Hyperpolarisoitu ksenonkaasu-MR-kuvaus NSCLC-sädehoidossa

Keuhkosyövän eloonjäämisluvut ovat huonot. Yhden vuoden eloonjäämisaste Yhdistyneessä kuningaskunnassa miehillä on 27 % ja naisilla 30 %, ja se laskee alle 10 prosenttiin viiden vuoden kuluttua. Keuhkosyövän ennuste on niin huono, että yli kaksi kolmasosaa potilaista diagnosoidaan myöhäisessä vaiheessa, jolloin parantava hoito ei ole mahdollista. Varhainen diagnoosi ja parantavan hoidon sietokyvyn arviointi vaikuttaisivat merkittävästi eloonjäämisasteisiin.

Histologisesti noin 80 % keuhkosyövistä on ei-pienisoluista keuhkosyöpää (NSCLC). NSCLC:n tärkein parantava hoito on leikkaus. Radikaali sädehoito ja kemoradioterapia ovat muita mahdollisesti parantavia hoitoja. Nämä sopivat potilaille, joilla on paikallisia kasvaimia, joita ei voida kirurgisesti leikata kriittisten paikallisten rakenteiden vuoksi tai lääketieteellisesti käyttökelvoton sairaus iän tai muiden sairauksien vuoksi. Sädehoidon tavoitteena on antaa kasvaimeen suuri tuumoria tappava annos vahingoittamatta ympäröivää normaalia keuhkokudosta. Suuri annos sädehoitoa parantaa paikallista kontrollia, mutta aiheuttaa myrkyllisten vaikutusten riskin normaalissa keuhkokudoksessa. Jos säteilyn aiheuttama keuhkomyrkytys voitaisiin ennustaa ja valvoa paremmin, radikaalinen sädehoito voitaisiin räätälöidä yksilöllisesti, mikä voisi myös auttaa välttämään tai pienentämään toimivan keuhkokudoksen säteilyannosta.

