MRinRT: スウォンジー大学とSWWCCの共同研究。 (MRinRT)

放射線治療技術の進歩により、治療はより適合性が高く、線量勾配が急峻になり、標的体積が小さくなり、周囲の正常組織への線量が減少しました。 これは、放射線治療計画で使用される画像処理の改善と、強度変調放射線治療（IMRT）の開発により、部分的に可能になりました。 現在、ほとんどの腫瘍部位における標準的なケアは、計画CTスキャンで標的体積を描画し、計画CTスキャンと融合可能なMRIやPETなどの診断画像からの追加情報を利用することです。 MRIは軟組織や組織面をより明確に画像化し、より正確な標的体積の照射を可能にすることが知られています。 計画CTスキャンにMRIを融合して標的体積の描画を支援することは、特定の腫瘍部位（例：脳）では標準的なケアですが、食道胃がんなど他の部位ではそうではありません。

新規腫瘍部位に対するMRIプロトコルの最適化 私たちのグループは、胃がんの放射線治療標的体積描画におけるMRIの使用についてスコーピングレビューを行い、CTと比較してMRIのコントラスト分解能が向上する証拠があるものの、放射線治療計画における臨床的有用性はまだ実証されていないことを発見しました。 研究グループはまた、胃がんの放射線治療計画におけるCT計画スキャンへのMRI追加の可能性を示したパイロット研究を実施しました。 この研究の限界は、患者数が少なく、使用されたMRIが胃がんではなく肝臓画像に最適化された診断スキャンであったことです。 特定された問題は、胃の充満度の違いによるMRIとCT計画スキャンの解剖学的相関の低さでした。 私たちの研究は、この作業を基に、MRIシーケンスを最適化して画像の明瞭性を向上させ、最適な検査前準備を特定・標準化することを目指します。

様々なMRIシーケンスを取得することが可能で、それぞれが異なる情報を提供します。 さらに、画像取得中に造影剤を使用して、関心対象の可視化を改善することができます。 造影剤やシーケンスの選択は、腫瘍のサイズや位置を評価することを目的とするか、腫瘍の機能的側面を評価して予測的または予後的画像バイオマーカーとしての可能性を有するかによって異なります。 本研究は、様々な解剖学的領域における標的体積描画のためのMRIシーケンスの選択を最適化し、現在では標準的な実践ではない解剖学的領域におけるMRI画像が放射線治療計画に与える潜在的な影響を評価することを目的としています。 英国では、MRI-リニアック（MR-Linac）装置で使用するためのMRIシーケンスを最適化することを目的とした同様の研究が進行中です。 私たちの研究は、スタンドアロンのMRIスキャナーからの放射線治療計画のためのMRIシーケンスを最適化するために、同様の原則に従います。 研究チームは、英国の腫瘍学センターの大多数がMR-Linac装置を利用できないため、私たちの知見は募集中のMR-Linac研究と比較してより一般化可能であると仮定しています。

MRI適応ワークフローの可能性 根治的（治癒を意図した）または術前放射線治療は、しばしば数週間にわたって複数の治療分割で行われます。 現在の標準的なケアは、腫瘍部位に応じた追加の診断検査の指導の下、治療前CT計画スキャンに基づいて放射線治療計画を生成することです。 治療中に問題が検出されない限り（例：治療中コーンビームCT（CBCT）セットアップ検証プロセスで検出）、患者は治療前CT計画スキャンに基づく放射線治療計画に従って全治療コースを完了します。 これは、全放射線治療コース中に発生する腫瘍の位置、サイズ、形状の変化を考慮していません。 そのため、臨床医はこれらの潜在的な不確実性を考慮して標的体積の周囲にマージンを追加し、より大きな標的体積と周囲の正常構造への線量増加を引き起こし、毒性の増加につながる可能性があります。 この問題に対する潜在的な解決策は、治療コース中に再画像化と再計画を行う「適応放射線治療」と呼ばれるものです。 MRIは、特にMR-Linacが利用可能な場合、適応放射線治療ワークフローに既に利用されています。 本研究は、診断MRIがRT計画適応に使用できるかどうかを探求します。 注目すべきは、膀胱がんにおいてCBCTを使用した「計画の日」アプローチで同様の戦略が評価されており、また、中咽頭がんのPEARL研究では、治療中PETスキャンに基づくRT適応の利益を評価する作業も進行中です。

