Respuesta a la dosis de las regiones cerebrales funcionalmente críticas para la radioterapia cerebral

Pregunta de investigación:

Nuestro objetivo es responder a las siguientes tres preguntas de investigación en este estudio:

1. ¿Cuál es la curva de respuesta a la dosis (grado de complicaciones de la radiación/cambios radiológicos frente a la dosis de radiación) para las regiones del cerebro involucradas en el procesamiento de las funciones de memoria de trabajo, lenguaje y visión?
2. ¿Cuál es la dosis límite para estas regiones cerebrales funcionalmente críticas que se puede aplicar a la planificación del tratamiento de radioterapia para minimizar (por ejemplo, menos del 5 %) la posibilidad de lesiones inducidas por la radiación?
3. ¿Se puede usar la resonancia magnética funcional del cerebro para guiar la planificación del tratamiento de radioterapia para minimizar la dosis en regiones cerebrales funcionalmente críticas y evaluar las respuestas al tratamiento de estas regiones?

Método de investigación:

Imágenes antes de la radioterapia: para cada paciente, se realizarán exámenes de resonancia magnética funcional en reposo y estimulación activa además de la resonancia magnética anatómica estándar para la radioterapia cerebral. Los mapas de activación de las regiones involucradas en las funciones de la memoria visual, del lenguaje y de trabajo se generarán a partir de los escaneos de IRMf y las respuestas del paciente en la tarea de memoria de trabajo (es decir, la tarea N-Back) se registrarán durante los estudios de IRMf. La MRI y la fMRI, combinadas, tomarán aproximadamente 90 minutos: 60 minutos para la MRI estándar y 30 minutos para la fMRI. Los mapas de activación se superpondrán a las imágenes FLAIR MRI, se importarán al sistema de planificación del tratamiento de radioterapia y se registrarán conjuntamente con la tomografía computarizada de simulación.

Radioterapia y seguimiento de rutina: las áreas funcionalmente críticas en los mapas de activación de fMRI se perfilarán por separado como órganos críticos, pero no se considerarán para la optimización del plan. Se calcularán y documentarán histogramas de volumen de dosis (DVH) de regiones cerebrales funcionalmente críticas. Cada paciente recibirá radioterapia cerebral fraccionada de acuerdo con el plan de tratamiento y se realizará un seguimiento cada tres meses después de la radioterapia.

Evaluaciones de seguimiento: el examen 3MS se administrará antes del inicio del tratamiento y cada tres meses después del tratamiento durante el seguimiento de rutina para detectar funciones neuropsicológicas. Se adquirirán resonancias magnéticas anatómicas (estándar) y resonancias magnéticas cerebrales (investigación) 6 meses después de la radioterapia para determinar los cambios radiológicos y funcionales en las regiones involucradas en el procesamiento de las funciones visuales, del lenguaje y de la memoria de trabajo.

Minimizar la interferencia de la recurrencia o progresión tumoral: Se realizarán dos acciones para minimizar la interferencia de la recurrencia o progresión tumoral con la evaluación de las alteraciones del rendimiento provocadas por la radiación. En primer lugar, la inclusión de pacientes se limitará a pacientes con tumores de crecimiento lento, por ejemplo, meningioma, glioma de bajo grado y astrocitoma anaplásico, de modo que la probabilidad de recurrencia o progresión del tumor sea pequeña. En segundo lugar, los pacientes que desarrollen una progresión de la enfermedad en cualquiera de los seguimientos posteriores a la radioterapia serán excluidos del estudio, ya que no sería posible distinguir los efectos de la progresión de la enfermedad de los efectos secundarios de la radioterapia en el examen fMRI o 3MS, y los hallazgos no serían interpretables.

Análisis de respuesta a la dosis: se utilizará el análisis de regresión logística para evaluar la probabilidad de complicaciones en regiones cerebrales funcionalmente críticas en función de la dosis de radiación. La variable dependiente será el indicador binario que identifica las complicaciones que manifiestan los pacientes (disminución de la puntuación del examen 3MS y la prueba N-Back, cambios radiológicos/funcionales identificados en MRI y fMRI) atribuidos a la exposición a la radiación. El modelo de regresión logística incluirá factores relevantes a nivel del sujeto (p. ej., edad, sexo, estado funcional de Karnofsky inicial, ubicación del tumor, convulsiones recientes, medicamentos antieplépticos) como covariables. El modelo logístico ajustado de probabilidad de complicación de tejido normal (NTCP, por sus siglas en inglés) permitirá estimar la probabilidad de complicaciones significativas asociadas con cualquier dosis de radiación en el área, lo que permite calcular la dosis límite como la dosis que se espera que induzca complicaciones con una probabilidad aceptable (p. ej., 5%).

Incorporación de la dosis límite para la planificación del tratamiento de radioterapia: la dosis límite del "Análisis de respuesta a la dosis" anterior se utilizará para la replanificación de la IMRT teniendo en cuenta las regiones cerebrales funcionalmente críticas. El objetivo de optimización es minimizar la dosis en las regiones cerebrales funcionalmente críticas mientras se mantiene una cobertura de PTV (volumen objetivo de planificación) similar y se mantiene la dosis en las estructuras críticas dentro de la tolerancia aceptada. Los DVH de las regiones cerebrales funcionalmente críticas, PTV y todas las demás estructuras críticas se compararán para ambos planes de tratamiento con y sin considerar las regiones cerebrales funcionalmente críticas. Se realizará una prueba de rango con signo de pares coincidentes de Wilcoxon para comparar los planes en términos de NTCP calculado de órganos críticos. La prueba de McNemar se utilizará para comparar planes con y sin restricciones de dosis de áreas funcionales en términos de tasa de rendimiento (es decir, la proporción de pacientes para los que se ideó con éxito el plan de IMRT).

El criterio principal de valoración de este estudio es la complicación del tejido normal. El objetivo principal de este estudio es determinar la curva de respuesta a la dosis y la dosis límite para las regiones cerebrales funcionalmente críticas para la radioterapia cerebral. El segundo objetivo de este estudio es investigar la precisión de la estimulación activa o resonancia magnética funcional en estado de reposo para evitar las regiones cerebrales funcionalmente críticas para la planificación del tratamiento de radioterapia de los tumores cerebrales y para evaluar las respuestas al tratamiento de estas regiones críticas.