Tällä hetkellä sädehoitoa saavien potilaiden arviointiin kuuluu keuhkojen toimintamittauksia kliinisen indikaattorin saamiseksi siitä, kestäisikö potilas hoitoa ja ylläpitäisikö keuhkojen jälkeinen hoito riittävän toimivana jatkaakseen jokapäiväistä elämää ilman merkittävää heikkenemistä. Nykyinen kultastandardi keuhkojen toiminnan arvioinnissa on spirometria ja kaasunsiirto. Spirometria ja kaasunsiirto mittaavat keuhkojen globaalia toimintaa, mutta eivät anna tietoa keuhkojen eri alueista tai keuhkojen tukirungosta, parenkyymistä. Muutokset keuhkojen toiminnassa spirometrialla tai kaasunsiirrolla mitattuna eivät korreloi johdonmukaisesti oireiden kanssa vakavuus tai heijastaa potilaan terveyden heikkenemistä. Tämä heikko suhde johtuu luultavasti siitä, että keuhkot on monimutkainen alueelin, jossa useiden tekijöiden paikalliset häiriöt, mukaan lukien kaasun virtaus (ilmanvaihto), verenvirtaus (perfuusio) ja kaasun siirtyminen, kaikki yhdessä heikentävät hengitystoimintaa.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi pyrimme käyttämään hyperpolarisoitua ksenonkaasua (Xe129) magneettikuvausta (MRI) ja tietokonetomografiaa (CT) kuvaamaan yksityiskohtaisia ​​alueellisia ja rakenteellisia keuhkojen poikkeavuuksia potilailla, joilla on NSCLC. Tutkijat korreloivat tämän tekniikan spirometrian ja hengenahdistuspisteiden kanssa määrittääkseen, onko sädehoidon hengitystoleranssi paremmin ennustettu hyperpolarisoidulla Xe129 MR -kuvauksella. Tutkijat vertaavat hyperpolarisoitua Xe129 MRI:tä standardikuvaukseen (ydinlääketutkimukset). Tutkijat arvioivat myös muutoksia hyperpolarisoidussa Xe129 MR -kuvauksessa ennen sädehoitoa, sen aikana ja sen jälkeen määrittääkseen, tarjoaako se paremman arvioinnin säteilyn aiheuttamasta keuhkovauriosta. MRI:n etuna on se, että se ei sisällä ionisoivaa säteilyä, mikä tekee siitä turvallisen ja käytännöllisen keuhkosyövän kaltaisten sairauksien hoidossa, joissa toistuvia seurantatutkimuksia tarvitaan. MR-kuvauksella on parempi kuvanottonopeus verrattuna TT:hen ja keuhkojen tuiketutkimukseen, ja se tarjoaa mahdollisuuden keuhkojen dynaamiseen arviointiin hengityksen aikana. Tavanomaisessa magneettikuvauksessa signaali on peräisin pääasiassa kudosten vesimolekyyleissä olevista protoneista. Siksi tavanomaisella MRI:llä on rajoitettu käyttö hengityselinten sairauksissa, koska keuhkoissa on erittäin alhainen protonitiheys, sen sijaan se koostuu suurelta osin ilmatiloista, jotka eivät tuota MR-signaalia. Hyperpolarisoidut jalokaasut voivat ratkaista tämän ongelman. Ksenon (Xe129) on reagoimaton tai inertti jalokaasu. Sen ydinspin ½ mahdollistaa sen käytön MR-kuvauksessa signaalin tuottamiseksi. Xe129 on hyperpolarisoitunut, toisin sanoen ydinspin atomeissa kasvaa. Hyperpolarisaatio lisää MR-signaalia mahdollistaen Xe129-kaasun näkymisen MR-skannauksessa. Hyperpolarisoitunutta Xe129-kaasua ilmaantuu enemmän ja nopeammin niissä keuhkojen osissa, joissa ilmavirtaus on hyvä. Lisäksi Xe129 liukenee helposti vereen, jossa se lähettää erilaisia ​​MR-signaalin ominaisuuksia. Tätä ominaisuutta voidaan hyödyntää keuhkojen ventilaation ja perfuusion alueelliseen kvantitointiin, mikä tarjoaa kattavan arvion keuhkojen toiminnasta. Paremman toiminnallisen kuvantamisen tarve olemassa olevan keuhkosairauden tunnistamiseksi ja NSCLC-potilaiden hengitystoleranssin ennustamiseksi sädehoitoa varten on selvä. Hyperpolarisoidulla Xe129 MR-kuvauksella on potentiaalia selvittää yksilöllinen soveltuvuus sädehoitoaikatauluihin paremmin kuin tällä hetkellä käytetyt tutkimukset. Lisäksi tarvitaan parannettua toiminnallista kuvantamista, jotta hoitovastetta voidaan seurata ja hoito-ohjelmat voidaan räätälöidä yksilöllisesti. Hyperpolarisoitu Xe129 MR -kuvaus tarjoaa mahdollisuuden parantaa säteilyn aiheuttaman keuhkovaurion havaitsemista, mikä on korvaamatonta hoidettaessa potilaita, joilla on säteilyn aiheuttama vamma. Se voi myös tarjota tietoja, joiden avulla RT voidaan suunnitella siten, että potilaiden riskiä sairastua säteilyn aiheuttamaan keuhkotoksikoosiin (RILT) pienennetään.

Paremman toiminnallisen kuvantamisen tarve olemassa olevan keuhkosairauden tunnistamiseksi ja NSCLC-potilaiden hengitystoleranssin ennustamiseksi sädehoitoa varten on selvä. Hyperpolarisoidulla Xe129 MR-kuvauksella on potentiaalia selvittää yksilöllinen soveltuvuus sädehoitoaikatauluihin paremmin kuin tällä hetkellä käytetyt tutkimukset. Lisäksi tarvitaan parannettua toiminnallista kuvantamista, jotta hoitovastetta voidaan seurata ja hoito-ohjelmat voidaan räätälöidä yksilöllisesti. Hyperpolarisoitu Xe129 MR -kuvaus tarjoaa mahdollisuuden parantaa säteilyn aiheuttaman keuhkovaurion havaitsemista, mikä on korvaamatonta hoidettaessa potilaita, joilla on säteilyn aiheuttama vamma. Se voi myös tarjota tietoja, joiden avulla RT voidaan suunnitella siten, että potilaiden riskiä sairastua säteilyn aiheuttamaan keuhkotoksikoosiin (RILT) pienennetään.