호흡 적응형 컴퓨터 단층 촬영: 폐암 방사선 치료를 위한 실시간 게이티드 4DCT에 대한 타당성 조사 (REACT)

4차원 컴퓨터 단층 촬영(4DCT)은 현대의 고정밀 정위 박리 신체 방사선 요법(SABR) 기술에 대한 치료 표준으로 간주됩니다. Clinical 4DCT는 환자가 회전하는 X선 영상 장치를 통해 이동할 때 동시에 CT 슬라이스를 획득하고 데이터를 호흡하는 방식으로 작동합니다. CT 슬라이스는 5-10개의 '위상 이미지'(중간 호기, 최대 호기, 중간 흡입, 최대 흡입 등)로 분류되고 함께 스티칭되어 3D+호흡 유도 종양/장기 운동 또는 '4D'를 형성합니다. ' 호흡 해부학의 표현. 방사선 요법의 현재 모범 사례는 임상의가 호흡 동작에도 불구하고 치료 빔에 의한 적절한 적용 범위를 보장하기 위해 하나 이상의 4DCT 위상 이미지에서 폐 종양의 수동 묘사 또는 '윤곽선'을 수행하는 것입니다. 불규칙한 호흡이 있는 경우 동일한 호흡 단계에 있지만 서로 다른 침상 위치에서 이미지화된 CT 슬라이스 간에 불일치가 발생합니다. 그 결과 생성된 이미지는 잘림, 복제, 겹침 등 다양한 불연속성을 겪게 된다. Yamamoto는 불규칙한 호흡이 90%(50명 중 45명)의 복부 및 흉부 환자 스캔에서 4mm 이상의 오류를 하나 이상 유발한다는 사실을 발견했습니다. 4DCT 이미지 오류의 주요 결과는 서로 다른 4D 위상 저장소 또는 서로 다른 관찰자 사이에 종양 부피와 위치 불확실성이 30%까지 발생할 수 있다는 것입니다.

이것은 잠재적으로 종양 제어 가능성을 최대 1/3까지 줄이고 건강한 폐 조직에 불필요한 방사선 조사를 유발하여 환자의 최대 30%에서 증상을 나타내고 치명적인 방사선 폐렴과 같은 주요 선량 제한 부작용에 기여할 수 있습니다. 2%. 제안하는 솔루션은 전향적 규칙성 게이팅을 이용한 Real-Time Gated 4DCT로 폐암 환자에게 최초로 구현될 예정이다.

Real-Time Gated 4DCT 방법은 불규칙한 호흡 이벤트 동안 CT 빔을 감지한 다음 일시 중지합니다. 환자의 호흡 패턴을 분석하여 실시간으로 전향적으로 게이트 획득을 할 것입니다. 실시간 게이트 4DCT는 호흡이 규칙적일 때만 X선 영상 장치가 켜지도록 합니다. 그렇지 않으면 스캔이 일시 중지됩니다. 4DCT 스캔 게이팅 환자에 대한 이점은 이전 연구에서 입증되었습니다.

• 호흡 동작 오류 50% 감소
• 영상 선량의 감소. CT 스캔에서 종양 및 장기의 묘사는 폐암 환자의 방사선 치료 여정의 첫 번째 단계입니다. 오류는 치료 전반에 걸쳐 전파되고 종양의 일부가 누락되거나 건강한 조직이나 기관에 불필요하게 방사선이 조사될 수 있기 때문에 정확한 묘사는 환자 결과에 중추적입니다. 불행하게도, 폐암의 묘사에 사용되는 가장 중요한 이미징 방식인 4DCT는 오류가 발생하기 쉽습니다. 방사선 종양 전문의(RO)는 엄청난 도전에 직면해 있으며 임상 스캔의 90%가 심각한 영상 오류를 겪을 때 종양을 묘사해야 합니다. 이러한 오류는 실제 종양 위치/모양을 난독화하고 종양 통제 가능성을 최대 1/3까지 줄입니다.

이미징 오류의 주요 원인은 불규칙한 호흡입니다. 이 문제에 대한 해결책이 제안되었는데, 이는 CT 스캐너(즉, 빔 일시 중지) 영상 인공물을 생성할 가능성이 있는 호흡 상태가 발생할 때마다.

연구 질문 주요 끝점은 실시간 게이트 스캔을 사용하는 이미지 아티팩트의 수가 기존 스캔보다 더 적은 아티팩트를 생성한다는 것입니다.

2차 종료점에는 이미지 품질 검사와 치료 계획에 미치는 영향이 포함되며 환자에게 다음과 같은 이점이 있습니다.

1. 일관되고 예측 가능한 이미지 품질: 일관된 이미지 품질은 방사선 종양 전문의가 종양 및 장기 인터페이스를 식별하는 데 도움이 되므로 묘사 오류를 줄일 수 있습니다.
2. 치료 계획의 개선: 보다 정확한 묘사는 치료 계획을 개선하여 환자 결과를 개선할 것입니다.

이 임상 시험은 사람을 대상으로 한 최초의 파일럿 타당성 조사이므로 효능 시험을 목표로 Real-Time Gated 4DCT의 타당성을 입증하는 것이 목표입니다. 이와 같이 광범위한 환자 호흡 조건에서 환자 스캔을 획득하여 Real-Time Gated 기술을 최적화하고 더 큰 규모의 가설 기반 2상 임상 시험을 계획합니다. 이러한 불규칙한 호흡 추적에 대한 자동 차단 기능이 Real-Time Gated 4DCT 소프트웨어에 내장됩니다.

현재 연구의 근거 In-silico 연구는 Real-Time Gated 4DCT 접근 방식이 이미징 오류를 최대 50%까지 줄이는 동시에 이미징 선량을 >20%까지 줄일 수 있다고 제안합니다. 기존의 4DCT를 사용하는 현재 아티팩트 비율은 최소 60%, 최대 95%인 것으로 추정됩니다. 최대 35%(아티팩트가 적은 이미지의 25%)로 줄이는 것이 임상적으로 가치가 있습니다.