画像バイオマーカーの探求 MRIは、定量的画像バイオマーカーを使用して、機能的生物学的プロセスに関する定量的情報を決定するためにも使用できます。 これらは、「正常な生物学的プロセス、病原性プロセス、または治療介入への反応の指標として、比率または間隔尺度で測定された生体内画像から導出された客観的特性」と定義されます。 現在のプロトコルには、腫瘍や周囲組織の機能的特性を推定し、治療反応の予測や患者が治療から毒性を発症する可能性のバイオマーカーとして機能する可能性のあるシーケンスが含まれています。 しかし、これらのバイオマーカーの臨床現場での検証は限られており、特に再現性と再現可能性を評価するデータが不足しています。

根拠とリスク／利益 MRIは、電離放射線被ばくに依存しない非侵襲的画像技術です。 軟組織や組織面をより明確に画像化し、より正確な標的体積の描画を可能にします。 より正確な描画により、臨床医はより小さなマージンを使用し、それによって周囲の正常組織を放射線治療による損傷から保護し、毒性を低減できる可能性があります。

これは非介入的、前向き研究であるため、研究者はスキャンプロトコルに直接関連する重大な有害事象を予期していません。 標準的なMRI安全スクリーニングが実施され、非MRI安全な個人（除外基準に概説されている）が磁場に接近することを許可することによって引き起こされるような重大な有害事象のリスクを最小限に抑えます（例：心臓ペースメーカーの誤作動）。 本研究では、承認されたIVガドリニウム系造影剤を使用した造影強調シーケンスを調査します。 これらは臨床現場で広く使用され、一般的によく耐容されますが、0.004％〜0.7％の患者で重度のアレルギー反応のリスクがあり、腎機能障害のある患者に投与された場合、腎性全身性線維症のリスクがあります。 このような造影剤は、大学の造影剤ポリシーに沿って、常に臨床医の監督の下で患者に投与されます。

検査前の参加者準備は、経口造影剤／充填剤の投与によって達成される場合があります。 これらは、胃粘膜の可視性を改善し、適切な場合には臓器の拡張を提供するために使用できます。 最も一般的には水が投与されていますが、他の食品グレードの非医薬品造影剤、特にパイナップルやブルーベリーなどのフルーツジュース、または乳製品ベースの飲料が探求されています。 投与前、すべての参加者はアレルギーチェックを受けます。 放射線治療計画を支援するためのMRI用最適な経口造影剤の選択は、疾患の位置、MRIシーケンスを取得する目的、そして重要なことに患者の好みなどの要因に依存します。 現在、画像品質およびMRIスキャンのための経口造影剤を服用する患者体験に関して、どの経口造影剤が最適な選択であるかについての公開データは限られています。

本研究に参加する患者にとって、彼らの放射線治療計画は標準的なケアとして行われ、研究への参加は彼らの放射線治療経路に何の影響も及ぼしません。

仮説

1. MRIプロトコルの最適化 MRIプロトコルは、検査前の参加者準備を含めて、放射線治療計画を支援するために最適化され、新規腫瘍部位およびMRI計画が既に標準的なケアである腫瘍部位に適用される可能性があります。
2. 放射線治療経路におけるMRI-CT統合の影響評価 MRIとCT計画スキャンの統合は、標的体積と危険臓器（OARs）の可視化と描画の正確性、およびそれに続く放射線治療計画を向上させ、それによってより精密な治療照射を可能にし、放射線治療誘発性の毒性を低減します。
3. MRI適応放射線治療 MRI適応放射線治療は、複数の標的部位で実行可能であり、より正確な線量照射を可能にし、正常組織への放射線被ばくを減少させ、結果として治療関連毒性を低下させることで臨床転帰を改善します。
4. 画像バイオマーカー 研究者は、現在および新規のMRIシーケンスが実行可能で、予測的かつ予後的画像バイオマーカーであり、臨床現場で開発・テストできると仮定します。 定量的MRIは、治療反応の評価、臨床意思決定の情報提供、および患者が自分のケアについてより情報に基づいた選択をすることを支援する可能性を有しています。

