Hyperpolarizovaná magnetická rezonance ušlechtilého plynu pro radiaci indukované poškození plic
Rakovina plic je hlavní příčinou úmrtí na rakovinu ve světě; rakovina plic si každoročně vyžádá více než 20 000 životů v Kanadě a více než jeden milion životů na celém světě (1). Významných zlepšení bylo dosaženo v léčbě mnoha dalších typů rakoviny, ale péče o rakovinu plic nedosáhla podobných úspěchů. Sedmdesát procent nádorových onemocnění je při diagnóze v pokročilém stadiu a ozařování hraje v těchto případech standardní roli jako součást radikální i paliativní terapie. Normální plicní tkáň je vysoce citlivá na záření. Tato citlivost představuje vážný problém; může způsobit radiační pneumonitidu nebo fibrózu (RILI), která může mít za následek vážné postižení a někdy i smrt. U třiceti sedmi procent pacientů s rakovinou hrudníku léčených radiací se rozvine RILI; ve 20 % případů radiační terapie je poranění plic středně těžké až těžké (2). Kromě toho se pneumonitida vyvolaná zářením, která vyvolává symptomy, vyskytuje u 5–50 % jedinců, kteří podstoupili radioterapii rakoviny plic (3, 4).
Pravděpodobnost klinické radiační pneumonitidy přímo souvisí s ozářeným objemem plic (5). Radiační plánování však v současnosti předpokládá, že všechny části plic jsou stejně funkční. Identifikace oblastí plic, které jsou funkčnější, by byla prospěšná, aby bylo možné upřednostnit tyto oblasti pro úsporu během plánování záření. Aby se omezilo množství RILI pro zachování funkce plic u pacientů, plánují lékaři radiační léčbu pomocí konformní radioterapie nebo radioterapie s modulovanou intenzitou (IMRT). Využívá se k tomu počítačová tomografie (CT), která bere v úvahu anatomické umístění onemocnění i plic, ale nedokáže posoudit funkčnost plic samotných. Důležitou součástí zdůvodnění IMRT je, že pokud jsou dávky záření vstupující do funkční tkáně omezeny, dávka záření může být zaměřena na nádory, aby se ušetřily funkční tkáně před poškozením a zachovala se stávající funkce plic (6). Proto, aby se optimálně snížila toxicita, IMRT by závisela na datech nejen o lokalizaci nádoru, ale také o regionální funkci plic.
Testy funkce plic (PFT) mohou detekovat snížení funkce plic v důsledku přítomnosti nádorů nebo RILI, ale protože se měření provádějí v ústech, PFT neposkytují regionální informace o funkci plic. Zobrazování pomocí pozitronové emisní tomografie (PET) lze použít pro radiační plánování, ale PET má omezenou schopnost vymezit funkční tkáň, vyžaduje podání radiofarmaka, jde o pomalou modalitu, a protože vyžaduje použití cyklotronu, je to drahé. Bylo zkoumáno zobrazení jednofotonovou emisní počítačovou tomografií (SPECT) pro měření plicní perfuze jako prostředek pro vymezení funkční tkáně [7-11]. Zatímco SPECT dokáže detekovat nefunkční tkáň, nabízí prostorové rozlišení, které je pouze poloviční než CT nebo PET, a nemá anatomické rozlišení nezbytné pro optimální použití s IMRT. Navíc, stejně jako PET, je SPECT pomalá modalita. Vzhledem k omezením stávajících zobrazovacích metod existuje naléhavá nesplněná lékařská potřeba zobrazovací modality, která může poskytnout doplňkové údaje o regionální plicní funkci rychle a neinvazivně a která omezí tkáňovou toxicitu při radioterapii u nemalobuněčného karcinomu plic ( NSCLC).
Hyperpolarizovaná (HP) plynová magnetická rezonance (MRI) má potenciál naplnit tuto nenaplněnou potřebu. HP gas MRI, využívá HP xenon-129 (129Xe) k poskytování neinvazivního zobrazování s vysokým rozlišením bez potřeby ionizujícího záření, paramagnetických nebo jodovaných chemických kontrastních látek. HP gas MRI nabízí obrovské výhody rychlého poskytování informací o plicích s vysokým rozlišením, které jsou neinvazivní, přímé, funkční a regionální. Konvenční MRI typicky detekuje vodíkové (1H) jádro, což představuje omezení pro zobrazování plic kvůli nedostatku molekul vody v plicích. HP gas MRI detekuje jádra 129Xe, která jsou polarizována pomocí techniky spin-výměnného optického čerpání (SEOP), aby se zvýšila jejich efektivní intenzita MR signálu přibližně 100 000krát. HP plynová MRI již byla široce úspěšná pro plicní zobrazování, protože poskytuje zobrazovací informace s vysokým rozlišením o struktuře plic, ventilační funkci a funkci výměny vzduchu. Tato technologie se ukázala jako užitečná pro zobrazování astmatu, chronické obstrukční plicní nemoci (COPD) a cystické fibrózy a pro hodnocení účinnosti terapeutik pro tato onemocnění (12-21). V tomto projektu výzkumníci navrhují vyvinout zobrazovací technologii pro vymezení oblastí plic u lidí, které jsou nefunkční oproti těm, které jsou životaschopné; použití hyperpolarizovaného (HP) xenonu-129 (129Xe) zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) bude lépe informovat o strategiích plánování paprsků ve snaze snížit RILI u pacientů s rakovinou plic.
