인공 지능 워크플로우 개발을 통한 신경교종 적응 방사선 치료 (GLADIATOR)

다형성 교모세포종(GBM)은 성인에서 가장 흔한 원발성 악성 중추신경계(CNS) 종양을 차지하는 4등급 미만성 신경교종을 나타냅니다. GBM은 최대한 안전한 절제 후 방사선요법(RT)과 동시 화학요법으로 치료되며 평균 생존 기간은 약 15~18개월입니다. GBM은 표준 RT 이후 질병 재발 가능성이 더 높은 다중 클론 및 저산소 영역 영역을 통해 상당한 종양 내 이질성을 가지고 있습니다.

마찬가지로, 뚜렷한 구획은 자기공명영상(MRI)에서 잘 평가될 수 있습니다: 중앙 괴사 영역과 미세한 종양 침윤 및 혈관성 부종으로 구성된 종양 주위 영역(PTR)으로 종양 코어(TC)를 강화합니다. TC 내의 방사선 저항성 영역과 유사하게 PTR의 미세한 질병은 질병 재발에 중요한 역할을 합니다. 다른 2등급 및 3등급 미만성 신경교종에는 IDH(isocitrate dehydrogenase) 돌연변이 성상세포종과 희소돌기교종 등이 있습니다. 최근 세계보건기구(WHO)의 중추신경계 종양 분류에서는 분자 정보와 조직병리학적 정보를 결합해 통합 분류를 하고 있다. IDH-야생형 종양은 예후가 암울한 것으로 나타나기 때문에 추가로 분자적으로 특성화되고 GBM으로 간주됩니다. 희돌기교종은 1p19q 염색체 팔의 결실 존재에 기초하여 확인됩니다. 2/3등급 미만성 신경교종은 일반적으로 T2 강조 고강도 종양이 있는 종양으로 나타납니다. 치료는 GBM과 유사하며 최대한 안전한 절제 후 방사선 치료와 동시 및 보조 화학요법을 시행합니다.

