- Klinisches Anwendungspotential - Dr. David Krug RadioOnkologie und Strahlentherapie UniversitätsKlinikum Heidelberg

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1 MR-geführte Strahlentherapie - Klinisches Anwendungspotential - Dr. David Krug RadioOnkologie und Strahlentherapie UniversitätsKlinikum Heidelberg

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3 Gliederung 1. Einführung 2. IGRT mit MRT 3. funktionelle Bildgebung mit MRT 4. Fazit und Ausblick

4 EINLEITUNG

5 Und wer hat s erfunden? Tanderup et al. Radiother Oncol (2010). 94:

6 Moderne Brachytherapie = adaptive, MR-geführte/-geplante Radiotherapie! Keine intrafraktionelle Bewegung (Tumor), CTV = PTV Keine Interferenz zwischen Strahlenquelle und Magnetfeld plan of the day ist Standard Alleinige MRT-Planung möglich (für HDR-BT)

7 Verbesserte CTV-Coverage und OAR-Schonung Tanderup et al. Radiother Oncol (2010). 94:

8 ???

9 Integration des MRT: Keine einfache Aufgabe... Seminars in Radiation Oncology, Ausgabe 24 (2014)

10 Integration des MRT: Keine einfache Aufgabe... Seminars in Radiation Oncology, Ausgabe 24 (2014)

11 IGRT MIT (UND OHNE) MRT

12 Evolution der Strahlentherapie (2008) Entwicklung Strahlentherapie C-Arm Gantries Frühe 1900er C-Arm (diagnostisches Röntgen) CO 60 Clinac 4 EPID 3D Behandlung MLC Serial TomoTherapy (1. kommerzielle IMRT) IMRT CT CBCT geführte IG-IMRT (TomoTherapy) RapidArc IMAT Entwicklung Bildgebung Ring Gantries CT MRI Helical CT Helical Multi slice CT PET/CT in der RT-Planung

13 IGRT beim Prostatakarzinom 127 Pat., Behandlung mit 3D-CRT 78 Gy Quantifizierung des Rektumfüllung Zunehmendes Volumen: biochemische Kontrolle Lokale Kontrolle Rektale Toxizität De Crevoisier et al. IJROBP (2005). 62:

14 Einfache adaptive IGRT hilft! 962 Pat., offline-adaptive IGRT: Standard Planungs-CT Tägliches CT nach den ersten vier 4 Fraktionen Generation eines ITV basierend auf den 5 CT s Kein Einfluss der Rektumfüllung auf biochemische Kontrolle oder Toxizität ITV CTVsv CTVp Park et al. IJROBP (2012). 83:

15 Anatomische Veränderungen während RT im Kopf-Hals-Bereich Therapieansprechen des Primärtumors und der LK-Metastasen Gewichtsverlust Parotiden verlagern sich nach medial Barker et al. IJROBP (2004). 59:

16 ... mit dosimetrischen Folgen! Adaptive Radiotherapie Grégoire et al. Lancet Oncol (2012). 13:e Hansen et al. IJROBP (2006). 64:

17 Status quo: IGRT Varian Varian Siemens Elekta Accuray

18 Status quo: IGRT

19 Status quo: IGRT

20 MR-guidance Studie (DKFZ) Dr. Tilman Bostel, DKFZ

21 MR-guidance Studie (DKFZ) Demonstrate safety and feasibility of MRguided radiotherapy by using an air-bearing transfer system Comparison with the gold standard of CT image guidance Analyze which MR sequences are most suitable Evaluate support and immobilization devices Acquire daily DWI images to find indications of physiological modifications connected to tumor response Acquire perfusion images of cancerous tissues under radiotherapy Assess possibility of using MR-guidance not only for quality assurance of adaptive radiotherapy Bostel et al. Radiat Oncol :12.

22 IGRT mit MRT (1,5 T) MR-Guidance Studie CBCT T2w Fraktion 6 Fraktion 11 Fraktion 16 Dr. Tilman Bostel, DKFZ

23 IGRT mit MRT (0,35 T) 14 Fälle Vergleich CBCT vs. MRT Zielvolumen und OAR Bewertung durch 3 Ärzte Noel et al. Acta Oncol Oct;54(9):

24 Potential der IGRT mit MRT Überlegene Bildqualität (Weichgewebskontrast) Autokonturierung, Gating, Tracking... 4D-Echtzeit-Bildgebung ohne zusätzliche Strahlenbelastung Adaptive Radiotherapie ( plan of the day ) Funktionelle Bildgebung blog.inkyfool.com, Seminars in Radiation Oncology, Ausgabe 24 (2014)

25 Herausforderungen der IGRT mit MRT Bildfusionierung/-registrierung/-deformierung Optimale MRT-Sequenzen Dosisberechnung ohne Elektronendichte/Houndsfield-Einheiten Summierung von Fraktionsplänen Bildqualität in Abhängigkeit der Feldstärke...

