Glioom-adaptieve radiotherapie met ontwikkeling van een workflow voor kunstmatige intelligentie (GLADIATOR)

Glioblastoma multiforme (GBM) vertegenwoordigt graad 4 diffuse gliomen die verantwoordelijk zijn voor de meest voorkomende primaire kwaadaardige tumoren van het centrale zenuwstelsel (CZS) bij volwassenen. GBM wordt na maximaal veilige resectie behandeld met radiotherapie (RT) en gelijktijdige chemotherapie, met een mediane overleving van ongeveer 15-18 maanden. GBM herbergt aanzienlijke intratumorale heterogeniteit, waarbij gebieden met multiklonale en hypoxische gebieden een grotere kans op terugval van de ziekte opleveren na standaard RT.

Op dezelfde manier kunnen verschillende compartimenten goed worden gewaardeerd op magnetische resonantiebeeldvorming (MRI): het versterken van de tumorkern (TC) met centrale necrotische gebieden en het peritumorale gebied (PTR), dat bestaat uit microscopische tumorinfiltratie en vasogeen oedeem. Net als regio's met radioresistente gebieden binnen de TC speelt de microscopische ziekte in de PTR een cruciale rol bij terugval van de ziekte. Andere diffuse gliomen van graad 2 en 3 omvatten isocitraatdehydrogenase (IDH)-mutant astrocytoom en oligodendroglioom. In de recente classificatie van CZS-tumoren door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) wordt moleculaire informatie gecombineerd met histopathologische informatie voor een geïntegreerde classificatie. IDH-wildtype tumoren worden verder moleculair gekarakteriseerd en beschouwd als GBM, aangezien de prognose somber blijkt te zijn. Oligodendrogliomen worden bevestigd op basis van de aanwezigheid van deletie van 1p19q-chromosomale armen. Graad 2/3 diffuse gliomen worden doorgaans gezien als tumoren met T2-gewogen hyperintense tumoren. De behandeling is vergelijkbaar met GBM, met maximaal veilige resectie gevolgd door bestraling en gelijktijdige en adjuvante chemotherapie.

