Ο ρόλος της υβριδικής ποζιτρονικής/αξονικής τομογραφίας (PET/CT) στη βελτιστοποίηση ακτινοθεραπευτικών πλάνων και στην αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της ακτινοθεραπείας σε ασθενείς με καρκίνο κεφαλής-τραχήλου και πνεύμονα

Abstract

Modern radiotherapy relies heavily on accurate image guidance to achieve optimal target volume delineation and safe delivery of the prescribed therapeutic dose. Image fusion constitutes a fundamental component of radiotherapy planning, enabling the integration of anatomical and functional information within a unified geometric framework. Although computed tomography (CT) remains the reference imaging modality for dose calculation and anatomical definition, it exhibits inherent limitations in differentiating viable tumor tissue from normal, inflammatory, or atelectatic structures, as well as in the accurate detection of nodal disease. The incorporation of the nuclear imaging modality positron emission tomography (PET) using 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) through hybrid PET/CT imaging provides critical insights into cellular metabolism and tumor biological activity. The simultaneous acquisition of anatomical and functional data during the same imaging session and in the radiotherapy treatment position enables accurate image registration, reliable attenuation correction, and optimization of radiotherapy planning. In the present study, conducted at the University General Hospital of Alexandroupolis, the impact of18F-FDG PET/CT integration on radiotherapy planning was prospectively evaluated in patients with thoracic and head and neck malignancies. Patients with locally advanced non-small-cell lung cancer(NSCLC) and head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) treated with curative-intent radiotherapy, in combination with systemic therapy when indicated, were included. All patients underwent PET/CT-based radiotherapy simulation using standardized protocols for immobilization, imaging acquisition, target volume delineation, and dose prescription. For each patient, two sequential radiotherapy treatment plans were generated by the same radiation oncologist: one based solely on CT imaging and one incorporating fused PET/CT data. Planning target volumes (PTVs), dose–volume histograms, staging parameters, and the impact on overall treatment strategy were systematically analyzed and compared. The integration of PET/CT resulted in substantial modifications of both disease staging and radiotherapy planning in a significant proportion of patients. In the NSCLC cohort, PET/CT detected distant metastases in over 20% of cases, leading to revision of the overall therapeutic approach in asubset of patients and enabling radical radiotherapy in selected cases of oligometastatic disease. Furthermore, PET/CT-guided planning altered target volume delineation in the majority of patients, predominantly resulting in increased primary and nodal PTVs, suggesting potential underestimation of disease extent when CT-based planning alone is used. PET/CT also enabled reliable differentiation of malignant tissue within atelectatic regions and facilitated the inclusion or exclusion of lymph nodestations based on metabolic activity, thereby avoiding unnecessary irradiation. Similarly, in patients with HNSCC, PET/CT significantly affected TNM staging, particularly nodal staging, and revealed occult distant metastases, prompting reassessment of treatment strategy. PET/CT-guided delineation improved coverage of primary tumor volumes and identified metabolically active nodal regions not included in CT-based plans. These regions received subtherapeutic doses during CT-only planning, whereas PET/CT-based planning ensured adequate coverage and, in selected cases, dose escalation without a statistically significant increase in dose to organs at risk. In conclusion, 18F-FDG PET/CT constitutes a cornerstone of contemporary personalized radiotherapy, significantly enhancing target volume delineation accuracy, influencing staging and treatment decision-making, and reducing the risk of geographic miss. These findings support the routine integration of PET/CT into radiotherapy planning for lung and head-neck malignancies and warrant further investigation in larger cohorts with long-term follow-up to assess correlations with locoregional control and clinical outcomes.