미만성 신경교종에 대한 방사선요법 방사선치료(RT)는 미만성 신경교종의 다중 양식 관리에 필수적인 역할을 합니다. 방사선 치료는 위험도가 높은 저등급 신경교종 또는 최대 안전 절제술 후 높은 등급의 신경교종에 적용됩니다. GBM의 미만성 신경교종의 방사선(RT)은 총 종양 부피(GTV)라고 불리는 잔존 질환과 충치에 등각 기술을 사용하여 전달됩니다. 미세질환 부위를 치료하기 위해 주변 부위를 임상 목표 용적(CTV)에 포함합니다. GBM의 경우, 1.5-2cm의 확장이 GTV에서 이루어지며, 이는 PTR(T2w 고강도) 영역을 포함하기 위해 T1c 시퀀스의 강화 영역으로 식별되고 수막 및 경막 반사와 같은 해부학적 장벽에서 편집됩니다. IDH 돌연변이 신경교종의 경우 잔여 종양과 공동(T2w 고강도 영역으로 식별됨)이 GTV로 포함되고 5-10mm의 추가 확장이 수행되어 CTV로 포함됩니다. 표준 관행에는 계획 목표 체적(PTV)에 균일한 방사선량을 전달하는 것이 포함되며, 이는 설정 불확실성을 설명하기 위해 CTV 주변의 등방성 마진 확장을 포함합니다. GBM 및 IDH 돌연변이 고급 성상세포종에서는 총 선량 59.4~60 Gy가 분할당 1.8~2 Gy로 6~7주에 걸쳐 전달됩니다. 54.0-59.4 범위의 상대적으로 낮은 방사선량 Gy는 희돌기교종의 경우 분할당 1.8-2 Gy를 사용하여 6-7주에 걸쳐 전달됩니다. 현재 패러다임에 따라 방사선 조사는 선량 계산을 위한 컴퓨터 단층촬영(CT)과 목표 체적 및 위험 장기(OAR)의 시각화를 위한 MRI로 계획되며, 치료 전 한 번 수행되며 이를 기반으로 분할 방사선이 6~7주에 걸쳐 전달됩니다. . 치료 과정에서 수행된 MRI에 대한 최근 증거에 따르면 일부 환자의 잔여 질환, 수술 공동 및 OAR의 역학 변화가 입증되었으며, 이는 단일 시점의 영상 촬영을 기반으로 치료가 전달될 수 있음을 시사합니다. 따라서 목표 체적과 OAR의 공간적 변화를 기반으로 방사선 계획을 수정하는 적응형 방사선 치료(ART)는 RT 치료의 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 또한, 치료 중 일련의 영상 촬영을 통해 RT 용량의 생물학적 변형을 고려하여 난치성 질환이나 혈관성 부종을 나타내는 종양 또는 PTR 부위를 식별할 수 있습니다. 강도 변조 방사선 치료(IMRT), 체적 변조 아크 치료(VMAT)와 같은 등각 방사선 기술을 사용하면 선량 페인팅(dose painting)이라고 알려진 목표 체적의 다양한 영역에 차등 방사선량을 정확하게 전달할 수 있습니다. 양전자 방출 단층촬영(PET) 기능 양전자방출단층촬영(PET)을 이용한 영상화는 종양학에서 질병 단계 결정, 저산소 영역 식별, 방사선 계획 안내 등 폭넓은 인기를 얻었습니다. 신경교종의 경우, O-(2-[18F] 플루오로에틸)-L-티로신(FET) 또는 플루오로도파(F-DOPA)와 같은 아미노산 PET가 종양 대 백질 비율이 더 높은 영역, 활성 영역을 암시하는 영역에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 질병 (19) . 치료 중 PET 스캔을 사용하면 방사성 동위원소의 더 높은 흡수로 인해 RT에 불응하는 영역을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러한 영역에 더 높은 선량을 가하면 생물학적 적응을 위한 창이 제공되고 잠재적으로 제어율을 향상시킬 수 있습니다. 마찬가지로, 영상의 정량적 분석(더 널리 알려진 방사성학)은 PTR의 혈관성 부종과 미세한 종양 부위를 구별하는 데 도움이 될 수 있으며, 그렇지 않으면 기존 영상과 유사하게 나타납니다. 인공 지능 의료 자원 활용 및 의사 결정의 최적화부터 예후를 위한 정량적 이미지 분석 및 비침습적 바이오마커 역할을 할 수 있는 잠재적 능력에 이르기까지 종양학에서 인공 지능의 역할이 점점 더 인식되고 있습니다. 현대 방사선 종양학의 실행은 표적 볼륨의 윤곽 설정, OAR, 치료 계획 프로세스 및 치료 전달 과정을 포함하여 거의 모든 치료 계획 프로세스에서 인간과 기계의 상호 작용에 크게 의존합니다. 방사선 종양학에서 인공 지능 프레임워크를 구축하면 작업 흐름 효율성과 정확성이 향상되고 치료 계획 및 제공이 신속하고 효율적으로 가능해집니다. 적응형 방사선 치료의 사용은 체적 또는 생물학적 적응, 표적/OAR의 자동 분할, 자동화된 치료 계획 및 정량적 영상 매개변수의 공간적 및 시간적 변화에 기반한 생물학적 수정을 통해 혜택을 받을 환자를 적절하게 식별하는 기계 학습 알고리즘을 사용하여 더욱 촉진될 것입니다. . 표준 기관 관행 표준 기관 관행에는 교모세포종 환자의 경우 6.5주에 걸쳐 33분할로 59.4 Gy, 희돌기교종 환자의 경우 6주에 걸쳐 31분할로 55.8 Gy의 선량이 포함됩니다. 동시 테모졸로미드는 방사선 치료 과정 동안 체표면적 75 mg/m 2 의 용량으로 방사선을 받는 모든 환자에게 사용되며 매주 혈구 수치를 모니터링합니다. 모든 방사선 치료는 방사선 촬영 중 예정된 간격 스캔 없이 단회 CT 및 MRI 스캔을 기반으로 계획되며 적응이 이루어지지 않습니다. 테모졸로미드를 이용한 보조 화학요법은 방사선 조사 완료 후 4주 후에 시작하여 5일 동안 150mg/m 2 의 용량으로 시작하고 매월 반복하며 잘 견디고 정상적인 혈구 수치를 보이는 경우 용량을 200mg/m 2 로 증량합니다. 표준 관행에 따라 테모졸로마이드의 6주기와 12주기는 GBM 및 IDH 돌연변이 신경교종(성상세포종 및 희돌기교종)에 각각 예정되어 있습니다. 치료 완료 후 첫 2년 동안은 3~6개월마다, 그 이후에는 모든 환자에 대해 6~12개월마다 임상 추적 관찰이 예정되어 있습니다. 감시 영상 촬영은 처음 5년 동안 6~12개월마다 실시하고 그 이후에는 임상적으로 필요한 경우 매년 또는 간격으로 영상 촬영을 실시합니다.