현대식 오프라인 적응 방사선 치료의 폐암 치료 효율성 (ECLAIR)

폐암은 전 세계적으로 가장 흔하게 발생하는 암 종류 중 하나이며, 가장 높은 사망률을 보입니다. 비소세포폐암(NSCLC)이 주된 형태로, 전체 사례의 85% 이상을 차지합니다. 증상이 종종 늦게 나타나기 때문에, 많은 환자들이 진단 시 국소 진행성 질환(LA-NSCLC)으로 내원합니다. 절제 불가능한 LA-NSCLC의 근간 치료는 전신 치료와 방사선 치료의 병용 후 면역 요법으로 구성됩니다.

방사선 치료 전에는 노동 및 시간 집약적인 치료 준비 과정이 선행됩니다. 이 과정은 먼저 PET-CT와 같은 진단 영상이 필요하며, 그 후 전용 호흡 유도 4차원(4D) 계획 CT를 사용한 치료 계획 영상이 뒤따릅니다. 이후, 종양 및 주변 위험 장기(OARs)를 윤곽화하고 국제적으로 권장되는 지침에 따라 방사선 종양 전문의가 독립적으로 검토해야 합니다. 상용 합성곱 신경망(CNNs)이 현재 이 윤곽화 과정을 지원하는 데 사용됩니다. 이 모델들은 픽셀별 분류를 수행하여 사전 훈련 데이터를 기반으로 해부학적 구조에 레이블을 지정합니다. OAR 윤곽화에 널리 사용되는 상용 CE 인증 애플리케이션은 Syngo.via®입니다.

윤곽화 후, 선량 측정 치료 계획이 수행됩니다. 계획 생성은 최적화 단계로 시작한 후 선량 계산이 뒤따르며, 목표 범위와 OAR 보호 사이의 허용 가능한 균형을 달성하는 것을 목표로 합니다. 이 과정을 간소화하는 일반적으로 사용되는 CE 인증 지식 기반 계획 도구는 RapidPlan®입니다. 이 시스템은 달성 가능한 선량 분포의 추정치를 제공하고 선량 측정사 및 의료 물리학자에게 고품질 계획 생성을 안내합니다. 모든 준비 단계는 계획 CT에서 실행되며, 이는 특정 시점의 단일 해부학적 스냅샷만을 나타냅니다.

준비가 완료되면 방사선 치료 과정이 시작됩니다. 치료는 최대 7주 동안 매일 시행됩니다. 이 기간 동안 종양 및 흉강 내 해부학적 변화가 발생할 수 있어, 초기 윤곽과 치료 계획이 치료 당일 환자의 해부학적 구조와 더 이상 일치하지 않을 수 있습니다. 따라서 원래 계획을 해부학적 변화에 따라 수정하는 적응 방사선 치료(ART)가 유익할 수 있습니다. 임상 연구에 따르면, NSCLC 환자들은 치료 과정 중 종양 퇴축 또는 흉강 내 이동이 있는 경우 빈번한 치료 계획 적응으로 이점을 얻을 수 있습니다. 무진행 생존율 및 전체 생존율의 개선이 보고되었으며, LA-NSCLC에 대해 치료 중기 오프라인 ART의 정기적 시행이 권장됩니다.

그러나 근거에도 불구하고, 매우 제한된 수의 환자만이 적응 방사선 치료를 받게 됩니다. 윤곽화 및 치료 계획과 관련된 광범위한 노동력은 모든 적격 환자에게 ART를 광범위하게 시행하는 주요 장벽으로 남아 있습니다.

여러 현대적 도구들이 적응 과정을 가속화할 잠재력을 가지고 있습니다. 본 연구에서 연구자들은 30명의 LA-NSCLC 환자를 대상으로 치료 중기 적응을 전향적으로 수행할 계획입니다. 이 환자들은 반복된 계획 CT를 받은 후 새로운 윤곽화 및 치료 계획을 수행하며, 이는 치료 전 워크플로우를 반영합니다. 이 접근법은 적응 환경에서 현대적 윤곽화 및 계획 도구의 시간 효율성을 초기 평가할 수 있게 합니다. 사용된 모든 도구는 CE 인증을 받았으며 현재 초기 계획 CT에서 표준 임상 실습의 일부로 적용되고 있습니다. 의료 물리학자 및 의사의 품질 검사 및 수동 검토는 치료 전 절차와 동일합니다. 등록된 환자의 경우, 결과적인 치료 계획은 해부학적 변화를 고려하며 종양 범위 및 OAR 보호를 향상시킬 수 있습니다.

모든 치료 완료 후 후향적 단계가 시작됩니다. 이 단계에서는 최첨단 위치 확인 영상, 즉 콘빔 CT(CBCT)를 반복 계획 CT의 대체물로 통합하는 타당성을 조사할 것입니다. 타당하다면, 반복 4DCT 획득을 피할 수 있어 환자에게 추가 영상 선량을 덜 주고 추가 예약의 부담을 줄일 수 있습니다. 현재의 윤곽화 및 계획 도구가 CBCT 데이터에 효과적으로 적용될 수 있는지 여부를 결정하는 것이 필수적일 것입니다. 위에서 설명한 전향적 워크플로우는 시간 효율성 및 윤곽화와 계획 품질에 대한 벤치마크 역할을 할 것입니다. 이 비교는 ART 워크플로우 내에서 반복 4DCT에서 CBCT로 전환하는 것이 실행 가능하고 유리한지 여부를 결정하는 데 도움이 될 것입니다.

전향적 ART 워크플로우에서, 반복 4D 계획 CT가 획득된 후 Syngo.via®를 사용한 자동 OAR 윤곽화 및 종양 병변의 수동 윤곽화가 수행됩니다. 그 후 RapidPlan®으로 치료 계획이 수행되며, 이는 최적화를 강화하고 관찰자 간 변이성을 줄입니다. 결과적인 적응 계획이 선량 측정적 이점을 제공한다면, 방사선 치료 과정의 나머지 부분에 시행될 것입니다. 계획 검증 절차는 치료 전 계획에 사용된 것과 동일하며, 책임 의사 및 의료 물리학자의 승인을 포함합니다. 시간 측정은 각 워크플로우 단계에서 기록되어 후향적 단계의 기준 데이터로 활용될 것입니다.

후향적 평가에서 연구자들은 CBCT 기반 ART 워크플로우의 성능을 평가할 것입니다. 반복 4DCT 대신, 위치 확인을 위해 정기적으로 획득되는 일일 CBCT 영상이 사용될 것입니다. 방사선 치료 계획을 위한 CBCT 영상 품질이 검증되고 전용 CE 인증 소프트웨어(MIM®)를 사용하여 합성 CT로 변환될 것입니다. 합성 CT 생성은 선량 계산의 정확성을 향상시킵니다. Syngo.via® 및 MIM®을 사용한 자동 OAR 윤곽화가 그 후 수행되며, 이어 수동 종양 윤곽화가 뒤따릅니다. 이후 치료 계획은 다시 RapidPlan®을 사용하여 수행될 것입니다. 이 과정은 CBCT 또는 합성 CT가 적응 치료 계획을 지원할 수 있는 정도를 평가할 것입니다. 전향적 단계와 마찬가지로, 모든 워크플로우 단계에서 시간 등록이 발생할 것입니다.