研究目的：

1. MRIプロトコルの最適化 臨床現場で使用するための臨床対応MRIプロトコルを確立すること。 これには、放射線治療計画のためのMRIシーケンスの最適化、検査前準備と患者体験の最適化が含まれます。 初期作業は3つの腫瘍部位に焦点を当てます

   1. 食道胃
   2. 膵臓
   3. 脳

   これらのサブサイトが完了した後、提案されるさらなる解剖学的部位には以下が含まれます：

   • 頭頸部
   • 胸部 - 胸壁と乳房
   • 胸部 - 肺
   • 腹部
   • 骨盤 - 男性
   • 骨盤 - 女性
2. 放射線治療の質に対するMRI-CT統合の影響評価 現在のCTに加えてMRIから取得された情報の追加が、解剖学的構造と腫瘍の範囲の優れた可視化を提供し、放射線治療の正確性を向上させるかどうかを判断すること。 MRI追加の実行可能性と臨床的利益は、得られた描画とそれに続く線量分布をCTのみを使用したものと比較することで決定されます。

副次目的：

1. MRI適応放射線治療 放射線治療コース中に実施された繰り返しMRIスキャンが、CTのみと比較して追加情報を提供し、患者にとってより良い転帰につながる放射線治療計画の変更に情報を提供できるかどうかを判断すること。 治療開始時および治療中の放射線治療計画を、CTのみとCTプラスMRIスキャンを使用して比較します。 線量分布への影響と、これが腫瘍制御と毒性に与える影響が評価されます。
2. 画像バイオマーカー 選択された腫瘍部位で画像バイオマーカーとして使用するための構造的および機能的MRIシーケンスを特定・開発すること。 これらのバイオマーカーは、どの患者が放射線治療から利益を得る可能性があるかを予測し、および／または治療中および治療後のRTへの反応を評価するために使用できます。

研究デザイン この研究は、3つの並行するストランドで構成されます。 これらのストランドは、異なる腫瘍部位を調査する個々のサブスタディの基礎となる方法論を形成します。

ストランド1 - MRIプロトコルの最適化と放射線治療経路におけるMRI-CT統合の影響評価

このストランドは4つの段階で進行します：

1. MRIプロトコルの最適化：正常組織の健康ボランティア初期画像研究 関心臓器の最適な画像を得るための最良のMRIシーケンスとパラメータを確認するために、最大15名の健康ボランティアがスキャンされます。 腹部MRIのための検査前組織準備（例：胃の充填量と材料）も検討・最適化されます。 画像は、SNRやコントラストなどの画像品質の改善について定性的に評価されます。 検査時間の増加などのトレードオフも、臨床現場での実行可能性を評価するために考慮されます。 この段階は、以下の成功基準が達成された時点で完了とみなされます。

2. MRIプロトコルの最適化：腫瘍／正常組織の患者ボランティア画像研究 腫瘍部位ごとに最大20名の患者が、標準的な治療経路と並行してスキャンされ、腫瘍と近隣の関心臓器の最高品質の画像を得るための最良のMRIシーケンスとパラメータを確認します。 腹部MRIのための検査前組織準備（例：胃の充填量と材料）も検討・最適化されます。 目標は、専門家評価者の受容性を向上させるために画像を最適化し、患者における放射線治療計画のためのMRIの実行可能性をテストすることです。 この段階は、成功基準が達成された時点で完了とみなされます。

   ストランド1段階a健康ボランティアおよび段階b患者ボランティア研究のための各臓器／腫瘍部位の事前定義された成功基準：

   1. - 参加者の受容性 参加者アンケートの回答をレビューして受容性を確保します。 これは、参加者アンケートに示されているMRIセクションQ1およびQ2の5段階リッカート尺度で平均スコアが4以上であると定義されます。

   2. - 2人のMRI物理学者の意見で、シーケンスが放射線治療計画の要件を満たすように適切に最適化されていること。

      シーケンスの評価には、特定のシーケンスパラメータのレビュー（RTにおけるMRIに関する国際的ガイダンスに従って）および幾何学的歪みの特性評価が含まれる場合があります。 MRI特性が記録され、物理学者チームアンケートが完了されます。

