Strålbehandling för patienter med lungcancer kan vara mindre giftig med en funktionell behandlingsplan för undvikande av lungor som styrs av xenonförstärkt ventilations-CT (XeCT). I en klinisk studie vid National Taiwan University Hospital, utvecklade endast 17 % av patienterna strålningspneumonit, den allvarligaste strålningsinducerade biverkningen, en betydande förbättring jämfört med historiska normer.
Kemoradioterapi är den rekommenderade behandlingen för inoperabel eller lokalt avancerad icke-småcellig lungcancer (NSCLC), men toxiciteter från denna behandling är ett betydande problem. Cirka 30 % av patienterna utvecklar grad 2 eller högre strålningspneumonit (lunginflammation), som allvarligt påverkar deras livskvalitet.
För närvarande baseras behandlingsplaneringen för strålbehandling på anatomisk avbildning och utgångspunkten att alla lungvävnader är lika viktiga. Men för lungcancerpatienter med kronisk lungsjukdom kan dosen ges mer exakt baserat på funktionell, snarare än anatomisk, lungvolym – en hypotes som nu undersöks över hela världen.
Huvudsakliga utredare Yu-Sen Huang och Yeun-Chung Chang, också på National Taiwan University College of Medicine, och kollegor testade detta tillvägagångssätt i en fas 2 klinisk prövning av 36 patienter med NSCLC. De undersökte huruvida strålbehandlingsplanering styrd av XeCT, som har visat sig vara genomförbar och säker för att visualisera lungventilation, kunde minska graden av strålningspneumonit av grad 2 eller högre. Tanken är att använda XeCT-bilderna för att minimera stråldosen till regioner av funktionella lungor, samtidigt som strålningsdeposition gynnas i områden med icke-fungerande lungor.
För studien genomgick patienter initialt XeCT och lungfunktionstester före behandling för att fastställa lungventilation. Varje försöksperson hade en oförbättrad baslinje-CT-skanning av hela bröstkorgen, följt av en fem-cyklers andning med ett xenongas-återandningssystem (under vilket de inhalerade en blandning av 30 % icke-radioaktivt xenon och 70 % syre) och sedan en XeCT-skanning under andning -håll i full inspiration. Slutligen inhalerade patienterna 100 % syre under 1 min och genomgick en post-washout XeCT vid full inspiration. Den totala tiden för XeCT-provet var 20–25 minuter.
XeCT-bilderna visade de ventilerade områdena i lungorna förstärkta av xenon i färg, och områden med dålig eller ingen förstärkning som svarta. Efter att ha subtraherat baslinje-CT-bilder från xenon-intvättningsbilderna genererade forskarna xenonförstärkta funktionella lungvolymer och importerade dem till behandlingsplaneringssystemet för registrering med planerings-CT.
Forskarna skapade en standardplan utan hänvisning till XeCT och en funktionell lungundvikande plan (fAP) optimerad för att sänka dosen till funktionell lunga utan att kompromissa med målvolymtäckning och dosbegränsningar för organ-at-risk. De behandlade alla patienter med fAP, med hjälp av intensitetsmodulerad strålbehandling eller volymetrisk-modulerad ljusbågsterapi för att leverera 60 Gy thoraxbestrålning i 30 fraktioner. Patienterna följdes upp med bröst-CT och kliniska undersökningar med 90 dagars intervall.
Skriva i International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, rapporterar forskarna att total funktionell lungsparande var betydligt bättre i fAP-behandlingarna. Den totala funktionella lungvolymen som fick mer än 20 Gy minskade från 23.3 % till 20.6 % och den genomsnittliga lungdosen från 14.3 till 12.4 Gy. Viktigt är att den förväntade risken för grad 2 eller högre strålningspneumonit minskade från 5.7 % till 4.0 %, medan den förväntade risken för att utveckla symptomatisk strålningspneumonit inom sex månader efter behandling minskade från 6.3 % till 4.4 %.
Neuralt nätverk genererar lungventilationsbilder från datortomografi
Fem av de 36 patienterna utvecklade grad 2 strålningspneumonit och en utvecklade grad 3 strålningspneumonit, betydligt lägre än förväntat från historiska kontroller. Det fanns inga toxiska effekter av grad 4 eller högre. Forskarna påpekar dock att fördelen med att ge bättre sparande av den funktionella lungan uppvägdes av en högre maximal dos inom målen och mindre konforma måldosfördelningar.
Trots sina fördelar är XeCT dyrt och begränsad i tillgänglighet och kräver ett starkt samarbete mellan röntgen- och strålonkologiska avdelningar. Forskarna erkänner också att de senaste tekniska framstegen inom modern strålbehandling kan uppväga de förväntade fördelarna med fAP-behandlingar. Men de tror att deras studie ger robusta bevis för fördelen med XeCT-styrt funktionell lungundvikande vid strålbehandling, och fortsätter sin forskning.
