Effektiviteten av samtida offline adaptiv strålterapi för lungcancer (ECLAIR)

Lungcancer är en av de vanligaste cancerformerna globalt och har den högsta dödligheten. Icke-småcellig lungcancer (NSCLC) är den dominerande formen och utgör mer än 85 % av fallen. Eftersom symtom ofta uppträder sent har många patienter lokalt avancerad sjukdom (LA-NSCLC) vid diagnos. Hörnstenen i behandlingen av icke-resekabel LA-NSCLC består av en kombination av systemisk terapi och strålbehandling följt av immunterapi.

Strålbehandlingen föregås av en arbets- och tidskrävande förberedelseprocess. Denna process kräver först diagnostisk avbildning, såsom PET-CT, följt av behandlingsplaneringsavbildning med en specialiserad andningsstyrd fyrdimensionell (4D) planerings-CT. Därefter måste tumören och omgivande riskorgan (OAR) kontureras och granskas oberoende av strålterapeuter enligt internationellt rekommenderade riktlinjer. Kommersiella konvolutionella neurala nätverk (CNN) används för närvarande för att stödja denna kontureringsprocess. Dessa modeller utför voxelvis klassificering för att märka anatomiska strukturer baserat på tidigare träningsdata. En allmänt använd kommersiell CE-märkt applikation för OAR-konturering är Syngo.via®.

Efter konturering utförs dosimetrisk behandlingsplanering. Planskapandet börjar med ett optimeringssteg följt av en dosberäkning, med målet att uppnå en acceptabel balans mellan måltäckning och OAR-skydd. Ett vanligt använt CE-märkt kunskapsbaserat planeringsverktyg som effektiviserar denna process är RapidPlan®. Detta system ger uppskattningar av uppnåeliga dosfördelningar och vägleder dosimetriker och medicinfysiker mot generering av högkvalitativa planer. Alla förberedande steg utförs på planerings-CT:n, som endast representerar ett enda anatomiskt ögonblick i tiden.

När förberedelserna är klara börjar strålbehandlingsförloppet. Behandlingar ges dagligen under en period på upp till sju veckor. Under denna tidsram kan både tumör- och intratorakala anatomiska förändringar ske, vilket gör att de initiala konturerna och behandlingsplanen inte längre matchar patientens anatomi på behandlingsdagen. Adaptiv strålbehandling (ART), där den ursprungliga planen modifieras som svar på anatomiska förändringar, kan därför vara fördelaktig. Kliniska studier har visat att patienter med NSCLC kan dra nytta av frekventa behandlingsplananpassningar vid tumörregression eller intratorakala förskjutningar under behandlingsförloppet. Förbättringar i progressionsfri överlevnad och total överlevnad har rapporterats, och rutinmässig offline-ART mitt i behandlingen rekommenderas för LA-NSCLC.

Trots bevisen kommer dock ett mycket begränsat antal patienter att få adaptiv strålbehandling. Det omfattande arbetet som är förknippat med konturering och behandlingsplanering kvarstår som ett stort hinder för bred implementering av ART för alla berättigade patienter.

Flera moderna verktyg har potential att påskynda den adaptiva processen. I föreliggande studie avser forskarna att prospektivt utföra behandlingsanpassningar mitt i behandlingen hos 30 patienter med LA-NSCLC. Dessa patienter kommer att genomgå en upprepad planerings-CT följt av förnyad konturering och behandlingsplanering, vilket speglar arbetsflödet före behandling. Detta tillvägagångssätt möjliggör en initial utvärdering av tids effektiviteten hos moderna konturerings- och planeringsverktyg i en adaptiv miljö. Alla använda verktyg är CE-märkta och tillämpas för närvarande som en del av standard klinisk praxis på den initiala planerings-CT:n. Kvalitetskontroller och manuella granskningar av medicinfysiker och läkare kommer att vara identiska med procedurerna före behandling. För inkluderade patienter tar den resulterande behandlingsplanen hänsyn till anatomiska förändringar och kan förbättra tumörtäckning och OAR-skydd.

En retrospektiv fas kommer att inledas efter avslutad behandling. Denna fas kommer att undersöka genomförbarheten av att införliva modern positionsverifieringsavbildning – nämligen konstråls-CT (CBCT) – som ett ersättningsalternativ till upprepade planerings-CT. Om genomförbart skulle upprepad 4DCT-inhämtning kunna undvikas, vilket skonar patienter från ytterligare avbildningsdoser och minskar bördan av extra möten. Det kommer att vara avgörande att avgöra om nuvarande konturerings- och planeringsverktyg effektivt kan tillämpas på CBCT-data. Det prospektiva arbetsflödet som beskrivs ovan kommer att fungera som referens för tids effektivitet samt konturerings- och planeringskvalitet. Denna jämförelse kommer att hjälpa till att avgöra om övergången från upprepade 4DCT till CBCT inom ett ART-arbetsflöde är genomförbar och fördelaktig.

I det prospektiva ART-arbetsflödet kommer den upprepade 4D-planerings-CT:n att inhämtas, följt av automatiserad OAR-konturering med Syngo.via® och manuell avgränsning av tumörläser. Behandlingsplanering kommer sedan att utföras med RapidPlan®, vilket förbättrar optimering och minskar variation mellan observatörer. Om den resulterande anpassade planen ger en dosimetrisk fördel kommer den att implementeras för resten av strålbehandlingsförloppet. Planverifieringsprocedurer kommer att spegla de som används i planering före behandling, inklusive godkännande av ansvariga läkare och medicinfysiker. Tidsmätningar kommer att registreras vid varje steg i arbetsflödet för att fungera som grundsanningsdata för den retrospektiva fasen.

I den retrospektiva utvärderingen kommer forskarna att bedöma prestandan hos ett CBCT-baserat ART-arbetsflöde. Istället för en upprepad 4DCT kommer dagliga CBCT-bilder – som inhämtas rutinmässigt för positionsverifiering – att användas. CBCT-bildkvalitet för strålbehandlingsplanering kommer att verifieras och omvandlas till en syntetisk CT med specialiserad CE-märkt programvara (MIM®). Generering av syntetisk CT förbättrar noggrannheten i dosberäkningar. Automatiserad OAR-konturering med Syngo.via® och MIM® kommer sedan att utföras, följt av manuell tumöravgränsning. Efterföljande behandlingsplanering kommer återigen att utföras med RapidPlan®. Denna process kommer att utvärdera i vilken utsträckning CBCT eller syntetisk CT kan stödja adaptiv behandlingsplanering. Som i den prospektiva fasen kommer tidsregistrering att ske i alla arbetsflödessteg.