Přehled studie
Postavení
Intervence / Léčba
Typ studie
Kontakty a umístění
Kritéria účasti
Kritéria způsobilosti
Věk způsobilý ke studiu
Přijímá zdravé dobrovolníky
Metoda odběru vzorků
Studijní populace
Popis
Kritéria pro zařazení:
- 18 let nebo starší
Je buď:
- Zdravý dobrovolník (tj. někdo, kdo nemá diagnostikovaný NSCLC; sem nelze zařadit kuřáky, u kterých nebyla diagnostikována plicní porucha), popř
- Bylo mu diagnostikováno NSCLC
- Schopnost poskytnout informovaný souhlas
Jsou schopni zadržet dech pro zobrazování
- Zdraví dobrovolníci zařazení do této studie musí být schopni zadržet dech po dobu 25 sekund.
- Účastníci s NSCLC musí být schopni zadržet dech po dobu 15 sekund.
Kritéria vyloučení:
- Mají kontraindikaci MR zobrazení (tj. železné implantáty, kardiostimulátory) – stanoveno MR screeningem před skeny.
- Mít v anamnéze klaustrofobii.
- Pouze ženy: jsou nebo mohou být těhotné nebo těhotenství plánují.
- Vyžaduje kyslíkovou masku a nelze použít nosní kanylu.
- Saturace krve kyslíkem je nižší než 92 % (měřeno v klidu v sedě a pomocí O2 nosní kanyly, pokud ji účastník běžně používá).
- V posledních 10 dnech prodělal akutní respirační infekci.
- Je studentem v současné době zapsaným do kurzu na Lakehead University, kde je hlavní zkoušející (PI) instruktorem.
- Je studentem v současné době zapsaným ve studijním programu na Lakehead University, kde je PI jejich přímým vedoucím diplomové práce.
- V současné době je zaměstnancem PI v Thunder Bay Regional Health Research Institute (TBRHRI) a/nebo Lakehead University.
Kritéria vyloučení zdravého dobrovolníka
1. Musí být nekuřák (sebeidentifikovaný)
Studijní plán
Jak je studie koncipována?
Detaily designu
Kohorty a intervence
Skupina / kohorta |
Intervence / Léčba |
|---|---|
|
Optimalizační skupina
Primárním cílem této studie je určit optimalizovanou sadu parametrů skenování pro HP 129Xe MR difuzně vážené zobrazování, HP 129Xe MR ventilační zobrazování, HP 129Xe Chemical Shift Saturation Recovery (CSSR) a Xenon polarization Transfer Contrast (XTC) MRI, které budou vytvořit jasné, anatomicky a klinicky relevantní snímky plic až u 10 zdravých účastníků a až 10 účastníků s NSCLC.
Primární cíl bude dokončen před přechodem na sekundární cíl.
|
Účastníci budou vyzváni, aby inhalovali kontrastní látku xenon-129 podle postupu pro aplikaci plynu.
Kritériem úspěšnosti léku je získaný snímek plic Xe MRI s rozumnou úrovní signálu.
Klinický MRI skener Philips Achieva 3.0T bude vybaven 129Xe Quadrature Transreceive Lung Coil (velká a malá) pro získávání 129Xe plicních snímků.
Délka rezonátoru velkých cívek je rovna 122 cm, zatímco stejná velikost malé cívky je rovna 106 cm.
Kritériem úspěšnosti výkonu přístroje je získaný přiměřený obraz plic Xe MRI.
|
|
Vymezte funkční vs. nefunkční plicní tkáň
Sekundárním cílem této studie je vymezit funkční versus nefunkční plicní tkáň a účinky radioterapie.
Tento cíl bude prozkoumán provedením těchto pěti optimalizovaných technik s až 10 účastníky s NSCLC ve třech časových bodech: před zahájením radioterapie, na konci radioterapie a alespoň 10 týdnů po léčbě ozářením.
