Effektiviteten av moderne offline adaptiv stråleterapi for lungekreft (ECLAIR)

Lungekreft er blant de vanligste krefttypene globalt og har den høyeste dødeligheten. Ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) er den dominerende formen og utgjør mer enn 85 % av tilfellene. Fordi symptomene ofte manifesterer seg sent, presenterer mange pasienter seg med lokalt avansert sykdom (LA-NSCLC) ved diagnosen. Grunnsteinbehandlingen for ikke-resektabel LA-NSCLC består av en kombinasjon av systemterapi og stråleterapi etterfulgt av immunterapi.

Stråleterapi er forutgått av en arbeids- og tidskrevende behandlingsforberedelsesprosess. Denne prosessen krever først diagnostisk bildeforming, som PET-CT, etterfulgt av behandlingsplanleggingsbildeforming ved bruk av en dedikert pustestyrt firedimensjonal (4D) planleggings-CT. Deretter må svulsten og omkringliggende risikoorganer (OAR-er) kontureres og uavhengig vurderes av stråleonkologer i henhold til internasjonalt anbefalte retningslinjer. Kommersielle konvolusjonelle nevrale nettverk (CNN-er) brukes for tiden for å støtte denne kontureringsprosessen. Disse modellene utfører voxelvis klassifisering for å merke anatomiske strukturer basert på tidligere treningsdata. Et mye brukt kommersielt CE-merket program for OAR-konturering er Syngo.via®.

Etter konturering utføres dosimetrisk behandlingsplanlegging. Planlegging begynner med et optimaliseringssteg etterfulgt av en dosberegning, med mål om å oppnå en akseptabel balanse mellom målområdedekning og OAR-beskyttelse. Et vanlig brukt CE-merket kunnskapsbasert planleggingsverktøy som strømlinjeformer denne prosessen er RapidPlan®. Dette systemet gir estimater av oppnåelige dosfordelinger og veileder dosimetrister og medisinskfysikere mot høykvalitets planlegging. Alle forberedende trinn utføres på planleggings-CT-en, som kun representerer et enkelt anatomisk øyeblikksbilde på et tidspunkt.

Når forberedelsene er fullført, begynner stråleterapikurset. Behandlingene gis daglig over en periode på opptil sju uker. I løpet av denne tidsrammen kan både svulst- og intratorakale anatomiske endringer oppstå, noe som fører til at de opprinnelige konturene og behandlingsplanen ikke lenger samsvarer med pasientens anatomi på behandlingsdagen. Adaptiv stråleterapi (ART), der den opprinnelige planen modifiseres som svar på anatomiske endringer, kan derfor være fordelaktig. Kliniske studier har vist at pasienter med NSCLC kan dra nytte av hyppige behandlingsplanjusteringer ved svulstregresjon eller intratorakale forskyvninger under behandlingsforløpet. Forbedringer i progresjonsfri overlevelse og total overlevelse er rapportert, og rutinemessig midt-i-behandlingen offline ART anbefales for LA-NSCLC.

Imidlertid, til tross for bevisene, vil et svært begrenset antall pasienter motta adaptiv stråleterapi. Det omfattende arbeidet forbundet med konturering og behandlingsplanlegging forblir en større hindring for bred implementering av ART for alle kvalifiserte pasienter.

Flere moderne verktøy har potensial til å akselerere den adaptive prosessen. I denne studien planlegger forskerne å prospektivt utføre midt-i-behandlingen tilpasninger hos 30 pasienter med LA-NSCLC. Disse pasientene vil gjennomgå en gjentatt planleggings-CT etterfulgt av fornyet konturering og behandlingsplanlegging, som speiler arbeidsflyten før behandling. Denne tilnærmingen muliggjør en innledende evaluering av tidseffektiviteten til moderne konturerings- og planleggingsverktøy i en adaptiv setting. Alle brukte verktøy er CE-merket og brukes for tiden som en del av standard klinisk praksis på den opprinnelige planleggings-CT-en. Kvalitetssjekker og manuelle vurderinger av medisinskfysikere og leger vil være identiske med prosedyrene før behandling. For innskrevne pasienter vil den resulterende behandlingsplanen ta hensyn til anatomiske endringer og kan forbedre svulstdekning og OAR-beskyttelse.

En retrospektiv fase vil begynne etter fullføring av alle behandlinger. Denne fasen vil undersøke muligheten for å inkorporere banebrytende posisjonsverifiseringsbildeforming – nemlig cone-beam CT-er (CBCT-er) – som en erstatning for gjentatte planleggings-CT-er. Dersom det er mulig, kunne gjentatt 4DCT-innhenting unngås, noe som sparer pasientene for ytterligere bildeformingsdoser og reduserer byrden av ekstra avtaler. Det vil være avgjørende å fastslå om nåværende konturerings- og planleggingsverktøy kan brukes effektivt på CBCT-data. Den prospektive arbeidsflyten beskrevet ovenfor vil tjene som referanse for tidseffektivitet og konturerings- og planleggingskvalitet. Denne sammenligningen vil bidra til å avgjøre om overgangen fra gjentatte 4DCT-er til CBCT-er innen en ART-arbeidsflyt er levedyktig og fordelaktig.

I den prospektive ART-arbeidsflyten vil den gjentatte 4D-planleggings-CT-en bli innhentet, etterfulgt av automatisk OAR-konturering ved bruk av Syngo.via® og manuell avgrensning av svulstlesjoner. Behandlingsplanlegging vil deretter utføres med RapidPlan®, som forbedrer optimalisering og reduserer variasjon mellom observatører. Hvis den resulterende tilpassede planen gir en dosimetrisk fordel, vil den implementeres for resten av stråleterapikurset. Planverifiseringsprosedyrer vil speile de som brukes i planleggingen før behandling, inkludert godkjenning av ansvarlige leger og medisinskfysikere. Tidsmålinger vil bli registrert på hvert trinn i arbeidsflyten for å tjene som grunnsannhetsdata for den retrospektive fasen.

I den retrospektive evalueringen vil forskerne vurdere ytelsen til en CBCT-basert ART-arbeidsflyt. I stedet for en gjentatt 4DCT vil daglige CBCT-bilder – innhentet rutinemessig for posisjonsverifisering – bli brukt. CBCT-bildekvalitet for stråleterapiplanlegging vil bli verifisert og konvertert til en syntetisk CT ved hjelp av dedikert CE-merket programvare (MIM®). Syntetisk CT-generering forbedrer nøyaktigheten til dosberegninger. Automatisk OAR-konturering ved bruk av Syngo.via® og MIM® vil deretter bli utført, etterfulgt av manuell svulstavgrensning. Påfølgende behandlingsplanlegging vil igjen bli utført ved bruk av RapidPlan®. Denne prosessen vil evaluere i hvilken grad CBCT eller syntetisk CT kan støtte adaptiv behandlingsplanlegging. Som i den prospektive fasen vil tidsregistrering forekomme på alle arbeidsflyttrinn.