Η PET-CT ζηνλ ζρεδηαζκό ηεο Αθηηλνζεξαπείαο ηνπ πλεύκνλνο

Transcript

1 Η PET-CT ζηνλ ζρεδηαζκό ηεο Αθηηλνζεξαπείαο ηνπ πλεύκνλνο Παληειήο Καξαΐζθνο Αναπλ. Καθηγητής Ιατρικής Φσσικής, Ιατρική Στολή, ΕΚΠΑ Σσνεργάτης Ακτινουσσικός, Τμήμα Ιατρικής Φσσικής, Δ.Θ.Κ.Α. ΥΓΕΙΑ

2 Σςμβολή ηηρ PET-CT ζηελ αληηκεηώπηζε ηνπ θαξθίλνπ ηνπ πλεύκνλνο Διάγνωζη / Σηαδιοποίηζη Θεπαπεία Ανηαπόκπιζη / Παπακολούθηζη 60% ησλ αζζελώλ κε θαξθίλν ηνπ πλεύκνλα ζα ππνβιεζνύλ ζε αθηηλνζεξαπεία ε απνηειεζκαηηθόηεηα ηεο αθηηλνζεξαπείαο εμαξηάηαη ζεκαληηθά από ηε δόζε αθηηλνβνιίαο

3 Η αθηηλνζεξαπεία απνζθνπεί ζηελ ελαπόζεζε, κε ηε ρξήζε δέζκεο αθηηλνβνιίαο πςειήο ελέξγεηαο (ζσκαηηδηαθήο ή ειεθηξνκαγλεηηθήο), ηθαλήο δόζεο ζηνλ όγθν-ζηόρν ώζηε λα ππάξμεη αλαζηνιή ηεο αλάπηπμεο ηνπ όγθνπ θαη ηεο πεξαηηέξσ δηαίξεζεο ησλ θπηηάξσλ θαη εληέιεη πιήξεο θαηαζηξνθή ηνπο. Από ηελ άιιε κεξηά, νη αθηηλνβνινύκελνη όγθνη (θαξθηληθνί ή θαη θαινήζεηο) γεηηληάδνπλ ζπλήζσο κε πγηείο ηζηνύο νη νπνίνη πξέπεη λα πξνζηαηεπηνύλ (θπξίσο όζνη είλαη αθηηλνεπαίζζεηνη). Τα παξαπάλσ δεκηνπξγνύλ κία ζύλζεηε θαηάζηαζε όπνπ αθελόο απαηηείηαη κεγηζηνπνίεζε ηεο ελαπνηηζέκελεο δόζεο ζε κία πεξηνρήζηόρν ζην ζώκα ηνπ αζζελνύο κε ζθνπό ηνλ ηνπηθό έιεγρν ηεο λόζνπ, αθεηέξνπ δε ειαρηζηνπνίεζε ηεο δόζεο ζε γεηηνληθέο δνκέο, έηζη ώζηε ε πηζαλόηεηα θιηληθά ζεκαληηθήο βιάβεο, ιόγσ ζαλάησζεο θπηηάξσλ πγηνύο ηζηνύ ζε απηέο, λα δηαηεξεζεί ζε απνδεθηό επίπεδν.

4 Οη ζύγρξνλεο ηερληθέο αθηηλνζεξαπείαο ραξαθηεξίδνληαη από ηνλ πιήξε έιεγρν ηνπο από εμειηγκέλα ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα ζε όια ηα ζηάδηα ηνπο πνπ επηηξέπνπλ ηελ ρνξήγεζε κε αθξίβεηα πςειώλ ρσξηθώλ βαζκίδσλ δόζεο θαη ζύλζεησλ θαηαλνκώλ ζηόρνο είλαη ε αύμεζε ηεο απνξξνθνύµελεο δόζεο από ηνλ όγθν κε ζθνπό ηνλ ηνπηθό έιεγρν ηεο λόζνπ, µε παξάιιειε κεγηζηνπνίεζε ηεο πξνζηαζίαο ησλ παξαθείµελσλ πγηώλ ηζηώλ γηα ηελ απνθπγή παξελεξγεηώλ

5 Κιαζηθή Αθηηλνζεξαπεία Σύκκνξθε 3D Αθηηλνζεξαπεία (3D CRT) Σύκκνξθε Αθηηλνζεξαπεία κε Πεδία Αθηηλνβνιίαο Δηακνξθσκέλεο Έληαζεο (IMRT) (From: Steve Webb, Intensity- Modulated Radiation Therapy, IoP publishing, 2001)

6

7 Σύμμορθη ακηινοθεραπεία 3 διαζηάζεων (3 Dimensional Conformal RadioTherapy 3D CRT): Eπηηπγράλεη λα πξνζαξκόζεη ηε πεξηνρή πςειήο δόζεο ζηνλ αθξηβώο θαζνξηζκέλν όγθν ζηόρν πεξηνξίδνληαο ηαπηόρξνλα ηε δόζε ζηνπο παξαθείκελνπο πγηείο ηζηνύο. Xξεζηκνπνηoύληαη πνιιαπιά πεδία αθηηλνβνιίαο νκνηόκνξθεο έληαζεο, ην ζρήκα ησλ νπνίσλ είλαη ηέηνην πνπ λα πξνζαξκόδεηαη ζηνλ όγθν.

