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A feasibility study on salvage radiotherapy with adjuvant hyperthermia delivered by MR-guided Transperineal Ultrasound (MRgTUS) for recurrent prostate cancer after radical prostatectomy

English title A feasibility study on salvage radiotherapy with adjuvant hyperthermia delivered by MR-guided Transperineal Ultrasound (MRgTUS) for recurrent prostate cancer after radical prostatectomy
Applicant Zilli Thomas
Number 182366
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Département de Radiologie Hôpitaux universitaires de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Clinical Cancer Research
Start/End 01.01.2019 - 31.12.2022
Approved amount 632'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Clinical Cancer Research
Other disciplines of Physics

Keywords (5)

Radiotherapy; MRI; Hyperthermia; Therapeutic Ultrasound; Prostate Cancer

Lay Summary (French)

Lead
Etude de faisabilité d'une radiothérapie de rattrapage couplée à une hyperthermie adjuvante délivrée par unsystème à ultrasons de haute intensité guidé par IRM (MRgTUS) chez les patients avec cancer de la prostate récidivant après prostatectomie radicale.
Lay summary
Dans le cadre de ce projet nous cherchons à apporter la preuve d'une nouvelle option thérapeutique pour des patients souffrant d'une rechute tumorale après une chirurgie radicale de la prostate, afin d'améliorer l'espérance de survie et le confort de ces patients.

La radiothérapie externe (EBRT) représente le traitement de référence pour les patients présentant une récidive biochimique après prostatectomie radicale (RP), avec toutefois un risque d'effets secondaires lorsque les doses dépassent les 70 Gy. La combinaison hyperthermie (chauffer les tissus à une température supra-physiologique, entre 41°C et 43°C) et radiothérapie est très intéressante car elle utilise les principes de la radiobiologie, de la biologie moléculaire, et de la physiologie de la tumeur pour améliorer l’index thérapeutique. 

Le but de cette étude pilote est de combiner de l’hyperthermie modérée générée par un système à ultrasons de haute intensité guidé par IRM (MRgTUS) avec de la EBRT chez 10 patients présentant un rechute locale macroscopique après RP. Les ultrasons de haute intensité représentent une forme d'énergie mécanique similaire à l'échographie. Avant d’arriver à l’étape clinque, l'équipe sera chargée de concevoir et fabriquer un applicateur transpérinéal de contact  à ultrasons thérapeutiques utilisé pour un ciblage précis et pour un dépôt de chaleur volumétrique. Un nouveau type de transducteur thérapeutique  transpérinéal MRgTUS sera fabriqué et validé sur des tissus ex vivo. Trois objectifs principaux sont définis : 1) le contrôle précis de l’hyperthermie : couverture uniforme en température à 41°C dans la région cible et reproductibilité entre les patients (écart type attendu de 0.5°C). 2) Preuve de concept en clinique : efficacité du l’hyperthermie MRgTUS en termes de durée (au maximum 1.5h au total), réalisation consécutive de l’hyperthermie et de la radiation externe (au maximum 4h entre les deux). 3) Sécurité et tolérance du patient : pas d’effets indésirables sur les os alentours, tissus et organes à risques, compatibilité du double traitement.  
 
Direct link to Lay Summary Last update: 14.11.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
180257 Development of novel synthetic gene transfer vectors for metabolic liver therapy 01.07.2018 Sinergia

Abstract

External beam radiotherapy (EBRT) is the gold standard salvage treatment for patients experiencing a biochemical relapse after radical prostatectomy (RP) with long-term biochemical control rates of about 60%. In analogy with clinical prospective phase III trials of radical EBRT for localized prostate cancer dose escalation may also improve outcome even in the setting of salvage radiotherapy. However, the EBRT dose necessary to increase biochemical control in a salvage setting may be different if the tumor recurrence is micro- or macroscopic. Dose escalation is nevertheless associated with increased long-term side-effects, especially when the radiotherapy doses exceed the 70 Gy. Combination of hyperthermia with radiation is strongly compelling as it is based on principles of classic radiobiology, molecular biology, and tumor physiology. Elevating temperature to a supra-physiological level (between 41° and 43°) shows a complementary action when combined with RT with regard to cell killing. Magnetic resonance (MR) imaging is commonly used in clinical routine for radiological diagnostic and stag-ing. In the postoperative setting, multi-parametric MR may be used to identify patients with a residual disease or local failure in the prostate bed. Moreover MR is providing accurate, tissue-independent thermometry for intra-procedural guidance of thermal therapy.In this project we aim to combine in an adjuvant setting mild hyperthermia to EBRT as a proof of concept for obtaining sustained biochemical response with low toxicity rates in patients with a macroscopic local recurrence after RP. We shall design and build a transperineal contact applicator of therapeutic ultrasound to be used for accurate targeting and delivery of volumetric hyperthermia. A novel concept of MR-guided transperineal high-energy therapeutic ultrasound (MRgTUS) device will be built and then validated on ex vivo studies. Subsequently, ethical approval will be obtained for a pilot feasibility study on 10 patients. A prospective, interventional, single-center pilot study will be conducted during the third and fourth year. Three major objectives are defined: 1) Accurate control of hyperthermia: spatial homogeneity of temperature elevation within the tumor at 41°C and inter-patient reproducibility (expected standard deviation of 0.5°C). 2) Proof of concept for the clinical workflow: time effectiveness of MRgTUS hyperthermia (maximum 1.5h total duration), sequential completion of hyperthermia and EBRT (maximum 4h interval).3) Safety and patient tolerance: no adverse effects in surrounding bone, soft tissue and organs-at risk, compliance with dual treatment. This pilot study is aimed to constitute the basis for a further phase II study exploring the combination of MRgTUS-based hyperthermia and salvage radiotherapy in patients with biochemical relapse after RP. Moreover, it may be constitute the basis for new clinical trials associating MR-guided therapeutic ultrasound hyperthermia and modern RT techniques such as stereotactic body RT (SBRT) in other clinical scenarios (prostate cancer local relapse after previous EBRT, liver malignancies, SBRT for bone oligometastatic patients, EBRT for pain relief in patients with symptomatic bone metastases). The promoter of the clinical trials will be the University Hospital of Geneva. This insti-tution will subscribe the legal insurance for clinical research. There is no conflict of interest with regards to a private sponsor of the study.
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