Kognitiivisen heikkenemisen mittaaminen ja kartoittaminen aivojen radiokirurgian jälkeen (CoDeB-Rad)

Aivometastaasit vaikuttavat noin 20–40 %:iin kaikista syöpäpotilaista, joilla on primaarinen ekstrakraniaalinen sairaus. Lamba ym. arvioivat, että potilaiden keskimääräinen eloonjääminen ilman hoitoa on noin yksi kuukausi. Tämä luku kasvaa yhdestä kuukaudesta 3–12 kuukauteen, jos käytetään kokoaivojen sädehoitoa (WBRT). WBRT on sädehoitohoito, joka toimitetaan viidestä kymmeneen hoitokerrassa ja jossa säteilytetään koko aivoa. Uusien systeemisten hoitojen myötä potilaiden ennuste paranee jatkuvasti. MRI-kuvauksen laaja käyttö on lisännyt myös diagnosoitujen potilaiden määrää parantamalla hyvin pienten (halkaisijaltaan yhden tai kahden millimetrin) kasvainten havaitsemista. Tämän seurauksena yhä useammat ihmiset ohjataan aivoetastaasien parantavaan hoitoon.

Potilaita, joilla on aivometastaaseja, voidaan hoitaa leikkauksella, WBRT:llä, Stereotaktisella radiokirurgialla (SRS) tai näiden yhdistelmällä. SRS on ensisijainen hoito yksittäisille tai useille etäpesäkkeille, ellei kyseessä ole suuri massa (halkaisijaltaan yli 3 cm), jolloin leikkaus olisi suositeltava vaihtoehto. Tämä johtuu leikkauksen invasiivisuudesta, SRS on ei-invasiivinen tai minimaalisesti invasiivinen ja siihen liittyvistä riskeistä leikkaukseen. SRS on erittäin fokusoitu hoito, jossa käytetään stereotaktisia lokalisointitekniikoita korkean säteilyannoksen antamiseksi rajatulle aivojen alueelle. Hoito toimitetaan yleensä yhtenä sädehoitona. Prospektiivisissa satunnaistetuissa kontrolloiduissa tutkimuksissa osoitettiin, että stereotaktinen radiokirurgia on yhtä tehokas kuin kokoaivojen sädehoito paikallisen kasvaimen hallinnassa, mutta potilaiden kognitiivisen heikkenemisen taakka on pienempi. Primaariset kasvaimet voivat vaihdella, mutta suurimmalla osalla potilaista on primaarinen keuhko-, rinta-, melanooma, munuainen tai paksusuolen.

Säteily vahingoittaa aivoja, jolloin eri alueet ovat enemmän tai vähemmän alttiita säteilylle. Tärkeimmät elimet, joilla sädehoitosuunnitelmia optimoidaan vähentämällä niille annettua annosta, ovat silmät, näköhermot, chiasma, aivorunko, simpukat, linssit ja kyynelrauhaset. Nämä ovat elimiä, jotka vaikuttavat fyysisiin toimintoihin. Tällä hetkellä sädehoitohoidon suunnittelussa ei oteta huomioon aivoalueita, jotka vaikuttavat kognitiiviseen toimintaan, kuten aivoturso, tyvihermot, insula ja corpus callosum muutamia mainitakseni.

Sädehoidon vaikutukset aivoissa on dokumentoitu hyvin, mutta tämä koskee enimmäkseen WBRT:tä. Fokaalisen sädehoidon, kuten SRS:n, vaikutuksia kognitioon ei ole tutkittu yksityiskohtaisesti. Tässä pilottitutkimuksessa käytetään vokselipohjaista leesion oirekartoitusta (VLSM) korreloimaan hoidon suunnittelun annoskartat neurokognitiivisen toiminnan kliinisten tulosten kanssa.