Tyto výsledky budou korelovány s výsledky z PFT a CT skenů provedených v odpovídajících časových bodech.
|
Účastníci budou vyzváni, aby inhalovali kontrastní látku xenon-129 podle postupu pro aplikaci plynu.
Kritériem úspěšnosti léku je získaný snímek plic Xe MRI s rozumnou úrovní signálu.
Klinický MRI skener Philips Achieva 3.0T bude vybaven 129Xe Quadrature Transreceive Lung Coil (velká a malá) pro získávání 129Xe plicních snímků.
Délka rezonátoru velkých cívek je rovna 122 cm, zatímco stejná velikost malé cívky je rovna 106 cm.
Kritériem úspěšnosti výkonu přístroje je získaný přiměřený obraz plic Xe MRI.
|
Co je měření studie?
Primární výstupní opatření
Měření výsledku |
Popis opatření |
Časové okno |
|---|---|---|
|
Vymezte funkční vs. nefunkční plicní tkáň
Časové okno: Před radioterapií
|
Provedením difuzně váženého zobrazení HP 129Xe MR, ventilačního zobrazení HP 129Xe MR, HP 129Xe CSSR a XTC MRI bude stanovena lokalizace funkční a nefunkční plicní tkáně a na základě získaných tkáňových distribucí naplánována radioterapie.
Výsledky MRI budou korelovány s PFT a CT skeny.
|
Před radioterapií
|
|
Změřte změny způsobené radioterapií v plicní tkáni
Časové okno: Na konci radioterapie (do 13 měsíců po začátku studie) a 10 týdnů po radioterapii
|
Provedení HP 129Xe MR difuzně váženého zobrazení, HP 129Xe MR ventilační zobrazení, HP 129Xe CSSR a XTC MRI výsledky budou korelovány s výsledky z PFT a CT skenů provedených v odpovídajících časových bodech, aby se určily účinky radioterapie.
|
Na konci radioterapie (do 13 měsíců po začátku studie) a 10 týdnů po radioterapii
|
Spolupracovníci a vyšetřovatelé
Spolupracovníci
Publikace a užitečné odkazy
Obecné publikace
- 1. Canadian Cancer Society's Advisory Committee on Cancer Statistics. Canadian Cancer Statistics 2015. Toronto, ON: Canadian Cancer Society; 2015. 2. Mathew L, Wheatley A, Castillo R, Castillo E, Rodrigues G, Guerrero T, Parraga G. Hyperpolarized (3)He magnetic resonance imaging: comparison with four-dimensional x- ray computed tomography imaging in lung cancer. Acad Radiol. 2012;19(12):1546-1553. 3. Marks LB, Yu X, Vujaskovic Z, Small W Jr, Folz R, Anscher MS. Radiation-induced lung injury. Semin Radiat Oncol. 2003;13(3):333-345. 4. Mehta V. Radiation pneumonitis and pulmonary fibrosis in non-small-cell lung cancer: pulmonary function, prediction, and prevention. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2005; 63:5-24. 5. Graham MV, Purdy JA, Emami B, Harms W, Bosch W, Lockett MA, Perez CA. Clinical dose-volume histogram analysis for pneumonitis after 3D treatment for non-small cell lung cancer (NSCLC). Int J Radiat Oncol Biol Phys 1999;45(2):323-329. 6. Govaert SL, Troost EG, Schuurbiers OC, de Geus-Oei LF, Termeer A, Span PN, Bussink J. Treatment outcome and toxicity of intensity-modulated (chemo) radiotherapy in stage III non-small cell lung cancer patients. Radiat Oncol. 2012;7(1):150. [Epub ahead of print] 7. Marks LB, Spencer DP, Bentel GC, Ray SK, Sherouse GW, Sontag MR, Coleman RE, Jaszczak RJ, Turkington TG, Tapson V, et al. The utility of SPECT lung perfusion scans in minimizing and assessing the physiologic consequences of thoracic irradiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1993;26(4):659-668. 8. Christian JA, Partridge M, Nioutsikou E, Cook G, McNair HA, Cronin B, Courbon F, Bedford JL, Brada M. The incorporation of SPECT functional lung imaging into inverse radiotherapy planning for non-small cell lung cancer. Radiother Oncol. 2005;77(3):271- 277. 9. McGuire SM, Zhou S, Marks LB, Dewhirst M, Yin FF, Das SK. A methodology for using SPECT to reduce intensity-modulated radiation therapy (IMRT) dose to functioning lung. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006;66(5):1543-52. 10. Shioyama Y, Jang SY, Liu HH, et al. Preserving functional lung using perfusion imaging and intensity-modulated radiation therapy for advanced-stage non-small cell lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007;68(5):1349-58. 