Η σύγχρονη ακτινοθεραπεία βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ακριβή απεικονιστική καθοδήγηση για τη βέλτιστη οριοθέτηση των όγκων-στόχων και την ασφαλή χορήγηση της θεραπευτικής δόσης. Η συγχώνευση ιατρικών εικόνων αποτελεί θεμελιώδες εργαλείο στον ακτινοθεραπευτικό σχεδιασμό, καθώς επιτρέπει τον συνδυασμό ανατομικών και λειτουργικών πληροφοριών σε ένα ενιαίο γεωμετρικό πλαίσιο. Παρότι η αξονική τομογραφία (CT) παραμένει η βασική απεικονιστική αναφορά για τον υπολογισμό της δόσης και τη γεωμετρική περιγραφή της ανατομίας, παρουσιάζει περιορισμούς στη διάκριση ενεργού νεοπλασματικού ιστού από φυσιολογικές, φλεγμονώδεις ή ατελεκτατικές δομές, καθώς και στον ακριβή εντοπισμό λεμφαδενικής νόσου. Η ενσωμάτωση της τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων (PET) με ¹⁸F-fluorodeoxyglucose (¹⁸F-FDG), μεθόδου της Πυρηνικής Ιατρικής, μέσω της υβριδικής απεικόνισης PET/CT, παρέχει κρίσιμες πληροφορίες για τον κυτταρικό μεταβολισμό και τη βιολογική δραστηριότητα των όγκων. Η ταυτόχρονη απόκτηση ανατομικών και λειτουργικών δεδομένων στην ίδια συνεδρία και στην ίδια θεραπευτική θέση του ασθενούς επιτρέπει ακριβή συγχώνευση εικόνων, αξιόπιστη διόρθωση εξασθένησης και βελτιστοποίηση του ακτινοθεραπευτικού σχεδιασμού. Στην παρούσα εργασία, η οποία εκπονήθηκε στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Αλεξανδρούπολης (ΠΓΝΑ), αξιολογήθηκε προοπτικά ο αντίκτυπος της ενσωμάτωσης του PET/CT στον ακτινοθεραπευτικό σχεδιασμό ασθενών με κακοήθειες θώρακος και κεφαλής–τραχήλου. Συμπεριλήφθηκαν ασθενείς με τοπικά προχωρημένο μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (NSCLC) καθώς και ασθενείς με καρκίνο κεφαλής–τραχήλου (HNSCC), οι οποίοι υποβλήθηκαν σε ακτινοθεραπεία ριζικής πρόθεσης, σε συνδυασμό με συστηματική θεραπεία όπου ενδείκνυτο. Όλοι οι ασθενείς υπεβλήθησαν σε προσομοίωση ακτινοθεραπείας με ¹⁸F-FDG PET/CT, εφαρμόζοντας τυποποιημένα πρωτόκολλα ακινητοποίησης, απεικόνισης, οριοθέτησης όγκων-στόχων και συνταγογράφησης δόσης. Για κάθε ασθενή καταρτίστηκαν δύο διαδοχικά ακτινοθεραπευτικά πλάνα από τον ίδιο ακτινοθεραπευτή ογκολόγο: ένα βασισμένο αποκλειστικά στην CT και ένα βασισμένο στη συγχώνευση PET/CT. Αναλύθηκαν και συγκρίθηκαν οι όγκοι-στόχοι (PTVs), τα ιστογράμματα δόσης–όγκου και οι επιπτώσεις στη σταδιοποίηση και τη συνολική θεραπευτική στρατηγική. Η ενσωμάτωση του PET/CT οδήγησε σε σημαντικές τροποποιήσεις τόσο της σταδιοποίησης όσο και του ακτινοθεραπευτικού σχεδιασμού σε μεγάλο ποσοστό των ασθενών. Στους ασθενείς με NSCLC,η PET/CT ανίχνευσε απομακρυσμένες μεταστάσεις σε ποσοστό άνω του 20%, γεγονός που οδήγησε σε αναθεώρηση του συνολικού θεραπευτικού πλάνου σε μέρος των ασθενών και επέτρεψε την εφαρμογή ριζικής ακτινοθεραπείας σε περιπτώσεις ολιγομεταστατικής νόσου. Επιπλέον, η PET/CT τροποποίησε τον ακτινοθεραπευτικό σχεδιασμό στην πλειονότητα των περιπτώσεων, με σαφή αύξηση των πρωτοπαθών και λεμφαδενικών PTVs, υποδηλώνοντας πιθανή υποεκτίμηση της έκτασης της νόσου κατά τον αποκλειστικά CT-βασισμένο σχεδιασμό. Παράλληλα, κατέστη δυνατή η σαφής διάκριση κακοήθους ιστού σε περιοχές ατελεκτασίας, καθώς και η ένταξη ή ο αποκλεισμός λεμφαδενικών περιοχών βάσει της μεταβολικής τους δραστηριότητας, αποφεύγοντας άσκοπη ακτινοβόληση. Στους ασθενείς με HNSCC, η PET/CT επηρέασε σημαντικά τη σταδιοποίηση TNM, με αύξηση του σταδίου Τ και κυρίως του σταδίου Ν σε σημαντικό ποσοστό των ασθενών, ενώ ανιχνεύθηκαν και μη εμφανείς απομακρυσμένες μεταστάσεις, οδηγώντας σε επαναπροσδιορισμό της θεραπευτικής στρατηγικής. Η PET/CT-καθοδηγούμενη οριοθέτηση βελτίωσε σημαντικά την κάλυψη των πρωτοπαθών όγκων-στόχων, ενώ αποκάλυψε μεταβολικά ενεργές λεμφαδενικές περιοχές που δεν περιλαμβάνονταν στον CT-βασισμένο σχεδιασμό. Οι περιοχές αυτές, κατά τον CT σχεδιασμό,λάμβαναν υποθεραπευτικές δόσεις, ενώ με τη χρήση PET/CT εξασφαλίστηκε επαρκής κάλυψη και, σε επιλεγμένες περιπτώσεις, κλιμάκωση της δόσης, χωρίς στατιστικά σημαντική αύξηση της δόσης στα όργανα-στόχους κινδύνου.Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης τεκμηριώνουν ότι η ενσωμάτωση της υβριδικής απεικόνισης ¹⁸F-FDG PET/CT στον ακτινοθεραπευτικό σχεδιασμό αποτελεί βασικό πυλώνα της σύγχρονης εξατομικευμένης ακτινοθεραπείας. Η PET/CT βελτιώνει ουσιαστικά την ακρίβεια της οριοθέτησης των όγκων-στόχων, επηρεάζει τη σταδιοποίηση και τη συνολική θεραπευτική στρατηγική και επιτρέπει προσαρμογή ή κλιμάκωση της δόσης σε μεταβολικά ενεργές περιοχές, μειώνοντας τον κίνδυνο γεωγραφικού σφάλματος. Τα ευρήματα υποστηρίζουν την καθιέρωση της PET/CT ως αναπόσπαστου εργαλείου στον ακτινοθεραπευτικό σχεδιασμό για κακοήθειες στο πνεύμονα και κεφαλής–τραχήλου, με δυνητικά θετικό αντίκτυπο στον τοπικό έλεγχο και την κλινική έκβαση των ασθενών.