Avaliação de Plano Baseado em DMH e Otimização Inversa em Radioterapia

Os pacientes com câncer continuam a representar uma população de doenças desafiadora, que enfrenta um prognóstico bastante ruim com o planejamento atual do tratamento e as práticas de entrega. Locais para um potencial escalonamento de dose e/ou maior preservação de tecido saudável, por meio de abordagens terapêuticas inovadoras para esses pacientes, são claramente necessários. O planejamento de tratamento de radioterapia de última geração baseia-se no paradigma dose-volume-histograma (DVH), onde doses para volumes fracionários (mais frequentemente) ou absolutos de estruturas anatômicas são empregadas tanto na otimização quanto no processo de avaliação do plano. Tem sido argumentado, no entanto, que os efeitos da dose administrada parecem estar mais intimamente relacionados à toxicidade do tecido saudável (e, portanto, aos resultados clínicos) quando os histogramas de massa de dose (DMHs) são considerados na avaliação do plano de tratamento.

Os investigadores propõem a incorporação de informações de massa e densidade explicitamente nas funções de custo do processo de otimização inversa, mudando assim do paradigma de planejamento de tratamento de DVH para DMH. Esta nova otimização de radioterapia modulada de intensidade baseada em DMH (IMRT) visa a minimização de doses de radiação para uma certa massa, em vez de um volume, de tecido saudável. A hipótese de trabalho dos investigadores é que a otimização do DMH reduzirá substancialmente as doses em tecidos saudáveis. Em certos casos, com doença extensa e difícil de tratar, doses mais baixas para tecido saudável podem ser usadas para escalonamento de dose isotóxica, o que pode resultar em um aumento na probabilidade estimada de controle locorregional do tumor.

Para testar a hipótese do estudo, os investigadores perseguirão os seguintes objetivos específicos:

• (1) Desenvolver a estrutura teórica e computacional da otimização IMRT baseada em DMH. Essa estrutura incorporará IMRT 3D e 4D, bem como planejamento de arco modulado volumétrico 3D (VMAT) para diferentes locais anatômicos.
• (2) Investigar diferentes formas paramétricas para funções de otimização DMH. O objetivo final seria a minimização simultânea de doses de tecidos saudáveis ​​e/ou escalonamento de doses terapêuticas, sem violar as tolerâncias dosimétricas estabelecidas para estruturas anatômicas saudáveis.
• (3) Implementação prática e aplicação deste novo paradigma de otimização, onde serão realizados ensaios clínicos virtuais para coortes de casos de câncer de pulmão, cabeça e pescoço e próstata.

A significância estatística das melhorias dosimétricas de otimização de DMH em relação à otimização de DVH padrão de tratamento será quantificada. A coleta prospectiva de dados de TC 3D e 4D será usada para estudar as interações entre as alterações de tendência temporal do tumor e os resultados de otimização baseados em DMH. Os dados da TC 4D também serão usados ​​para investigar e quantificar a correlação entre os desfechos baseados em DMH e a perda da função pulmonar durante e após o tratamento com radioterapia. A capacidade de entrega (com o equipamento de tratamento de radioterapia existente) dos planos 3D VMAT e 3D/4D IMRT dos investigadores será verificada experimentalmente, abrindo caminho para o início de ensaios clínicos.