8 IMRT

9 Παξά ηελ εμέιημε ησλ ηερληθώλ αθηηλνζεξαπείαο >50% ησλ αζζελώλ κε θαξθίλν ηνπ πλεύκνλα θαηαιήγνπλ από ηελ αζζέλεηά ηνπο κε ηελ ηνπηθή ππνηξνπή λα είλαη ζύλεζεο θαηλόκελν ιόγσ: αλεπαξθνύο ζηαδηνπνίεζεο ζε ζρέζε κε ιεκθαδεληθή ή/θαη κεηαζηαζηηθή λόζν αλεπαξθνύο θαζνξηζκνύ ηνπ όγθνπ-ζηόρνπ πξνο αθηηλνβόιεζε είηε εμαηηίαο κε θαζνξηζκνύ ιεκθαδεληθήο λόζνπ είηε εμαηηίαο αλαθξηβνύο θαζνξηζκνύ ησλ νξίσλ ηνπ όγθνπ αλεπαξθνύο δόζεο αθηηλνβνιίαο (ζε ζρέζε θαη κε ηελ αληνρή ηνπ όγθνπ ζηόρνπ θαη ησλ πγηώλ ηζηώλ-νξγάλσλ).

10

11 3D-CRT IMRT/VMAT V 20 : πνζνζηό όγθνπ πγηνύο κέξνπο πλεπκόλσλ (πλεύκνλεο - PTV) πνπ ιακβάλεη δόζε > 20 Gy. V 20 < 22% : θαζόινπ πλεπκνλίηεδα 22% <V 20 < 31% : 8 % Grade 2 πλεπκνλίηεδα V 20 > 40% : 23 % Grade 3-5 πλεπκνλίηεδα

12 Ιδαληθό παξάδεηγκα θιαζκαηνπνηεκέλεο ρνξήγεζεο αθηηλνζεξαπείαο όπνπ παξνπζηάδνληαη ηα απνηειέζκαηα α) ζηνλ όγθν (αξηζηεξά) θαη β) ζηα πγηή θύηηαξα (δεμηά)

13 3D-CRT V 20 : πνζνζηό όγθνπ πγηνύο κέξνπο πλεπκόλσλ (πλεύκνλεο - PTV) πνπ ιακβάλεη δόζε > 20 Gy. V 20 < 22% : θαζόινπ πλεπκνλίηεδα 22% <V 20 < 31% : 8 % Grade 2 πλεπκνλίηεδα V 20 > 40% : 23 % Grade 3-5 πλεπκνλίηεδα

14 Σηεπεοηακηική Ακηινοσειποςπγική / Ακηινοθεπαπεία : Σε αληίζεζε κε ηηο ζπκβαηηθέο θιαζκαηνπνηεκέλεο αθηηλνζεξαπεπηηθέο ηερληθέο, ζηελ ζηεξενηαθηηθή αθηηλνρεηξνπξγηθή απνδίδεηαη πνιύ πςειή δόζε ζε κία θαη κόλν ζπλεδξία ή ζε πνιύ κηθξό (2-5) αξηζκό ζπλεδξηώλ Η πξνζηαζία ησλ πγηώλ ηζηώλ πνπ επηηπγράλεηαη κε ηελ θιαζκαηνπνίεζε ηεο δόζεο θαηά ηε ζπκβαηηθή αθηηλνζεξαπεία, πξέπεη λα αληηζηαζκηζηεί κε απόδνζε πνιύ ρακειώλ δόζεσλ ζηνπο πγηείο ηζηνύο πνπ γεηηνλεύνπλ κε ηνλ όγθν-ζηόρν. Απηή ε βαζηθή πξνϋπόζεζε απαηηεί κεγάιε αθξίβεηα ζηνλ θαζνξηζκό ηνπ όγθνπ ζηόρνπ θαη ζηε ρνξήγεζε ηεο δόζεο

