Алгоритмы искусственного интеллекта для автоматизации TMI путем оптимизации VMAT с использованием WB-CT/MRI и синтетического WB-CT — проект AuToMI (AuToMI)

Было показано, что полное облучение тела (TBI) помогает в обеспечении иммуносупрессии, что облегчает принятие донорского трансплантата. Более того, ЧМТ играет роль в уничтожении злокачественных клеток, а также может истощать нормальные гемопоэтические стволовые клетки, тем самым помогая донорским клеткам репопуляции костного мозга (КМ). Рандомизированные испытания показали, что режимы кондиционирования до ТКМ, включая ЧМТ, обеспечивают более высокие показатели выживаемости, чем режимы только химиотерапии.

Мишень ЧМТ представлена ​​всем костным мозгом и, в конечном счете, всей лимфатической системой, печенью, селезенкой. Обычно используется очень простая геометрия: пациент располагается на специальной кушетке на расстоянии 3-4 метров от линейного ускорителя, чтобы полностью покрыть цель одним лучом, избегая пересечений поля.

Увеличение ожидаемой продолжительности жизни выявило возникновение важных токсических эффектов из-за полных доз, полученных органами риска (OAR), и это ограничило использование ЧМТ, как указано в рекомендациях ILGROG 2018 года. Поэтому многие группы исследовали возможность применения сложных методов снижения дозы на здоровые ткани при одновременном увеличении дозы на костный мозг. Эти новые подходы направлены на создание тотального облучения костного мозга (лимфатических узлов) (TMI/TMLI), максимально щадящего нескелетные и нелимфоидные структуры.

Предварительные клинические данные исследований фазы I/II поддерживают использование TMI/TMLI как часть кондиционирования для ТКМ у пациентов с рецидивирующим рефрактерным острым лейкозом и множественной миеломой. Тем не менее, внедрение TMI/TMLI по-прежнему очень ограничено несколькими квалифицированными больницами из-за чрезвычайной сложности планирования, которое требует много дней.

Оценка ТМИ/ТМЛИ с объемно-модулированной дуговой терапией (VMAT) была начата в нашем институте в 2009 году, и мы пролечили около 90 пациентов за 10 лет.

Для VMAT-TMI/TMLI требуется несколько дуг из изоцентров с разными положениями, чтобы полностью охватить длину пациента. Следовательно, необходимо управлять многими полевыми соединениями между дугами с разными изоцентрами. Кроме того, длина КТ не позволяет получить изображение пациента за одно сканирование КТ. Две серии CT должны быть приобретены и совместно зарегистрированы.

Фактически время, необходимое для оптимизации плана TMI/TMLI, составляет 10 дней. Поэтому имитационную компьютерную томографию (КТ) проводят за много дней до ТКМ. Кроме того, лимфатические узлы определяются только на КТ-снимках.

Алгоритмы искусственного интеллекта (ИИ) глубокого обучения (ГО) в медицинской визуализации и RT быстро расширяются. DL сосредоточился на обнаружении поражений и классификации путем извлечения признаков. Сегментация изображений с использованием полностью сверточной сети (FCN), целостной вложенной сети (HNN) или других настраиваемых сетевых архитектур была реализована во многих регионах.

За последние десятилетия увеличилось использование магнитно-резонансной томографии (МРТ) для поддержки ЛТ. МРТ обеспечивает превосходную визуализацию мягких тканей, что может улучшить четкость цели. Контурирование лимфатических узлов на основе МРТ приведет к уменьшению мишени, что позволит лучше щадить здоровые ткани. Более того, МРТ значительно снижает изменчивость контуров между наблюдателями и внутри них. С этой целью были разработаны МРТ-консоли нового поколения с увеличенным диаметром отверстия, плоскими столешницами и специальными протоколами визуализации с уменьшенным искажением изображения до <1 мм. Кроме того, недавно разработанные 3D-последовательности с градиентным эхом и специальные катушки можно использовать для получения изображений МРТ всего тела в течение нескольких минут. Кроме того, синтетическая КТ из МРТ была предложена и внедрена в некоторых регионах (т.е. головной мозг и простата), чтобы заменить КТ для получения информации об электронной плотности для расчета планирования дозы.