Hyperpolariseret Xenon Gas MR-billeddannelse i NSCLC-strålebehandling

Overlevelsesraterne for lungekræft er dårlige. Et års overlevelsesraten i Det Forenede Kongerige for mænd er 27% og for kvinder 30%, faldende til mindre end 10% efter fem år. Prognosen for lungekræft er så dårlig, fordi over to tredjedele af patienterne diagnosticeres på et sent tidspunkt, hvor helbredende behandling ikke er mulig. Tidlig diagnose og vurdering af tolerance for helbredende behandling ville gøre en væsentlig forskel for overlevelsesraterne.

Histologisk er cirka 80 % af lungekræft ikke-småcellet lungekræft (NSCLC). Den vigtigste helbredende behandling for NSCLC er kirurgi. Radikal strålebehandling og kemoradioterapi er andre potentielt helbredende behandlinger. Disse er velegnede til patienter, der viser sig med lokaliserede tumorer, der er kirurgisk uoperable på grund af involvering af kritiske lokale strukturer eller medicinsk inoperabel sygdom på grund af fremskreden alder eller komorbiditeter. Strålebehandling har til formål at levere en høj tumoricidal dosis til tumoren uden at beskadige det omgivende normale lungevæv. En høj dosis strålebehandling forbedrer lokal kontrol, men medfører en risiko for at inducere toksiske effekter i det normale lungevæv. Hvis strålingsinduceret lungetoksicitet bedre kunne forudsiges og overvåges, kunne radikal strålebehandling skræddersyes til individet, hvilket også kunne have fordelen ved at undgå eller reducere stråledosis til funktionelt lungevæv.

På nuværende tidspunkt involverer vurdering af patienter til strålebehandling lungefunktionsmålinger for at give en klinisk indikator for, hvorvidt patienten ville tolerere behandling eller ej og opretholde tilstrækkeligt fungerende lunge efterbehandling til at fortsætte med daglige aktiviteter uden væsentlig svækkelse. Den nuværende guldstandard for vurdering af lungefunktion er spirometri og gasoverførsel. Spirometri og gasoverførsel måler den globale lungefunktion, men giver ingen information om de forskellige regioner i lungen eller om lungens støtteramme, parenkymet. Ændringer i lungefunktionen målt ved spirometri eller gasoverførsel korrelerer ikke kohærent med symptom sværhedsgrad eller afspejler et fald i patientens helbred. Dette svage forhold skyldes sandsynligvis, at lungen er et komplekst regionalt organ, hvor lokaliserede forstyrrelser af en række forskellige faktorer, herunder gasflow (ventilation), blodgennemstrømning (perfusion) og gasoverførsel, alle sammen forringer åndedrætsfunktionen.

For at løse disse problemer sigter vi mod at bruge hyperpolariseret xenongas (Xe129) magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og computertomografi (CT) til at beskrive detaljeret regional og strukturel lungeabnormitet hos patienter med NSCLC. Forskerne vil korrelere denne teknik med baseline spirometri og dyspnø-score for at bestemme, om respiratorisk tolerance af strålebehandling er bedre forudsagt af hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse. Efterforskerne vil sammenligne hyperpolariseret Xe129 MRI med standard billeddannelse (nuklearmedicinsk scanning). Efterforskerne vil også evaluere ændringer i hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse før, under og efter strålebehandling for at afgøre, om det giver en forbedret vurdering af strålingsinduceret lungeskade. MR har fordelen ved at være fri for ioniserende stråling, hvilket gør det sikkert og praktisk for sygdomme som lungekræft, hvor gentagne opfølgningsscanninger er nødvendige. MR-billeddannelse har en forbedret billedoptagelseshastighed sammenlignet med CT og lungescintigrafi og giver mulighed for dynamisk vurdering af lunger under respiration. Ved konventionel MRI stammer signalet hovedsageligt fra protonerne i vandmolekyler i væv. Derfor har konventionel MR begrænset anvendelse ved luftvejssygdomme, fordi lungen har en meget lav densitet af protoner, i stedet for stort set er sammensat af luftrum, der ikke genererer MR-signaler. Hyperpolariserede ædelgasser kan løse dette problem. Xenon (Xe129) er en ureaktiv eller inert ædelgas. Den har et nuklear spin på ½, hvilket muliggør brug i MR-billeddannelse til at generere et signal. Xe129 er hyperpolariseret, det vil sige, at nuklear spin inde i atomerne øges. Hyperpolarisering øger MR-signalet, hvilket gør det muligt for Xe129-gassen at dukke op på MR-scanningen. I dele af lungen, der har god luftstrøm, vil den hyperpolariserede Xe129-gas dukke mere op og ses hurtigere. Derudover opløses Xe129 let i blod, hvor det udsender forskellige MR-signalkarakteristika. Denne egenskab kan udnyttes til regionalt at kvantificere både ventilation og perfusion i lungen, hvilket giver en omfattende vurdering af lungefunktionen. Behovet for forbedret funktionel billeddannelse til at identificere allerede eksisterende lungesygdomme og forudsige respiratorisk tolerance hos patienter med NSCLC til strålebehandling er klart. Hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse har potentialet til at informere individuel egnethed til strålebehandlingsplaner bedre end de undersøgelser, der anvendes i øjeblikket. Derudover kræves forbedret funktionel billeddannelse for at overvåge behandlingsrespons og gøre det muligt at skræddersy behandlingsregimer til den enkelte. Hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse giver mulighed for forbedret detektion af strålingsinduceret lungeskade, uvurderlig for behandling af patienter med strålingsinduceret skade. Det kan også give information, der gør det muligt at planlægge RT på en sådan måde, at risikoen for patienter udvikler strålingsinduceret lungetoksicitet (RILT) reduceres.

Behovet for forbedret funktionel billeddannelse til at identificere allerede eksisterende lungesygdomme og forudsige respiratorisk tolerance hos patienter med NSCLC til strålebehandling er klart. Hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse har potentialet til at informere individuel egnethed til strålebehandlingsplaner bedre end de undersøgelser, der anvendes i øjeblikket. Derudover kræves forbedret funktionel billeddannelse for at overvåge behandlingsrespons og gøre det muligt at skræddersy behandlingsregimer til den enkelte. Hyperpolariseret Xe129 MR-billeddannelse giver mulighed for forbedret detektion af strålingsinduceret lungeskade, uvurderlig for behandling af patienter med strålingsinduceret skade. Det kan også give information, der gør det muligt at planlægge RT på en sådan måde, at risikoen for patienter udvikler strålingsinduceret lungetoksicitet (RILT) reduceres.