Funkcionálisan kritikus agyi régiók dózisválasza az agy sugárterápiájához

Kutatási kérdés:

Célunk a következő három kutatási kérdés megválaszolása ebben a tanulmányban:

1. Mi a dózis-válasz görbe (a sugárzási szövődmények/radiológiai változások mértéke vs. sugárdózis) a vizuális, nyelvi és munkamemória-funkciók feldolgozásában érintett agyi régiók esetében?
2. Mi az a limitáló dózis ezekre a funkcionálisan kritikus agyi régiókra vonatkozóan, amely alkalmazható a sugárterápiás kezelés tervezésénél a sugárzás okozta sérülés lehetőségének minimalizálása érdekében (pl. kevesebb, mint 5%)?
3. Használható-e az agy fMRI a sugárterápiás kezelés tervezésének irányítására, hogy minimalizálja a funkcionálisan kritikus agyi régiók dózisát, és értékelje e régiók kezelési válaszait?

Kutatási módszer:

Képalkotás sugárkezelés előtt: Minden betegnél aktív stimulációs és nyugalmi fMRI-vizsgálatot végeznek az agyi sugárkezeléshez szükséges standard anatómiai MRI mellett. Az fMRI-felvételekből a vizuális, nyelvi és munkamemória funkciókban érintett régiók aktiválási térképei készülnek, és az fMRI-vizsgálatok során rögzítik a páciens válaszait a munkamemória-feladatra (azaz az N-Back feladatra). Az MRI és az fMRI együttvéve körülbelül 90 percet vesz igénybe - 60 percet a standard MRI és 30 percet az fMRI esetében. Az aktiválási térképeket a FLAIR MRI képekre fedik, importálják a sugárterápiás kezelési tervezési rendszerbe, és együtt regisztrálják a szimulációs CT-vizsgálattal.

Sugárterápia és rutin nyomon követés: Az fMRI aktiválási térképeken a funkcionálisan kritikus területeket külön-külön kontúrozzák kritikus szervekként, de nem veszik figyelembe a terv optimalizálása során. A funkcionálisan kritikus agyi régiók dózistérfogat hisztogramjait (DVH) kiszámítják és dokumentálják. Minden beteg frakcionált agyi sugárkezelést kap a kezelési tervnek megfelelően, és a sugárkezelést követően háromhavonta követik nyomon.

Nyomon követési értékelések: A 3MS vizsgálatot a kezelés megkezdése előtt és a kezelés után háromhavonta kell elvégezni a neuropszichológiai funkciók szűrése céljából végzett rutin követés során. Az anatómiai MRI-t (standard) és az agyi fMRI-t (kutatás) 6 hónappal a sugárkezelést követően készítik el, hogy meghatározzák a vizuális, nyelvi és munkamemória-funkciók feldolgozásában érintett régiók radiológiai és funkcionális változásait.

A tumor kiújulását vagy progresszióját okozó interferencia minimalizálása: Két intézkedést kell tenni a daganat kiújulásának vagy progressziójának interferenciájának minimalizálása érdekében a sugárzás okozta teljesítményváltozások értékelésével. Először is, a betegek bevonása a lassan növekvő daganatokban, például meningiomában, alacsony fokú gliomában és anaplasztikus asztrocitómában szenvedő betegekre korlátozódik, így a daganat kiújulásának vagy progressziójának kicsi az esélye. Másodszor, azokat a betegeket, akiknél a sugárterápia utáni követések bármelyike ​​során a betegség progressziója alakul ki, kizárják a vizsgálatból, mivel nem lehet megkülönböztetni a betegség progressziójának hatásait a sugárterápia mellékhatásaitól az fMRI-n vagy a 3MS-vizsgálaton. a megállapítások nem lennének értelmezhetőek.

Dózis-válasz elemzés: Logisztikus regressziós analízist alkalmazunk a funkcionálisan kritikus agyi régiók szövődményeinek valószínűségének felmérésére a sugárdózis függvényében. A függő változó az a bináris indikátor, amely azonosítja a betegek sugárterhelésnek tulajdonítható megnyilvánuló szövődményeit (3MS vizsgálati pontszám és N-Back teszt csökkenése, MRI-n és fMRI-n azonosított radiológiai/funkcionális változások). A logisztikus regressziós modell kovariánsként tartalmazza a releváns alany szintű tényezőket (például életkor, nem, a kiindulási Karnofsky-teljesítmény státusza, a daganat elhelyezkedése, a közelmúltbeli rohamok, az epilepszia elleni gyógyszerek). Az illesztett logisztikus normál szöveti szövődmény valószínűségi (NTCP) modell lehetővé teszi a területet érő bármely sugárdózishoz kapcsolódó jelentős szövődmények valószínűségének becslését, lehetővé téve a korlátozó dózis kiszámítását az a dózisként, amely várhatóan elfogadható valószínűséggel komplikációt okoz (pl. 5%).

Határdózis beépítése a sugárterápiás kezelés tervezésébe: A fenti "Dózis-válasz elemzés"-ből származó limitáló dózist használják az IMRT újratervezéséhez, figyelembe véve a funkcionálisan kritikus agyi régiókat. Az optimalizálás célja a funkcionálisan kritikus agyi régiók dózisának minimalizálása, miközben fenntartja a hasonló PTV (tervezési céltérfogat) lefedettséget, és a kritikus struktúrák dózisát az elfogadott tűréshatáron belül tartja. A funkcionálisan kritikus agyi régiók, a PTV és az összes többi kritikus struktúra DVH-jait összehasonlítják mindkét kezelési tervben a funkcionálisan kritikus agyi régiók figyelembevételével és anélkül. Wilcoxon páros előjelű rangtesztet végeznek, hogy összehasonlítsák a terveket a kritikus szervek számított NTCP-je alapján. A McNemar-tesztet a funkcionális területek dóziskorlátaival és anélküli tervek összehasonlítására fogják használni a termésarány (vagyis azon betegek aránya, akik számára az IMRT-tervet sikeresen kidolgozták) szempontjából.

A vizsgálat elsődleges vizsgálati végpontja a normál szöveti szövődmények. Ennek a vizsgálatnak az elsődleges célja a dózis-válasz görbének és a korlátozó dózisnak a meghatározása a funkcionálisan kritikus agyi régiókban az agy sugárkezeléséhez. A tanulmány második célja az aktív stimuláció vagy nyugalmi állapotú fMRI pontosságának vizsgálata a funkcionálisan kritikus agyi régiók elkerülése érdekében az agydaganatok sugárterápiás kezelésének megtervezéséhez és ezen kritikus régiók kezelési válaszainak értékeléséhez.