Efficiëntie van Hedendaagse Off-line Adaptieve Radiotherapie voor Longkanker (ECLAIR)

Longkanker behoort wereldwijd tot de meest voorkomende kankersoorten en heeft het hoogste sterftecijfer. Niet-kleincellige longkanker (NSCLC) is de meest voorkomende vorm, goed voor meer dan 85% van de gevallen. Omdat symptomen vaak laat optreden, hebben veel patiënten bij diagnose lokaal gevorderde ziekte (LA-NSCLC). De hoeksteenbehandeling voor niet-reseceerbare LA-NSCLC bestaat uit een combinatie van systemische therapie en radiotherapie gevolgd door immunotherapie.

Radiotherapie wordt voorafgegaan door een arbeids- en tijdintensief voorbereidingsproces. Dit proces vereist eerst diagnostische beeldvorming, zoals PET-CT, gevolgd door behandelplanning-beeldvorming met een speciale ademhaling-gestuurde vierdimensionale (4D) planning-CT. Vervolgens moeten de tumor en omringende risico-organen (OAR's) worden gecontoureerd en onafhankelijk beoordeeld door radiotherapeuten volgens internationaal aanbevolen richtlijnen. Commerciële convolutionele neurale netwerken (CNN's) worden momenteel gebruikt om dit contourproces te ondersteunen. Deze modellen voeren voxelgewijze classificatie uit om anatomische structuren te labelen op basis van eerder trainingsdata. Een veelgebruikte commerciële CE-gemarkeerde applicatie voor OAR-contouring is Syngo.via®.

Na contouring wordt dosimetrische behandelplanning uitgevoerd. Plancreatie begint met een optimalisatiestap gevolgd door een dosisberekening, met als doel een acceptabele balans te bereiken tussen doelbedekking en OAR-sparing. Een veelgebruikt CE-gemarkeerd kennisgebaseerd planningsinstrument dat dit proces stroomlijnt is RapidPlan®. Dit systeem geeft schattingen van haalbare dosisverdelingen en begeleidt dosimetristen en medisch fysici naar hoogwaardige plangeneratie. Alle voorbereidende stappen worden uitgevoerd op de planning-CT, die slechts een enkel anatomisch momentopname op één tijdstip vertegenwoordigt.

Zodra de voorbereiding is voltooid, begint de radiotherapiekuur. Behandelingen worden dagelijks toegediend gedurende een periode van maximaal zeven weken. Gedurende deze periode kunnen zowel tumor- als intrathoracale anatomische veranderingen optreden, waardoor de initiële contouren en behandelplan niet meer overeenkomen met de anatomie van de patiënt op de dag van behandeling. Adaptieve radiotherapie (ART), waarbij het oorspronkelijke plan wordt aangepast in reactie op anatomische veranderingen, kan daarom voordelig zijn. Klinische studies hebben aangetoond dat patiënten met NSCLC baat kunnen hebben bij frequente behandelplan-aanpassingen bij tumorregressie of intrathoracale verschuivingen tijdens de behandelingskuur. Verbeteringen in progressievrije overleving en algehele overleving zijn gerapporteerd, en routinematige offline ART halverwege de behandeling wordt aanbevolen voor LA-NSCLC.

Ondanks het bewijs zal echter een zeer beperkt aantal patiënten adaptieve radiotherapie ontvangen. De uitgebreide arbeid die gepaard gaat met contouring en behandelplanning blijft een belangrijke belemmering voor brede implementatie van ART voor alle in aanmerking komende patiënten.

Verschillende hedendaagse tools hebben het potentieel om het adaptieve proces te versnellen. In de huidige studie willen de onderzoekers prospectief behandelingsaanpassingen halverwege de behandeling uitvoeren bij 30 patiënten met LA-NSCLC. Deze patiënten ondergaan een herhaalde planning-CT gevolgd door vernieuwde contouring en behandelplanning, wat het voorbehandeling-werkproces weerspiegelt. Deze aanpak maakt een eerste evaluatie mogelijk van de tijdefficiëntie van moderne contouring- en planningsinstrumenten in een adaptieve setting. Alle gebruikte tools zijn CE-gemarkeerd en momenteel toegepast als onderdeel van standaard klinische praktijk op de initiële planning-CT. Kwaliteitscontroles en handmatige reviews door medisch fysici en artsen zullen identiek zijn aan voorbehandelingsprocedures. Voor ingeschreven patiënten houdt het resulterende behandelplan rekening met anatomische veranderingen en kan het tumorbedekking en OAR-bescherming verbeteren.

Een retrospectieve fase begint na voltooiing van alle behandelingen. Deze fase onderzoekt de haalbaarheid van het integreren van state-of-the-art positieverificatie-beeldvorming - namelijk cone-beam CT's (CBCT's) - als vervanging voor herhaalde planning-CT's. Indien haalbaar, kan herhaalde 4DCT-acquisitie worden vermeden, waardoor patiënten extra beeldvormingsdoses worden bespaard en de belasting van extra afspraken wordt verminderd. Het zal essentieel zijn om te bepalen of huidige contouring- en planningsinstrumenten effectief kunnen worden toegepast op CBCT-data. Het hierboven beschreven prospectieve werkproces zal dienen als referentie voor tijdefficiëntie en contouring- en planningskwaliteit. Deze vergelijking zal helpen bepalen of overstappen van herhaalde 4DCT's naar CBCT's binnen een ART-werkproces levensvatbaar en voordelig is.

In het prospectieve ART-werkproces wordt de herhaalde 4D planning-CT verkregen, gevolgd door geautomatiseerde OAR-contouring met Syngo.via® en handmatige afbakening van tumorlaesies. Behandelplanning wordt vervolgens uitgevoerd met RapidPlan®, wat optimalisatie verbetert en inter-observer variabiliteit vermindert. Als het resulterende aangepaste plan een dosimetrisch voordeel biedt, wordt het geïmplementeerd voor de rest van de radiotherapiekuur. Planverificatieprocedures zullen die van voorbehandelingsplanning weerspiegelen, inclusief goedkeuring door de verantwoordelijke artsen en medisch fysici. Tijdmetingen worden geregistreerd bij elke werkprocesstap om als grondwaarheidsdata te dienen voor de retrospectieve fase.

In de retrospectieve evaluatie beoordelen de onderzoekers de prestaties van een CBCT-gebaseerd ART-werkproces. In plaats van een herhaalde 4DCT worden dagelijkse CBCT-beelden - routinematig verkregen voor positieverificatie - gebruikt. CBCT-beeldkwaliteit voor radiotherapieplanning wordt geverifieerd en omgezet in een synthetische CT met behulp van speciale CE-gemarkeerde software (MIM®). Synthetische CT-generatie verbetert de nauwkeurigheid van dosisberekeningen. Geautomatiseerde OAR-contouring met Syngo.via® en MIM® wordt vervolgens uitgevoerd, gevolgd door handmatige tumorafbakening. Daaropvolgende behandelplanning wordt opnieuw uitgevoerd met RapidPlan®. Dit proces evalueert in hoeverre CBCT of synthetische CT adaptieve behandelplanning kan ondersteunen. Zoals in de prospectieve fase vindt tijdregistratie plaats in alle werkprocesfasen.