Strahlungseffekte auf Knochen

Fragilitätsfrakturen nach einer Strahlentherapie sind eine häufige Komplikation der orthopädisch-onkologischen Versorgung von Sarkompatienten, die häufig eine Strahlentherapie (XRT) als Zusatzbehandlung erhalten. Die Vorhersage dieser Frakturen ist schwierig, da bisher kein nachweisbarer Zusammenhang zwischen Knochendichte und Frakturrisiko für diese Population nachgewiesen werden konnte. Die Behandlung einer drohenden Fraktur aufgrund einer Strahlentherapie besteht in der prophylaktischen operativen Stabilisierung mit einem Marknagel, um einen Knochenbruch zu verhindern. Ohne die Möglichkeit vorherzusagen, bei welchen Patienten ein höheres Frakturrisiko besteht, ist es schwierig, klinische Indikationen für eine prophylaktische Behandlung zu entwickeln.

Die Knochendichte wurde als mögliches Instrument zur Frakturvorhersage untersucht. Arbeit von Dhakal et al. schlugen insbesondere vor, dass die Knochendichte, gemessen durch Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DXA), der bestrahlten Extremität nach therapeutischen Strahlentherapiedosen (50 Gy), die bei Weichteilsarkomen verabreicht werden, nicht abnimmt. Ihre Technik maß jedoch nicht die Knochenmineraldichte (BMD) vor der Strahlentherapie, sondern verglich die BMD der bestrahlten Stelle nach der Strahlentherapie mit kontralateralen und ipsilateralen nicht bestrahlten langen Knochen der Extremität. Diese Technik war zwar für Osteopenie bei Nichtgebrauch verantwortlich (Knochenverlust aufgrund verminderter Nutzung der betroffenen Gliedmaße), jedoch nicht für systemische Auswirkungen der Strahlentherapie. Dies ist wichtig, da die Knochenmineraldichte weitgehend auf der Grundlage ihrer Arbeit nicht als Prädiktor für das Frakturrisiko herangezogen wurde und erfolglos nach anderen Maßnahmen für diese spezielle klinische Situation gesucht wurde. Bei anderen konnte ebenfalls kein verringerter BMD innerhalb des bestrahlten Feldes festgestellt werden. Diese Studien waren jedoch entweder nicht aussagekräftig genug, um statistische Signifikanz nachzuweisen, oder es handelte sich bei der Patientenpopulation um pädiatrische Patienten, eine wachsende Population, bei der die altersbedingte Zunahme der Knochendichte ein potenzieller Störfaktor war.

Was Dhakal und andere nicht berücksichtigten, war die Möglichkeit abskopaler (systemischer) Wirkungen der Strahlentherapie, die auch die kontralateralen und entfernten Stellen betreffen könnten. Jüngste Arbeiten in diesem und anderen Laboren unter Verwendung von Kleintiermodellen haben gezeigt, dass die Bestrahlung einer Extremität statistisch signifikante Auswirkungen auf die kontralaterale Extremität hat, was eine verminderte Knochenmineraldichte und einen Verlust der Knochenstärke angeht. Die Bedeutung und die klinischen Implikationen eines solchen abskopalen Effekts sind bislang unklar. Zumindest stellt sein Vorhandensein die Schlussfolgerung in Frage, dass die Knochendichte an der Bestrahlungsstelle nicht abnimmt, da sich Unterschiede möglicherweise nur im Vergleich zu nicht bestrahlten Kontrollpersonen zeigen lassen. Darüber hinaus kann es zu einer nachteiligen Auswirkung auf entfernte Knochen kommen, die BMD weiter senken und zu Fragilitätsfrakturen beitragen, insbesondere bei Frauen nach der Menopause, bei denen bereits ein erhöhtes Risiko besteht. Zu diesem Thema gibt es gemischte klinische Daten: Eine Serie von 45.662 Prostatakrebspatienten zeigte ein um 76 % erhöhtes Risiko für Hüftfrakturen (Regionalknochen) nach Beckenbestrahlung, aber kein erhöhtes Risiko für Frakturen außerhalb des Bestrahlungsbereichs in drei Patientenstudien mit Beckenbestrahlung bei Gebärmutterhals- und anderen Krebsarten bei Frauen oder Prostatakrebs.

Die Forscher dieser Studie schlagen vor, festzustellen, ob menschliche Probanden, die sich einer Strahlentherapie wegen Weichteilsarkomen unterziehen, einen Abskopalknochenverlust aufweisen. Patienten in den PIs (Dr. Damron) lassen vor der Behandlung Studien zum Basisstadium durchführen, einschließlich einer Computertomographie (CT) des Brustkorbs/Bauchs/Beckens. Nach der Behandlung werden die Patienten dann einer onkologischen Überwachung unterzogen, bei der routinemäßig eine repetitive Computertomographie des Brustkorbs und manchmal auch des Bauchs/Beckens durchgeführt wird. Dabei handelt es sich um eine Untergruppe, bei der die CT-Scans des Bauchs/Beckens zu Beginn Anomalien zeigen, die weiterverfolgt werden müssen. Diese CT-Scans bieten in Kombination mit Kalibrierungsphantomen bekannter Dichte eine hervorragende Gelegenheit, die Knochenmineraldichte auf der Grundlage dieser Scans an Stellen zu quantifizieren, die vom primären Ort der Strahlentherapie entfernt sind (typischerweise in der Extremität).

Dieses Projekt wird auch ein sekundäres Ziel evaluieren, nämlich den Vergleich der Wirksamkeit der Nutzung von CT vs. BMD als Instrument zur kurzfristigen Beurteilung von Knochenschwund mit dem Potenzial für eine langfristige Frakturvorhersage bei dieser Patientenpopulation. Um dieses Ziel gleichzeitig zu erreichen, werden die Forscher bei einer Untergruppe von Patienten, die ihre Zustimmung zu DXA-Scans geben, die nicht dem Standard der Pflege entsprechen, den potenziellen Verlust des abskopalen Knochens bewerten, indem sie Änderungen der BMD bewerten, gemessen mit DXA, einem Instrument, das a Goldstandard für die Knochendichtebewertung und die Frakturvorhersage in der klinischen Routinepraxis. Die Forscher werden die BMD vor und nach der Strahlentherapie am Ort der Bestrahlung vergleichen und diese Änderung weiter mit der Änderung der BMD an entfernten Standorten vergleichen.