15 PET/CT ζηο ζσεδιαζμό ακηινοθεπαπείαρ Η ρξήζε ηεο FDG-PET/CT έρεη απνδεηρζεί όηη έρεη ζεκαληηθό ξόιν ζηελ επηινγή ησλ αζζελώλ γηα ξηδηθή αθηηλνζεξαπεία ζην κε κηθξνθπηηαξηθό θαξθίλν ηνπ πλεύκνλα Η ρξήζε ηεο PET/CT ζην ζρεδηαζκό αθηηλνζεξαπείαο απμάλεη ηελ αθξίβεηα θαη κεηώλεη ηε κεηαβιεηόηεηα κεηαμύ παξαηεξεηώλ όζνλ αθνξά ηνλ θαζνξηζκό ηνπ όγθνπ ζηόρνπ θαη ηεο πεξηνρήο αθηηλνβόιεζεο (reduces the risk of the geographic error, particularly in outlining the mediastinallymph nodes, but also in distinguishing the tumour from the surrounding pulmonary atelectasis) H PET/CΤ δηαθνξνπνηεί ην ζρεδηαζκό αθηηλνζεξαπείαο θαη πξνθαιεί αιιαγέο ζηνλ όγθν-ζηόρν ζε πεξίπνπ 30 50% ησλ αζζελώλ Bradley et al. Impact of FDG-PET on radiation therapy volume delineation in nonsmall-cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2004;59(1):78-86.

16 Σρεδηαζκόο αθηηλνζεξαπείαο Αμνληθή ηνκνγξαθία Aλαηνκηθή πιεξνθνξία κε ρσξηθή αθξίβεηα Πιεξνθνξία αιιειεπίδξαζεο αθηηλνβνιίαο κε ύιε (HU / electron density) Μεησκέλε αληίζεζε καιαθώλ ηζηώλ εηδηθά ζε πεξηπηώζεηο ζηηο νπνίεο δνκέο καιαθώλ κνξίσλ γεηηληάδνπλ (MRI) Έιιεηςε ιεηηνπξγηθήο πιεξνθνξίαο / απεηθόληζεο (PET)

17 Kαθοπιζμόρ ζηόσος και κπίζιμων οπγάνων Gross tumor volume (GTV): νξαηή καθξνζθνπηθή λόζνο Clinical target volume (CTV): ππν-θιηληθή κηθξνζθνπηθή λόζνο Planning target volume (PTV)

18 In patients with NSCLC, PET has been shown to define the target volume more accurately and may lead to a more consistent definition of the GTV Caldwell et al. Observer variation in contouring gross tumour volume in patients with poorly defined non-small cell lung tumours on CT: the impact of 18FDG-hybrid PET fusion Int J Radiat Oncol Biol Phys 2001; 51:

19

20 Ακινηηοποίηζη πνεύμονα PET / CT

21 Εςθςγπάμμιζη και ζύνηηξη ιαηπικών εικόνων Εςθςγπάμμιζη ιαηπικών εικόνων θαιείηαη ε ρσξηθή ηνπνζέηεζε δύν ζπλόισλ δεδνκέλσλ θαηά ηέηνην ηξόπν ώζηε νη δνκέο πνπ είλαη θνηλέο ζε απηά λα ζπκπίπηνπλ Σύνηηξη ιαηπικών εικόνων θαιείηαη ν ζπλδπαζκόο ηεο θνηλήο πιεξνθνξίαο κεηά ηελ επζπγξάκκηζή ζε κηα εηθόλα πνπ πξνζθέξεη ηε κέγηζηε δπλαηή δηαγλσζηηθή πιεξνθνξία

22 Σπληειεζηεο Ακνηβαίαο Πιεξνθνξίαο (mutual information) (0,0) Ο Σπληειεζηήο Ακνηβαίαο Πιεξνθνξίαο ρξεζηκνπνηεί ηελ έληαζε ηνπ ζήκαηνο ζηηο δύν εηθόλεο γηα ηελ επζπγξάκκηζή ηνπο. Η ζπλάξηεζε ηαηξηάζκαηνο παίξλεη ηε κέγηζηε ηηκή όηαλ νη δύν εηθόλεο επζπγξακκίδνληαη θαη νη θνηλέο δνκέο ζπκπίπηνπλ.

23 Σπληειεζηήο Ακνηβαίαο Πιεξνθνξίαο (mutual information) Kessler M, Image registration and data fusion in radiation therapy, BJR 79, S (2006)

24 Planning CT PET / CT PET / CT Planning CT PET / CT PET / CT

25 PET/CT image registration uncertainty Misregistration between PET and CT in a patient with a right upper lung lesion. The total error in the registration was 9.7 mm Cohade et al, PET/CT: accuracy of PET and CT spatial registration of lung lesions, Eur J Nucl Med Mol Imaging May;30(5):721-6.