Radiotherapie voor diffuse gliomen Radiotherapie (RT) speelt een integrale rol in de multimodale behandeling van diffuse gliomen. Bestraling is geïndiceerd bij laaggradige gliomen met risicovolle kenmerken of bij hooggradige gliomen na maximaal veilige resectie. De bestraling (RT) bij diffuse gliomen bij GBM wordt toegediend met behulp van conforme technieken aan de resterende ziekte en holte, het zogenaamde bruto tumorvolume (GTV). Het omliggende gebied wordt opgenomen in het klinische doelvolume (CTV) om gebieden met microscopische ziekten te behandelen. Voor GBM wordt een uitbreiding van 1,5-2 cm uitgevoerd vanaf de GTV, die wordt geïdentificeerd als een versterkend gebied op T1c-sequenties om gebieden van PTR (T2w-hyperintensiteit) op te nemen en bewerkt vanuit anatomische barrières zoals hersenvliezen en durale reflecties. Voor IDH-mutante gliomen worden de resterende tumor en holte (geïdentificeerd als T2w-hyperintensiteitsgebied) opgenomen als GTV en wordt een verdere expansie van 5-10 mm uitgevoerd om te worden opgenomen als CTV. De standaardpraktijk omvat het leveren van een uniforme stralingsdosis aan het planningsdoelvolume (PTV), dat een isotrope marge-uitbreiding rond de CTV omvat om rekening te houden met onzekerheden bij de opstelling. Bij GBM en IDHmutant hooggradig astrocytoom wordt de totale dosis van 59,4-60 Gy toegediend gedurende 6-7 weken met 1,8-2 Gy per fractie. Een relatief lagere stralingsdosis, in het bereik van 54,0-59,4 Gy wordt gedurende 6-7 weken toegediend met 1,8-2 Gy per fractie voor oligodendrogliomen. Volgens het huidige paradigma wordt bestraling gepland op computertomografie (CT) voor dosisberekening en MRI voor visualisatie van doelvolumes en risicoorganen (OAR), eenmaal vóór de behandeling, op basis waarvan gefractioneerde straling gedurende 6-7 weken wordt afgegeven. . Recent bewijs met MRI tijdens de behandeling heeft de veranderingen aangetoond in de dynamiek van de resterende ziekte, de chirurgische holte en ook de OAR's bij een deel van de patiënten, wat erop wijst dat de behandeling wordt gegeven op basis van beeldvorming op een enkel tijdstip. aan onnauwkeurigheden. Daarom zal adaptieve radiotherapie (ART) om bestralingsplannen aan te passen op basis van de ruimtelijke veranderingen van het doelvolume en de OAR waarschijnlijk de nauwkeurigheid van RT-behandelingen verbeteren. Ook kan seriële beeldvorming tijdens de behandeling worden gebruikt om tumor- of PTR-gebieden te identificeren die refractaire ziekte of vasogeen oedeem vertonen, met voorzieningen voor biologische modificaties van RT-doses. Het gebruik van conforme stralingstechnieken zoals intensiteitsgemoduleerde radiotherapie (IMRT) en volumetrisch gemoduleerde boogtherapie (VMAT) kunnen de afgifte van verschillende stralingsdoses nauwkeurig op verschillende gebieden van het doelvolume mogelijk maken, ook wel dosisschilderen genoemd. Positron Emissie Tomografie (PET) Functioneel Beeldvorming met positronemissietomografie (PET) heeft in de oncologie een grote populariteit verworven bij het stadiëren van ziekten, het identificeren van hypoxische gebieden en het begeleiden van bestralingsplanning. Voor gliomen is bewezen dat aminozuur PET zoals O-(2-[18F] fluorethyl) -L-tyrosine (FET) of Fluorodopa (F-DOPA) effectief is in gebieden met een hogere verhouding tussen tumor en witte stof, suggestieve gebieden met actieve gliomen. ziekte (19) . Het gebruik van PET-scans tijdens de behandeling kan helpen bij het identificeren van gebieden die ongevoelig zijn voor RT, wat wordt weerspiegeld door een hogere opname van de radio-isotoop. Hogere doses voor dergelijke gebieden bieden een venster voor biologische aanpassing en kunnen mogelijk de controlepercentages verbeteren. Op dezelfde manier kan kwantitatieve analyse van beeldvorming (beter bekend als radiomics) helpen gebieden met microscopische tumoren te onderscheiden van vasogeen oedeem in de PTR, dat verder vergelijkbaar lijkt met conventionele beeldvorming. Kunstmatige intelligentie De rol van kunstmatige intelligentie in de oncologie wordt steeds meer erkend, variërend van de optimalisatie van het gebruik van gezondheidszorgmiddelen en besluitvorming tot kwantitatieve beeldanalyse voor prognoses en het potentiële vermogen om als niet-invasieve biomarker te dienen. De praktijk van de hedendaagse radiotherapie is sterk afhankelijk van de interactie tussen mens en machine in bijna elk behandelingsplanningsproces, inclusief het bepalen van doelvolumes, OAR, behandelingsplanningsprocessen en tijdens de uitvoering van de behandeling. Het creëren van een raamwerk voor kunstmatige intelligentie in de radiotherapie belooft de efficiëntie en nauwkeurigheid van de workflow te verbeteren en de planning en uitvoering van behandelingen snel en efficiënt mogelijk te maken. Het gebruik van adaptieve radiotherapie zal verder worden vergemakkelijkt met behulp van machinale leeralgoritmen met de juiste identificatie van patiënten die kunnen profiteren van volumetrische of biologische aanpassing, autosegmentatie van doel/OAR, geautomatiseerde behandelingsplanning en biologische modificatie op basis van ruimtelijke en temporele veranderingen van kwantitatieve beeldvormingsparameters. . Standaard institutionele praktijk De standaard institutionele praktijk omvat een dosis van 59,4 Gy in 33 fracties gedurende 6,5 weken voor patiënten met glioblastoom en 55,8 Gy in 31 fracties gedurende 6 weken voor patiënten met oligodendroglioom. Gelijktijdig wordt temozolomide gebruikt voor alle patiënten die tijdens de bestraling bestraling ondergaan in een dosis van 75 mg/m2 lichaamsoppervlak, met wekelijkse controle van het bloedbeeld. Alle bestralingsbehandelingen worden gepland op basis van een eenmalige CT- en MRI-scan zonder geplande intervalscans tijdens de bestraling, en er vindt geen aanpassing plaats. Adjuvante chemotherapie met temozolomide wordt gestart na 4 weken voltooiing van de bestraling met een dosis van 150 mg/m2 gedurende vijf dagen en maandelijks herhaald en de dosis wordt verhoogd tot 200 mg/m2 als de behandeling goed wordt verdragen en de bloedwaarden normaal zijn. Standaard zijn er 6 en 12 cycli temozolomide gepland voor respectievelijk GBM- en IDH-mutant glioom (astrocytoom en oligodendroglioom). Na voltooiing van de behandeling is klinische follow-up elke 3-6 maanden gepland in de eerste 2 jaar en daarna elke 6-12 maanden voor alle patiënten. Surveillancebeeldvorming wordt gedurende de eerste 5 jaar elke 6-12 maanden gepland en daarna op jaarbasis of intervalbeeldvorming indien klinisch aangegeven.