。 治療完了後の臨床フォローアップは、最初の 2 年間は 3 ～ 6 か月ごと、その後はすべての患者に対して 6 ～ 12 か月ごとに予定されています。 監視イメージングは​​、最初の 5 年間は 6 ～ 12 か月ごとにスケジュールされ、その後は毎年、または臨床上の指示に応じてインターバルイメージングが行われます。