   3. - 視覚的グレーディング特性分析評価4以上で、臨床目的に許容可能と判断されること 最適化されたシーケンスは、少なくとも3人の独立した専門臨床医によってレビューされ、視覚的特性グレーディング分析が行われ、画像が臨床的に許容可能かどうかが判断されます。

3. 放射線治療経路におけるMRI-CT統合の影響評価：腫瘍定義／標的体積描画 放射線治療経路におけるMRI-CT統合の影響を評価するために、取得されたMRIスキャンが患者のCT計画スキャンとともに使用され、腫瘍描画におけるMRIの利益が決定されます。 この研究セクションでは、MRIの有無による標的体積描画を評価し、RT標的体積描画時にMR画像が利用可能で計画CTスキャンに融合されていることの臨床的利益を、MRIありとなしでRTが計画された場合の線量測定と標的体積の変化を評価することで決定します。 適合指数が計算され、ペア計画間の一致レベルが決定されます。 MRIを含めることの、標的体積を輪郭描画する臨床医の信頼度評価への影響も、輪郭描画臨床医アンケートに従って評価されます。

   これらの比較研究のために、MRIスキャンを持つ最小10名の患者のサンプルサイズが取得されます。

4. 経路開発 放射線治療のためにMRIを必要とする患者には特定の要件があり、この作業は放射線治療のためのMRIを可能な限り包括的にすることを目指しています。 例えば、患者は長時間のMRIスキャンに耐えられない場合があり、時々必要な息止めに耐えられない場合があります。 また、彼らが放射線治療のために画像化されるのと同じ構成で画像化されることを保証するために、何らかの方法で固定される必要がある場合もあります。 定性的調査が実施され、放射線治療計画経路の一部としてMRIを受ける患者の受容性が、付録6の参加者アンケートに従って評価されます。その後、患者経路が開発され、RT計画時にMRIが利用可能であることが有益であると示された腫瘍部位の標準的な臨床ワークフローに統合されます。

ストランド2 - MRI適応放射線治療 特定の腫瘍部位でサブスタディが開発され、放射線治療コース中（例：中間点）のMRIの有用性を評価し、残存腫瘍に焦点を当てるための再計画のために放射線治療を適応させることを可能にします。 新しい計画は、元の放射線治療計画と比較され、標的体積、線量測定、周囲の正常構造への線量の変化が決定されます。 予測される毒性の変化は、正常組織合併症モデルを使用して決定されます。 毒性の予測的減少の観点で潜在的利益を提供することが判明した場合、この作業はこれをさらに調査する将来の臨床試験のプロトコルを導くためのパイロットとして機能します。 これらの比較研究のために10名の患者のサンプルサイズが取得されます。

この研究への患者の組み入れは、彼らの標準的な臨床経路と並行して行われます。 参加は彼らの標準的な放射線治療経路に影響を与えず、取得されたMRIは純粋に研究目的のためです。

ストランド3 - 画像バイオマーカー サブスタディは、機能的バイオマーカーとして機能する可能性のあるMRIシーケンスを評価します（例：選択された腫瘍部位の治療反応の予測または毒性発症の可能性）。 例えば、T2強調およびDWI MRIシーケンスを使用して、血流の測定値が計算でき、これは放射線治療への反応を予測すると仮定されています。

テストされる高度なシーケンスには以下が含まれる場合があります（これらに限定されません）：

• 組織微小構造を評価するための「高b値」画像を含む拡散強調画像（DWI）。
• 腫瘍微小血管系を評価するための灌流強調画像および動的造影強調画像（DCE）。
• 腫瘍に存在する化学的バイオマーカーを評価するための磁気共鳴分光法（MRS）。

これらの画像／スペクトルはその後分析されます。 実行可能な場合、研究者はパイロットスタディを開発し、術後病理などの治療後転帰と比較して、放射線治療に対する腫瘍反応の程度を評価します。 これにより、将来の研究／臨床試験で研究できる有望な機能的バイオマーカーを特定できます。