Voxel-pohjainen leesion oireiden kartoitus on tekniikka, jossa tiettyjen aivojen alueiden vaurioiden välinen suhde voidaan yhdistää kognitiiviseen toimintaan vaikuttaviin oireisiin. Tämä tehdään vokseli kerrallaan. Vokseli on tilavuus kolmiulotteisessa rakenteessa. VLSM:ää on käytetty laajasti aivohalvauspotilailla, mutta kirjallisuus on niukkaa potilaista, joilla on aivometastaaseja. Aivojen yksittäisiä MR-kuvia käytetään yhdessä kunkin potilaan SRS-hoitosuunnitelman annoskarttojen kanssa. Annoskartat ovat päällekkäisiä ja korreloivat neurokognitiivisen testauksen tulosten kanssa. Tämän jälkeen hahmotellaan tunnistetut aivojen alueet ja arvioidaan annostaso, jolla on merkitystä (annoksen taso, jolla kognitiiviset muutokset voidaan mitata).

Edut

Aivojen alueiden ja niihin liittyvien kognitiivisten muutosten aiheuttamien annosten tunnistaminen auttaa neuvomaan tulevia suuntaviivoja näiden aivojen alueiden tilavuusannosrajoituksista. Koska leesion sijainti korreloi neurokognitiivisen testauksen kliinisten tulosten kanssa, voidaan saada parempi käsitys sädehoitohoidon sivuvaikutuksista. Tämä mahdollistaa tulevien sädehoitojen optimoinnin näiden alueiden säästämiseksi ja minimoi siten sädehoidon sivuvaikutukset.

Lopuksi, hankitun tiedon avulla konsultit voivat paremmin tiedottaa potilaille hoidon vaikutuksista. Näin ollen potilaat voivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä hoidostaan. Tämä on erityisen tärkeää tässä populaatiossa, koska suurimmalla osalla SRS:llä hoidetuista potilaista ei ole kovin pitkää elinikää.

Menetelmät Magneettiresonanssikuvaus tai MRI on lääketieteellinen kuvantamistekniikka, joka käyttää magneettikenttiä ja radioaaltoja yksityiskohtaisten kuvien luomiseen kehon sisältä. MRI on suosituin kuvantamismenetelmä, jota käytetään aivokasvaimien, sekä hyvän- että pahanlaatuisten, diagnosoimiseen, koska se pystyy tarjoamaan suuren kontrastin näille kudoksille. Jo 2 mm:n kasvaimet voidaan helposti visualisoida MRI-skannerin avulla.

Menetelmä, jota käytetään tietojen analysointiin, VLSM, on vakiintunut ja sitä on käytetty laajasti potilailla, joilla on aivohalvausvaurioita. Se käyttää regressiomallia, joka on yksimuuttuja ja joka voi yhdistää potilaiden kognitiivisen suorituskyvyn siihen, onko kussakin vokselissa vaurio vai ei. Tässä pilottitutkimuksessa leesioiden sijaan käytämme sädehoidon hoitosuunnitelmien annoskarttoja.

Potilaiden rakenteelliset MRI-kuvat normalisoidaan spatiaalisesti yhteiseen koordinaattijärjestelmään, Montrealin neurologisen instituutin (MNI) tilaan. Muunnoksia käytetään sitten sovittamaan annoskartat samaan koordinaattijärjestelmään. Sen jälkeen tiedot tasoitetaan. Vokseleihin perustuva leesion oireiden kartoitusanalyysi sisältää Matlabin tilastollisen parametrisen kartoitustyökalupaketin. Jokaiselle vokselille suoritetaan potilaiden ryhmävertailu käyttämällä sädehoitohoitosuunnitelmien annoskarttoja. T-tilasto lasketaan neurokognitiivisen testauksen tulosten perusteella. Aivojen vastaava t-kartta luodaan, jossa näkyvät kaikki asiaankuuluviin kognitiivisiin puutteisiin liittyvät vokselit. Useiden vertailujen korjaus on suoritettava sen varmistamiseksi, että väärien positiivisten tulosten määrä minimoidaan.