MR zobrazování hyperpolarizovaného xenonového plynu v radioterapii NSCLC

Míra přežití u rakoviny plic je nízká. Jednoroční míra přežití ve Spojeném království je u mužů 27 % a u žen 30 %, přičemž po pěti letech klesá na méně než 10 %. Prognóza rakoviny plic je tak špatná, protože více než dvě třetiny pacientů jsou diagnostikovány v pozdní fázi, kdy kurativní léčba není možná. Včasná diagnóza a posouzení tolerance k kurativní léčbě by významně ovlivnilo míru přežití.

Histologicky je přibližně 80 % karcinomu plic nemalobuněčný karcinom plic (NSCLC). Hlavní kurativní léčbou NSCLC je chirurgický zákrok. Radikální radioterapie a chemoradioterapie jsou další potenciálně kurativní léčby. Jsou vhodné pro pacienty s lokalizovanými nádory, které jsou chirurgicky neresekovatelné z důvodu postižení kritických lokálních struktur nebo lékařsky neoperovatelného onemocnění v důsledku pokročilého věku nebo komorbidit. Radioterapie má za cíl dodat vysokou tumoricidní dávku do nádoru bez poškození okolní normální plicní tkáně. Vysoká dávka radioterapie zlepšuje lokální kontrolu, ale přináší riziko vyvolání toxických účinků v normální plicní tkáni. Pokud by bylo možné lépe předvídat a monitorovat plicní toxicitu vyvolanou zářením, mohla by být radikální radioterapie přizpůsobena danému jedinci, což by také mohlo mít výhodu v tom, že by se zabránilo nebo snížilo radiační dávku funkční plicní tkáně.

Současné hodnocení pacientů pro radioterapii zahrnuje měření plicních funkcí, které poskytuje klinický ukazatel toho, zda pacient bude tolerovat léčbu a zda bude po léčbě udržovat dostatečně funkční plic, aby mohl pokračovat v činnostech každodenního života bez významného poškození. Současným zlatým standardem pro hodnocení funkce plic je spirometrie a přenos plynů. Spirometrie a přenos plynu měří globální plicní funkce, ale neposkytují žádné informace o různých oblastech plic nebo o podpůrném „rámci“ plic, parenchymu. Změny ve funkci plic měřené spirometrií nebo přenosem plynů koherentně nekorelují se symptomem závažnost nebo odrážejí zhoršení zdraví pacienta. Tento slabý vztah je pravděpodobně způsoben tím, že plíce jsou komplexním regionálním orgánem, kde se kombinují lokalizované poruchy různých faktorů, včetně průtoku plynu (ventilace), průtoku krve (perfuze) a přenosu plynů, což zhoršuje respirační funkci.

K vyřešení těchto problémů se snažíme použít zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) s hyperpolarizovaným xenonovým plynem (Xe129) a počítačovou tomografii (CT) k popisu detailních regionálních a strukturálních abnormalit plic u pacientů s NSCLC. Výzkumníci budou korelovat tuto techniku ​​se základní spirometrií a skóre dušnosti, aby určili, zda je respirační tolerance radioterapie lépe předvídatelná pomocí hyperpolarizovaného zobrazení Xe129 MR. Vyšetřovatelé budou porovnávat hyperpolarizované Xe129 MRI se standardním zobrazováním (skenování nukleární medicíny). Vyšetřovatelé také vyhodnotí změny v hyperpolarizovaném zobrazení Xe129 MR před, během a po radioterapii, aby určili, zda poskytuje lepší hodnocení poškození plic vyvolaného zářením. MRI má výhodu v tom, že je bez ionizujícího záření, což je bezpečné a praktické u nemocí, jako je rakovina plic, kde jsou nutná opakovaná kontrolní vyšetření. MR zobrazení má ve srovnání s CT a plicní scintigrafií vyšší rychlost získávání obrazu a nabízí potenciál dynamického hodnocení plic během dýchání. V konvenčním MRI signál pochází hlavně z protonů v molekulách vody v tkáních. Proto má konvenční MRI omezené použití při respiračních onemocněních, protože plíce mají velmi nízkou hustotu protonů, místo toho jsou z velké části složeny ze vzduchových prostorů, které negenerují MR signál. Hyperpolarizované vzácné plyny mohou tento problém vyřešit. Xenon (Xe129) je nereaktivní nebo inertní vzácný plyn. Má nukleární spin ½ umožňující použití v MR zobrazování pro generování signálu. Xe129 je hyperpolarizován, to znamená, že jaderný spin uvnitř atomů je zvýšený. Hyperpolarizace zvyšuje signál MR a umožňuje plynu Xe129 zobrazit se na MR skenu. V částech plic, které mají dobré proudění vzduchu, se hyperpolarizovaný plyn Xe129 ukáže více a bude vidět rychleji. Kromě toho se Xe129 snadno rozpouští v krvi, kde vysílá různé charakteristiky signálu MR. Tato vlastnost může být využita k regionální kvantifikaci ventilace i perfuze v plicích, což poskytuje komplexní hodnocení funkce plic. Potřeba vylepšeného funkčního zobrazení k identifikaci již existujícího plicního onemocnění a predikce respirační tolerance pacientů s NSCLC pro radioterapii je jasná. Hyperpolarizované zobrazení Xe129 MR má potenciál informovat jednotlivce o vhodnosti pro rozvrhy radioterapie lépe než v současnosti používaná vyšetření. Kromě toho je zapotřebí zlepšené funkční zobrazování, aby bylo možné sledovat odpověď na léčbu a umožnit přizpůsobení léčebných režimů jednotlivci. Hyperpolarizované zobrazení Xe129 MR nabízí potenciál zlepšené detekce poškození plic způsobeného zářením, což je neocenitelné pro léčbu pacientů s poškozením způsobeným zářením. Může také poskytnout informace, které by umožnily plánovat RT takovým způsobem, aby se snížilo riziko, že se u pacientů vyvine radiační plicní toxicita (RILT).

Potřeba vylepšeného funkčního zobrazení k identifikaci již existujícího plicního onemocnění a predikce respirační tolerance pacientů s NSCLC pro radioterapii je jasná. Hyperpolarizované zobrazení Xe129 MR má potenciál informovat jednotlivce o vhodnosti pro rozvrhy radioterapie lépe než v současnosti používaná vyšetření. Kromě toho je zapotřebí zlepšené funkční zobrazování, aby bylo možné sledovat odpověď na léčbu a umožnit přizpůsobení léčebných režimů jednotlivci. Hyperpolarizované zobrazení Xe129 MR nabízí potenciál zlepšené detekce poškození plic způsobeného zářením, což je neocenitelné pro léčbu pacientů s poškozením způsobeným zářením. Může také poskytnout informace, které by umožnily plánovat RT takovým způsobem, aby se snížilo riziko, že se u pacientů vyvine radiační plicní toxicita (RILT).