26 PET could help discriminate collapsed lung from tumor and reduces inter-observer variation PET/CT based target volume delineations are on average smaller than their non-pet counterpoints, thereby reducing the dose to normal structures. This may open the possibility of dose escalation. Any patient considered for radical radiotherapy should have had a staging PET/CT.

27 images from a staging PET/CT scan can be visually correlated with the RTP CT to identify areas of disease for inclusion within the treatment volume the best available option is to acquire a PET/CT scan exclusively for the purpose of RTP in treatment position. the time interval between any imaging used for the purposes of radiotherapy target volume delineation and the radiotherapy treatment delivery should be as short as possible (<4 weeks).

28 It is recommended that a radiation oncologist (RO) and a nuclear medicine physician (NMP) / PET radiologist are both involved where PET is used for target volume delineation Where the PET/CT used for interpretation has not been acquired in the treatment planning position and is only visually compared with a 3D radiotherapy planning CT, PET should only be used to identify those tissues which contain tumor. The RTP CT should be used when delineating the edge of the GTV and lymph nodes 4D PET/CT imaging may provide more accurate SUV quantification for moving lung cancer and has implications for auto-contouring which may lead to new methods of PET based target volumes.

29

30 Access to functional imaging with PET/CT can be considered standard of care in the Netherlands. PET/CT was available for radiotherapy purposes to 94% of centers (67% in the treatment position)

31

32 Current trends and future perspectives and directions Biological target volume: biologic targeting to determine tumour subvolumes with different biological characteristic and different radiation dose to obtain better tumour control. Integrated Boost techniques

33 Future trends and directions Biological target volume: biologic targeting to determine tumour subvolumes with different biological characteristic and different radiation dose to obtain better tumour control. Integrated Boost techniques 4D-PET/CT information may be the best approach for target delineation in lung cancers (SUV quantification, GTV delineation, attenuation correction accuracy) Sindoni et al, Usefulness of four dimensional (4D) PET/CT imaging in the evaluation of thoracic lesions and in radiotherapy planning: Review of the literature, Lung Cancer. 2016, 78-86

34 Future trends and directions Towards Biological Target Volumes Definition for Radiotherapy Treatment Planning: Quo Vadis PET/CT? Devic, J Nucl Med Radiat Ther 2013, 4:3

35 Future trends and directions Adaptive radiotherapy: there is a significant decrease in tumor size and FDG activity after radiation dose of 45 Gy (tumor volume reduces significantly more on FDG PET than on CT at Gy) thus we could adapt targeting to the decreased tumor defined on FDG- PET/CT after 45 Gy with a fixed V20Gy in lung while allowing remarkable escalation of total dose to the tumor Maximum standardized uptake value on FDG-PET is a strong predictor of overall and disease-free survival for NSCL cancer patients after SBRT (Kong et al, Radiation dose effect in locally advanced non-small cell lung cancer, J Thorac Dis Apr;6(4): Review)

36 Future trends and directions Pre-SBRT primary tumour SUVmax may be prognostic for the outcome of patients with NSCLC treated with SBRT. Further individual data-based analyses and prospective studies are warranted to confirm the prognostic value of FDG uptake in early-stage NSCLC receiving SBRT and investigate the feasibility of PET/CT imaging-guided treatments. Dong M et al, Prognositc significance of SUVmax on pretreatment 18F-FDG PET/CT in early-stage non-small cell lung cancer treated with stereotactic body radiotherapy: A meta-analysis, Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology, 2017 SUVmaxs of (18)F-FDG PET/CT could detect local recurrence after SBRT for localized NSCLC Takeda et al, Evaluation for local failure by 18F- FDG PET/CT in comparison with CT findings after stereotactic body radiotherapy (SBRT) for localized non-small-cell lung cancer, Lung Cancer Mar;79(3):248-53

37 MRI accelerator MRI guided radiation therapy

38 Συμπεράςματα Η PET/CT μπορεί να ςυμβάλει ςημαντικά ςτη βελτιςτοποίηςη τησ ακτινοθεραπείασ και ςτο ςχεδιαςμό των όγκων ςτόχων και των κρίςιμων οργάνων Σε ςυνδυαςμό με τισ ςφγχρονεσ τεχνικζσ ακτινοθεραπείασ μπορεί να οδηγήςει ςτην δυνατότητα αφξηςησ τησ δόςησ ακτινοβολίασ ςτουσ αςθενείσ με καρκίνο του πνεφμονα Στο μζλλον μπορεί να ςυμβάλλει ςημαντικά ςτη χρήςη βιολογικών όγκων ςτόχων και ςτην ανάδειξη περιοχών με διαφορετική αντοχή/ευαιςθηςία ςτην ακτινοβολία (dose painting)

39

40