Dávková odezva funkčně kritických oblastí mozku pro radioterapii mozku

Výzkumná otázka:

Naším cílem je v této studii odpovědět na následující tři výzkumné otázky:

1. Jaká je křivka závislosti odpovědi na dávce (stupeň radiačních komplikací/radiologických změn vs. dávka záření) pro oblasti mozku zapojené do zpracování funkcí zraku, jazyka a pracovní paměti?
2. Jaká je limitní dávka pro tyto funkčně kritické oblasti mozku, kterou lze použít při plánování radioterapie, aby se minimalizovala (např. méně než 5 %) možnost poškození způsobeného zářením?
3. Může být mozková fMRI použita jako vodítko při plánování radioterapie, aby se minimalizovala dávka do funkčně kritických oblastí mozku a vyhodnotily se léčebné odpovědi těchto oblastí?

Metoda výzkumu:

Zobrazení před radioterapií: U každého pacienta bude kromě standardní anatomické MRI pro radioterapii mozku provedena aktivní stimulace a klidová vyšetření fMRI. Ze skenů fMRI budou generovány aktivační mapy oblastí zapojených do funkcí zraku, jazyka a pracovní paměti a během studií fMRI budou zaznamenány reakce pacienta na úkol pracovní paměti (tj. úkol N-Back). MRI a fMRI budou dohromady trvat přibližně 90 minut – 60 minut pro standardní MRI a 30 minut pro fMRI. Aktivační mapy budou překryty snímky FLAIR MRI, importovány do systému plánování radioterapie a registrovány společně se simulačním CT skenem.

Radioterapie a rutinní sledování: Funkčně kritické oblasti v aktivačních mapách fMRI budou odděleně konturovány jako kritické orgány, ale nebudou brány v úvahu pro optimalizaci plánu. Budou vypočítány a zdokumentovány histogramy dávkového objemu (DVH) funkčně kritických oblastí mozku. Každý pacient dostane frakcionovanou radioterapii mozku podle léčebného plánu a bude sledován každé tři měsíce po radioterapii.

Následná hodnocení: Vyšetření 3MS bude provedeno před zahájením léčby a každé tři měsíce po léčbě během rutinního sledování pro screening neuropsychologických funkcí. Anatomická MRI (standardní) a mozková fMRI (výzkum) budou získány 6 měsíců po radioterapii, aby se určily radiologické a funkční změny v oblastech zapojených do zpracování funkcí zraku, jazyka a pracovní paměti.

Minimalizace interference recidivy nebo progrese tumoru: Budou přijata dvě opatření k minimalizaci interference recidivy nebo progrese tumoru s hodnocením změn výkonnosti způsobených zářením. Za prvé, zařazení pacientů bude omezeno na pacienty s pomalu rostoucími nádory, např. meningiomem, gliomem nízkého stupně a anaplastickým astrocytomem, takže šance na recidivu nebo progresi nádoru je malá. Za druhé, ze studie budou vyloučeni pacienti, u kterých dojde k progresi onemocnění v kterémkoli z následných postradioterapeutických sledování, protože by nebylo možné odlišit účinky progrese onemocnění od vedlejších účinků radioterapie na vyšetření fMRI nebo 3MS a nálezy by nebyly interpretovatelné.

Analýza odezvy na dávku: Logistická regresní analýza bude použita k posouzení pravděpodobnosti komplikací funkčně kritických oblastí mozku jako funkce dávky záření. Závislou proměnnou bude binární indikátor, který identifikuje manifestující se komplikace pacientů (pokles skóre vyšetření 3MS a N-Back testu, radiologické/funkční změny identifikované na MRI a fMRI) připisované radiační expozici. Logistický regresní model bude zahrnovat relevantní faktory na úrovni subjektu (např. věk, pohlaví, základní Karnofského výkonnostní stav, umístění nádoru, nedávné záchvaty, antieleptická medikace) jako kovariáty. Přizpůsobený model pravděpodobnosti logistických komplikací normální tkáně (NTCP) umožní odhad pravděpodobnosti významných komplikací spojených s jakoukoli radiační dávkou do dané oblasti, což umožňuje vypočítat limitní dávku jako dávku, o níž se očekává, že vyvolá komplikaci s přijatelnou pravděpodobností (např. 5 %).

Začlenění limitní dávky pro plánování radioterapie: Limitní dávka z výše uvedené "Analýzy odpovědi na dávku" bude použita pro přeplánování IMRT s ohledem na funkčně kritické oblasti mozku. Cílem optimalizace je minimalizovat dávku do funkčně kritických oblastí mozku při zachování podobného pokrytí PTV (plánovací cílový objem) a udržení dávky na kritické struktury v rámci přijaté tolerance. DVH funkčně kritických oblastí mozku, PTV a všech ostatních kritických struktur budou porovnány pro oba léčebné plány s a bez zohlednění funkčně kritických oblastí mozku. Bude proveden Wilcoxonův párový podepsaný hodnostní test pro porovnání plánů z hlediska vypočteného NTCP kritických orgánů. McNemarův test bude použit k porovnání plánů s a bez omezení dávky funkčních oblastí z hlediska míry výtěžnosti (tj. podílu pacientů, pro které byl plán IMRT úspěšně navržen).

Primárním koncovým bodem studie této studie je komplikace normální tkáně. Primárním cílem této studie je stanovit křivku odpovědi na dávku a limitní dávku pro funkčně kritické oblasti mozku pro radioterapii mozku. Druhým cílem této studie je prozkoumat přesnost aktivní stimulace nebo klidového stavu fMRI pro vyhnutí se funkčně kritickým oblastem mozku pro plánování radioterapeutické léčby mozkových nádorů a pro hodnocení léčebných odpovědí těchto kritických oblastí.