11. Lavrenkov K, Christian JA, Partridge M, Niotsikou E, Cook G, Parker M, Bedford JL, Brada M. A potential to reduce pulmonary toxicity: the use of perfusion SPECT with IMRT for functional lung avoidance in radiotherapy of non-small cell lung cancer. Radiother Oncol. 2007;83(2):156-162. 12. Tzeng YS, Hoffman E, Maurer R, Mansour J, Shah N, Tschirren J, Albert M. Comparison of airway diameters measurements from an anthropomorphic airway tree phantom using hyperpolarized 3He MRI and high resolution computed tomography. Magn Reson Med. 2007;58:636-642. 13. Tzeng YS, Hoffman E, Cook-Granroth J, Gereige J, Mansour J, Washko G, Cho M, Stepp E, Lutchen K, Albert M. Investigation of hyperpolarized 3He magnetic resonance imaging utility in examining human airway diameter behavior in asthma through comparison with high-resolution computed tomography. Acad Radiol. 2008;15:799-808. 14. Tzeng Y-S, Gereige J, Mansour J, Shah N, Zhou X, Washko G, Stepp E, Cho M, Szender JB, Sani SZ, Israel E, Lutchen K, Albert M. The difference in ventilation distribution and ventilation heterogeneity between asthmatic and healthy subjects quantified from hyperpolarized 3He MRI. J Appl Physiol. 2009a;106(3):813-822. 15. Tzeng YS, Lutchen K, Albert M. The difference in ventilation heterogeneity between asthmatic and healthy subjects quantified using hyperpolarized 3He MRI. J Appl Physiol. 2009b;106:813- 822. 16. Campana L, Kenyon J, Zhalehdoust-Sani S, Tzeng YS, Sun Y, Albert M, Lutchen KR. Probing airway conditions governing ventilation defects in asthma via hyperpolarized MRI image functional modeling. J Appl Physiol. 2009;106:1293-300. 17. Lee EY, Sun Y, Zurakowski D, Hatabu H, Khatwa U, Albert MS. Hyperpolarized 3He MR imaging of the lung: normal range of ventilation defects and PFT correlation in young adults. J Thorac Imaging. 2009;24:110-114. 18. Kirby M, Mathew L, Wheatley A, Santyr GE, McCormack DG, Parraga G. Chronic obstructive pulmonary disease: longitudinal hyperpolarized (3)He MR imaging. Radiology. 2010a;256(1):280-289. 19. Mullally W, Betke M, Albert M, Lutchen K. Explaining clustered ventilation defects via a minimal number of airway closure locations. Ann Biomed Eng. 2009;37:286-300. 20. Sun Y, Butler JP, Lindholm P, Walvick RP, Loring SH, Gereige J, Ferrigno M, Albert MS. Marked pericardial inhomogeneity of specific ventilation at total lung capacity and beyond. Respir Physiol Neurobiol. 2009;169:44-49. 21. Sun Y, O'Sullivan BP, Roche JP, Walvick R, Reno A., Shi L., Baker D., Mansour JK, Albert MS. Using hyperpolarized 3He MRI to evaluate treatment efficacy in cystic fibrosis patients. J Magn Reson Imaging. 2011;34(5):1206-1211.
Termíny studijních záznamů
Hlavní termíny studia
Začátek studia (Aktuální)
Primární dokončení (Aktuální)
Dokončení studie (Aktuální)
Termíny zápisu do studia
První předloženo
První předloženo, které splnilo kritéria kontroly kvality
První zveřejněno (Aktuální)
Aktualizace studijních záznamů
Poslední zveřejněná aktualizace (Aktuální)
Odeslaná poslední aktualizace, která splnila kritéria kontroly kvality
Naposledy ověřeno
Více informací
Termíny související s touto studií
Klíčová slova
Další relevantní podmínky MeSH
Další identifikační čísla studie
- RP-429-01112016
Plán pro data jednotlivých účastníků (IPD)
Plánujete sdílet data jednotlivých účastníků (IPD)?
Informace o lécích a zařízeních, studijní dokumenty
Studuje lékový produkt regulovaný americkým FDA
Studuje produkt zařízení regulovaný americkým úřadem FDA
Tyto informace byly beze změn načteny přímo z webu clinicaltrials.gov. Máte-li jakékoli požadavky na změnu, odstranění nebo aktualizaci podrobností studie, kontaktujte prosím register@clinicaltrials.gov. Jakmile bude změna implementována na clinicaltrials.gov, bude automaticky aktualizována i na našem webu .