現代的なオフライン適応放射線治療の肺がんに対する効率性 (ECLAIR)

肺がんは、世界的に最も一般的ながんの一つであり、最も高い死亡率を有しています。非小細胞肺がん（NSCLC）は主要な形態で、症例の85%以上を占めます。症状がしばしば後期に現れるため、多くの患者は診断時に局所進行疾患（LA-NSCLC）を呈しています。切除不能なLA-NSCLCの基本的治療は、全身療法と放射線療法の併用、続く免疫療法から成ります。

放射線療法の前には、労力と時間を要する治療準備プロセスが行われます。このプロセスではまず、PET-CTなどの診断画像が必要とされ、その後、専用の呼吸誘導四次元（4D）計画CTを用いた治療計画画像が続きます。その後、腫瘍と周囲の危険臓器（OAR）を輪郭付けし、国際的に推奨されるガイドラインに従って放射線腫瘍医が独立してレビューする必要があります。現在、この輪郭付けプロセスを支援するために商用の畳み込みニューラルネットワーク（CNN）が使用されています。これらのモデルは、事前の学習データに基づいて解剖学的構造をラベル付けするためにボクセル単位の分類を実行します。OAR輪郭付けに広く使用されているCEマーク付き商用アプリケーションはSyngo.via®です。

輪郭付け後、線量測定治療計画が行われます。計画作成は最適化ステップから始まり、続いて線量計算が行われ、標的カバレッジとOAR保護の間の許容可能なバランスを達成することを目指します。このプロセスを効率化する一般的に使用されるCEマーク付き知識ベース計画ツールはRapidPlan®です。このシステムは達成可能な線量分布の推定を提供し、線量測定士と医学物理士が高品質の計画生成に向けて導きます。すべての準備ステップは計画CT上で実行され、これは単一の時点での解剖学的スナップショットのみを表します。

準備が完了すると、放射線療法コースが開始されます。治療は最大7週間にわたって毎日行われます。この期間中、腫瘍と胸腔内の解剖学的変化の両方が発生する可能性があり、初期の輪郭と治療計画が治療日の患者の解剖学に一致しなくなることがあります。したがって、元の計画が解剖学的変化に応じて修正される適応放射線療法（ART）は有益である可能性があります。臨床研究は、NSCLC患者が治療コース中の腫瘍退縮または胸腔内シフトの場合に頻繁な治療計画適応から利益を得る可能性があることを示しています。無増悪生存期間と全生存期間の改善が報告されており、LA-NSCLCに対してルーチンの中間治療オフラインARTが推奨されています。

しかし、エビデンスにもかかわらず、非常に限られた数の患者のみが適応放射線療法を受けることになります。輪郭付けと治療計画に関連する膨大な労力が、すべての適格患者に対するARTの広範な実施への主要な障壁となっています。

いくつかの現代的なツールは、適応プロセスを加速させる可能性を有しています。本研究では、研究者はLA-NSCLC患者30名に対して中間治療適応を前向きに実施することを意図しています。これらの患者は、治療前のワークフローを反映して、繰り返し計画CTを受け、その後、新たな輪郭付けと治療計画が行われます。このアプローチは、適応設定における現代的な輪郭付けと計画ツールの時間効率の初期評価を可能にします。使用されるすべてのツールはCEマーク付きであり、現在、初期計画CTの標準的な臨床実践の一部として適用されています。医学物理士と医師による品質チェックと手動レビューは、治療前手順と同一です。登録患者に対して、結果として得られる治療計画は解剖学的変化を考慮し、腫瘍カバレッジとOAR保護を強化する可能性があります。

すべての治療完了後、後ろ向きフェーズが開始されます。このフェーズでは、最先端の位置確認画像、すなわちコーンビームCT（CBCT）を繰り返し計画CTの代替として組み込むことの実現可能性を調査します。実現可能であれば、繰り返し4DCT取得を回避でき、患者の追加画像線量を軽減し、余分な予約の負担を減らすことができます。現在の輪郭付けと計画ツールがCBCTデータに効果的に適用できるかどうかを判断することが不可欠です。前述の前向きワークフローは、時間効率および輪郭付けと計画品質のベンチマークとして機能します。この比較は、ARTワークフロー内で繰り返し4DCTからCBCTへの移行が実行可能で有利かどうかを判断するのに役立ちます。

前向きARTワークフローでは、繰り返し4D計画CTが取得され、その後、Syngo.via®を使用した自動OAR輪郭付けと腫瘍病変の手動描画が行われます。治療計画はその後、最適化を強化し、観察者間変動を減少させるRapidPlan®で実行されます。結果として得られる適応計画が線量測定上の利点を提供する場合、それは放射線療法コースの残りの期間に実施されます。計画検証手順は、治療前計画で使用されるものと同様で、責任医師と医学物理士による承認を含みます。時間測定は各ワークフローステップで記録され、後ろ向きフェーズのグランドトゥルースデータとして機能します。

後ろ向き評価では、研究者はCBCTベースのARTワークフローの性能を評価します。繰り返し4DCTの代わりに、位置確認のために日常的に取得される毎日のCBCT画像が使用されます。放射線療法計画のためのCBCT画像品質が検証され、専用のCEマーク付きソフトウェア（MIM®）を使用して合成CTに変換されます。合成CT生成は線量計算の精度を向上させます。Syngo.via®とMIM®を使用した自動OAR輪郭付けが行われ、その後、手動腫瘍描画が続きます。その後の治療計画は再びRapidPlan®を使用して実行されます。このプロセスは、CBCTまたは合成CTが適応治療計画をどの程度支援できるかを評価します。前向きフェーズと同様に、時間登録はすべてのワークフローステージで行われます。