26 FUNKTIONELLE BILDGEBUNG MIT MRT

27 Funktionelle Bildgebung ist nicht nur das... Bhatnagar et al. Radiographics (2013). Sterzing et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging (2015)

28 ... sondern auch das... T2 DWI ADC Diffusion-weighted imaging: hohes Signal = hohe Zellularität Apparent diffusion coefficient: hohes Signal = hohe Diffusion Jacobs et al. Ann Surg (2015).

29 ... und das! Dynamic contrast-enhanced MRI (DRE) Intven et al. J Magn Res Imaging (2015).

30 MR-Guidance Studie 70-jähriger Patient mit Analkarzinom ct2 cn3 cm0 BPL Definitive RChT ADC DWI +31% Woche 2 +40% Woche 6 Dr. Tilman Bostel (DKFZ)

31 Potenzial der (seriellen) funktionellen MRT Etablierung neuer prognostischer Faktoren Prädiktion des Therapieansprechens Dosiseskalation Individualisierung von Therapiestrategien Neoadjuvante vs. definitive Therapie (Rektum, Ösophagus...) Salvage-Therapien (Neck Dissection nach RChT) Prädiktion von Toxizität

32 Potenzial der (seriellen) funktionellen MRT Etablierung neuer prognostischer Faktoren Prädiktion des Therapieansprechens Dosiseskalation Individualisierung von Therapiestrategien Neoadjuvante vs. definitive Therapie (Rektum, Ösophagus...) Salvage-Therapien (Neck Dissection nach RChT) Prädiktion von Toxizität

33 Identifikation von non-respondern Rechenbeispiel: R(Ch)T senkt Lokalrezidivrate von 10% auf 5% 20 RT 18 Lokalrezidiv trotz allem Lokalrezidiv verhindert! Prof. Dr. Florian Sterzing

34 Verzicht auf OP bei Respondern? 259 Pat. mit neoadj. RCT (45 Gy + 5-FU/Capecitabine) 31 Pat. wurden nach ccr nicht operiert 94% ct2-3 65% N+ MRT, Endoskopie 8 Wochen nach RCT Alle 4-6 Monate MRT, DRU, Endoskopie, CT Thorax/Abdomen, Tumormarker Propensity score-matching Keine Unterschiede im Overall Survival nach 3 Jahren (96% vs. 87%) Renehan et al. Lancet Oncol (2015)

35 DWI-MRI beim Rektumkarzinom 22 Patienten mit neoadj. Radiochemotherapie 3T-MRT vor, während (Woche 3) und 4 bzw. 8 Wochen nach RCT Korrelation der ADC-Veränderungen mit dem Tumoransprechen ADC Jacobs et al. Ann Surg (2015).

36 DCE-MRI beim Rektumkarzinom Volumen Ktrans Intven et al. J Magn Res Imaging (2015).

37 DWI-MRI beim HNSCC 58 Pat. nach Radiochemo-/Radioimmuntherapie bei HNSCC mit N2-3 Bildgebung mit FDG-PET/CT und MRT 3 Monate nach Therapie Korrelation mit residuellem LK-Befall DWI ADC Schouten et al. Oral Oncol (2015).

38 Herausforderungen in der funktionellen Bildgebung Kein universeller Konsensus über die Auswertung und Cut-Offs Praktisch alle Daten und Modelle stammen von 1,5T/3T-Geräten! Dauer der Untersuchung, Zeitpunkt und Frequenz...

39 FAZIT

40 Potential und Pitfalls der MR-geführten Strahlentherapie Qualitativ hochwertige Bildgebung IGRT Adaptive Radiotherapie Möglichkeit der funktionellen Bildgebung Prognose Prädiktion Individualierung der Therapie Hoher Aufwand Zeit Expertise Interdisziplinarität Kosten

41 Arbeitsprogramm des DFG-Antrags Morphological and functional MRI Adaptive treatment concepts Clinical exploration Photons and ions Dosimetry and quality assurance Costs Prof. Dr. Florian Sterzing

42 Vielen Dank (und Augen auf am Steuer...)