ИИ для лечения рака головы и шеи с помощью адаптивной радиотерапии (RadiomicART) (RadiomicArt)

Плоскоклеточная карцинома головы и шеи (HNSCC) характеризуется заболеваемостью в Европе 140 000 новых случаев в год с показателями выживаемости через 5 лет от 25 до 65%.

Современные алгоритмы клинического ведения пациентов с ПРГШ включают использование хирургического вмешательства и/или лучевой терапии в зависимости от стадии заболевания на момент постановки диагноза. Радикальная лучевая терапия (ЛТ), отдельно или в сочетании с системной терапией, представляет собой эффективный вариант лечения в соответствии с международными рекомендациями.

Несмотря на последние технологические достижения в области лучевой терапии, примерно у 30-50% пациентов после первичного лечения рака головы и шеи развивается местно-регионарная недостаточность. Более того, хотя разработка методов лучевой терапии с модулированной интенсивностью (IMRT) и объемно-модулированной дуговой терапии (VMAT) позволила снизить дозу на здоровые ткани, радиационная токсичность по-прежнему представляет собой актуальную проблему, влияющую на качество жизни больных раком. даже в течение длительного времени после лечения.

Непрерывные усилия персонализированной медицины направлены на улучшение результатов лечения пациентов как с точки зрения контроля над заболеванием, так и с точки зрения токсичности. Усовершенствованные методы визуализации, по-видимому, играют важную роль в индивидуальной настройке лучевой терапии, как показано на примере использования адаптивной лучевой терапии (АРТ) и радиомикроскопии.

Под ВРТ исследователи подразумевают адаптацию объемов опухоли и окружающих органов риска (ОАР) к усадке и истощению пациента во время лечения ЛТ.

В литературе последних лет показано, что к концу лечения ЛТ уменьшение размеров опухоли может достигать 70%, а в то же время ОАР, такие как околоушные железы, могут уменьшаться в размерах на 7-70%. Эти изменения, если их не принять во внимание, могут привести к неожиданной доставке более низкой дозы на опухоль и более высокой дозе ОАР по сравнению с запланированной.

Адаптивная лучевая терапия (АРТ) включает в себя методы, которые позволяют получить информацию об анатомических вариациях, специфичных для пациента, с помощью радиотерапии под визуальным контролем (IGRT) для обратной связи в плане и оптимизации доставки дозы во время курса лечения. Сохраняющимся самым слабым звеном в цепи лечения для лучевой терапии остается идентификация цели под руководством врача.

По сравнению с КТ или КЛКТ, МРТ обеспечивает превосходное определение мягких тканей без связанного с этим радиационного риска. МРТ выявляет мишени крупнее, чем на КТ, потому что опухоль, которая в противном случае была бы пропущена, теперь видна; однако чаще всего сообщается, что мишени меньшего размера, когда они очерчены на МРТ. Полученная в результате МРТ мишень меньшего размера улучшает терапевтическое соотношение, что позволяет увеличивать дозу. Доступность «функциональных» последовательностей МРТ обещает, что геометрическая адаптация может быть дополнена биологической адаптацией. Диффузионно-взвешенная визуализация (DWI) — это метод функциональной визуализации, зависящий от случайного движения молекул воды для создания контраста изображения. Поскольку опухоли обычно имеют большую клеточность, чем нормальные ткани, они демонстрируют более высокую интенсивность сигнала, то есть ограниченную диффузию на МРТ. Это отражается в низком среднем значении кажущегося коэффициента диффузии (ADC). Это может предоставить как качественную, так и количественную информацию. Изменение ADC использовалось для определения раннего ответа на лечение и для прогнозирования местного рецидива. Таким образом, бортовой DWI может выявить ранние неответчики, которым может помочь изменение подхода к лечению.

Радиомика – это извлечение количественных признаков из медицинских изображений для характеристики патологии или гетерогенности опухоли. Рентгенологические характеристики, извлеченные из медицинских изображений, можно использовать в качестве входных характеристик для создания модели машинного обучения, способной предсказывать выживаемость, и направлять лечение благодаря ее прогностической ценности с точки зрения персонализации терапии.

Ранее мы оценили в ретроспективном исследовании качественный анализ рентгенологических характеристик опухолевых тканей головы и шеи, чтобы определить прогностическую сигнатуру биологических характеристик опухоли. Исследователи разделили пациентов с ПРГШ в соответствии с наиболее значимыми рентгенологическими признаками на группы высокого и низкого риска рецидива и выживаемости после радиохимиотерапии.

Комбинация ВРТ и радиометрического анализа потенциально может рассматриваться как дальнейший шаг вперед в персонализации лечения онкологических заболеваний, в частности лучевой терапии. По этой причине исследователь разработал настоящий исследовательский проект с целью проспективной оценки основанного на машинном обучении радиомикроскопического подхода к прогнозированию исхода и токсичности пациентов с ПРГШ, получавших АРТ, с помощью КТ, МРТ и ПЭТ-сканирования.