Navigierte transkranielle Magnetstimulation für motorisch eloquente Areale zur Radiochirurgie-Planung (MENTOR)

Hintergrund:

Die Strahlentherapie ist ein Eckpfeiler in der Behandlung metastatischer Hirntumore. Sie wird entweder als Erstlinientherapie oder postoperativ am resezierten Tumorbett angewendet. Die Abgabe einer ausreichend hohen Strahlendosis an die Läsion oder das Tumorbett bei gleichzeitiger Vermeidung neurologischer Defizite durch Radionekrose aufgrund von Überbelastung des empfindlichen gesunden Hirngewebes bleibt in eloquenten Hirnregionen wie dem motorischen Kortex besonders herausfordernd.

Gemäß internationaler Richtlinien (ICRU-Berichte 50, 62 und 83) müssen die Zielvolumina für die Strahlentherapie sorgfältig definiert werden, während Risikoorgane (OARs), einschließlich des optischen Apparats, der Cochlea, des Hippocampus, des Hirnstamms und der Hypophyse, geschont werden müssen. Der motorische Kortex (M1) und der kortikospinale Trakt (CST) sollten ebenfalls erhalten bleiben; sie sind jedoch in aktuellen Richtlinien nicht formal als OARs definiert, und ihre genaue Abgrenzung ist technisch anspruchsvoll.

Der anatomische Gyrus praecentralis („anatomischer M1“) entspricht nicht genau der funktionellen Lage der motorischen Steuerung („funktioneller M1“). Konventionelle Bildgebungsverfahren wie funktionelle MRT (fMRT) und Diffusion-Tensor-Bildgebung (DTI) bieten eine begrenzte räumliche Genauigkeit mit Lokalisierungsfehlern von bis zu 1 cm. Im Gegensatz dazu ist die navigierte transkranielle Magnetstimulation (nTMS) eine nicht-invasive Methode, die motorisch-eloquente Regionen basierend auf individuellen MRT-Daten identifiziert und eine genauere funktionelle Kartierung für die Strahlentherapieplanung bietet. Dies wirft die Frage auf, ob die Integration postoperativer, prä-radiotherapeutischer nTMS-Karten maßgeschneidertere und präzisere Strahlentherapiepläne ermöglichen könnte.

Frühere Studien haben gezeigt, dass nTMS im Vergleich zur direkten kortikalen Stimulation (dem Goldstandard) eine mittlere Abweichung von nur 5,2 mm aufweist, während fMRT sogar mehr als 1 cm abweichen kann. Insbesondere bei Patienten mit Tumoren, die den motorischen Kortex betreffen, hat sich gezeigt, dass nTMS eine überlegene räumliche Genauigkeit bietet. Vorläufige Daten deuten weiterhin darauf hin, dass die Einbeziehung von nTMS in die Strahlentherapieplanung die Strahlenbelastung des motorischen Kortex und CST reduzieren könnte, während eine optimale Zielabdeckung erhalten bleibt.

Bisher veröffentlichte Studien stützten sich jedoch ausschließlich auf präoperative Bildgebung. Postoperative anatomische Veränderungen aufgrund von Hirnverschiebungen und Variationen im Resektionskavum können diese Karten für die postoperative Planung ungenau machen. Es bleibt daher zu klären, ob die Aktualisierung von nTMS-Karten mittels postoperativer MRT, die unmittelbar vor der Strahlentherapie durchgeführt wird, die Behandlungspräzision und klinischen Ergebnisse verbessern kann.

Ziel:

Das Ziel dieser Studie ist es, bei Patienten mit resezierten Hirnmetastasen, die den motorischen Kortex betreffen oder angrenzen, folgende Fragen zu beantworten:

1. Ist es möglich, gleichzeitig eine ausreichende Strahlendosis in der Region der Läsion aufrechtzuerhalten und die Dosis auf dem funktionellen primären motorischen Areal (M1) so niedrig wie möglich zu halten?
2. Beeinflusst die Integration der nTMS-Kartierung in die radioonkologische Behandlungsplanung und die damit verbundene Dosisreduktion für M1 die klinischen Ergebnisse?
3. Besteht eine Korrelation zwischen der endgültigen Dosis, die der funktionelle M1 erhält, und dem klinischen/onkologischen Ergebnis (post-radioschirurgische Motorfunktion, Radionekrose und lokale Tumorkontrolle nach 3, 6 und 12 Monaten Follow-up)?

Methoden:

Die Planung der SRS wird von einem Team von Radioonkologen am Inselspital, Universitätsspital Bern, mit umfassender Erfahrung in der Behandlung von Hirnmetastasen durchgeführt. Manuelle Segmentierungen des Zielvolumens und der nTMS-Punkte werden durchgeführt. Die eingeschlossenen Fälle werden hinsichtlich des Umfangs/der Dosis des Behandlungsplans überprüft, und es werden zwei Behandlungspläne erstellt: ein „Standard“- und ein „nTMS-angepasster“ Behandlungsplan.

Für den „nTMS-angepassten“ Plan wird die nTMS-Motorkarte mit der Planungs-MRT fusioniert. Die Motorkarte jedes Patienten (Regionen von Interesse, definiert durch die positiven MEP-Antworten) wird zur Definition des „funktionellen M1“ verwendet. Die Behandlungsdosis wird für das Planungszielvolumen (Planning Target Volume, PTV: Resektionskavum plus jegliche Kontrastmittelanreicherung mit einem 2 mm Sicherheitssaum bei operierten Patienten) verordnet. Dieser Plan wird gemäß den nTMS-Motorkarten optimiert, indem die Dosis für das motorisch-eloquente Gewebe so weit wie möglich reduziert wird, indem die Dosisverordnung in diesem Bereich auf 15 Gy in Einzelfraktion begrenzt wird. Überlappungen des PTV mit den Motorkarten werden nicht geschont. Der Radioonkologe wählt den nTMS-angepassten Plan, wenn er mindestens 95 % des Zielvolumens abdeckt; andernfalls wird der Standardplan gewählt, um eine ausreichende Dosisabdeckung sicherzustellen.