Hiperpolarizált xenon gáz MR képalkotás az NSCLC sugárterápiában

A tüdőrák túlélési aránya alacsony. Az Egyesült Királyságban az egyéves túlélési arány a férfiaknál 27%, a nőknél 30%, ami öt év alatt 10% alá esik. A tüdőrák prognózisa annyira rossz, hogy a betegek több mint kétharmadánál késői stádiumban diagnosztizálják, amikor a gyógyító kezelés nem lehetséges. A korai diagnózis és a gyógyító kezelés toleranciájának felmérése jelentős változást jelentene a túlélési arányban.

Szövettanilag a tüdőrák körülbelül 80%-a nem kissejtes tüdőrák (NSCLC). Az NSCLC fő gyógyító kezelése a műtét. A radikális sugárterápia és a kemoradioterápia további potenciálisan gyógyító kezelések. Alkalmasak olyan betegek számára, akiknél lokális daganatok jelentkeznek, amelyek kritikus lokális struktúrák érintettsége miatt műtétileg nem reszekálhatók, vagy előrehaladott életkor vagy társbetegségek miatt orvosilag inoperálhatatlan betegség. A sugárterápia célja nagy tumorölő dózis eljuttatása a daganatba anélkül, hogy károsítaná a környező normális tüdőszövetet. A nagy dózisú sugárterápia javítja a helyi kontrollt, de fennáll annak a veszélye, hogy toxikus hatásokat vált ki a normál tüdőszövetben. Ha a sugárzás által kiváltott tüdőtoxicitás jobban előrejelezhető és nyomon követhető lenne, a radikális sugárterápia személyre szabható lenne, ami azzal is járhat, hogy elkerülhető vagy csökkenthető a funkcionális tüdőszövet sugárdózisa.

Jelenleg a betegek sugárterápiás értékelése tüdőfunkció méréseket foglal magában, hogy klinikai jelzést adjon arról, hogy a beteg tolerálja-e a kezelést, és fenntartja-e a megfelelő működőképes tüdőkezelést ahhoz, hogy jelentős károsodás nélkül folytassa a mindennapi életvitelét. A tüdőfunkció értékelésének jelenlegi aranystandardja a spirometria és a gáztranszfer. A spirometria és a gáztranszfer a tüdő globális működését méri, de nem ad információt a tüdő különböző régióiról vagy a tüdő támasztó „keretéről”, a parenchimáról. A tüdőfunkció spirometriával vagy gáztranszferrel mért változásai nem korrelálnak koherensen a tünetekkel súlyosságát, vagy a beteg egészségi állapotának romlását tükrözik. Ez a gyenge kapcsolat valószínűleg azért van, mert a tüdő egy összetett regionális szerv, ahol számos tényező, köztük a gázáramlás (ventiláció), a véráramlás (perfúzió) és a gáztranszfer lokalizált zavarai együttesen rontják a légzésfunkciót.

E problémák megoldására célunk hiperpolarizált xenongáz (Xe129) mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és számítógépes tomográfia (CT) alkalmazása az NSCLC-ben szenvedő betegek regionális és strukturális tüdőrendellenességének részletes leírására. A kutatók ezt a technikát a kiindulási spirometriás és nehézlégzési pontszámokkal fogják összefüggésbe hozni, hogy megállapítsák, hogy a sugárterápia légzési toleranciája jobban megjósolható-e a hiperpolarizált Xe129 MR képalkotással. A vizsgálók összehasonlítják a hiperpolarizált Xe129 MRI-t a standard képalkotással (nukleáris gyógyászatban végzett vizsgálatok). A kutatók értékelni fogják a hiperpolarizált Xe129 MR képalkotásban bekövetkezett változásokat is a sugárterápia előtt, alatt és után, hogy megállapítsák, hogy az javítja-e a sugárzás által kiváltott tüdőkárosodás értékelését. Az MRI előnye, hogy mentes az ionizáló sugárzástól, így biztonságos és praktikus olyan betegségek esetén, mint a tüdőrák, ahol ismételt nyomon követés szükséges. Az MR-képalkotás a CT-hez és a tüdőszcintigráfiához képest megnövelt képfelvételi sebességgel rendelkezik, és lehetőséget kínál a tüdő dinamikus értékelésére a légzés során. A hagyományos MRI-ben a jel elsősorban a szövetek vízmolekuláiban lévő protonokból származik. Ezért a hagyományos MRI-t korlátozottan használják légúti betegségekben, mivel a tüdőben nagyon alacsony a protonsűrűség, ehelyett nagyrészt olyan légterekből áll, amelyek nem generálnak MR-jelet. A hiperpolarizált nemesgázok megoldhatják ezt a problémát. A xenon (Xe129) nem reagáló vagy inert nemesgáz. ½-os nukleáris spinnel rendelkezik, amely lehetővé teszi az MR-képalkotásban történő használatát jel generálására. A Xe129 hiperpolarizált, vagyis az atomokon belüli nukleáris spin megnő. A hiperpolarizáció növeli az MR-jelet, lehetővé téve az Xe129 gáz megjelenését az MR-vizsgálaton. A tüdő jó légáramlású részein a hiperpolarizált Xe129 gáz jobban megjelenik és gyorsabban látható. Ezenkívül a Xe129 könnyen feloldódik a vérben, ahol különböző MR jel jellemzőket bocsát ki. Ez a tulajdonság felhasználható a tüdőn belüli lélegeztetés és perfúzió regionális számszerűsítésére, így átfogóan értékelhető a tüdőfunkció. Egyértelmű, hogy javított funkcionális képalkotásra van szükség a már meglévő tüdőbetegség azonosítására és az NSCLC-ben szenvedő betegek légzési toleranciájának előrejelzésére a sugárterápiás kezelés során. A hiperpolarizált Xe129 MR-képalkotás a jelenleg alkalmazott vizsgálatoknál jobban képes tájékoztatni az egyéni alkalmasságot a sugárterápiás ütemezésre. Ezenkívül javított funkcionális képalkotásra van szükség a kezelésre adott válasz nyomon követéséhez és a kezelési rendek egyénre szabásához. A hiperpolarizált Xe129 MR képalkotás lehetőséget kínál a sugárzás által kiváltott tüdősérülések jobb észlelésére, ami felbecsülhetetlen a sugárzás okozta sérülést szenvedett betegek kezelésében. Olyan információkkal is szolgálhat, amelyek lehetővé teszik az RT oly módon történő megtervezését, hogy csökkenjen a betegekben a sugárzás által kiváltott tüdőtoxicitás (RILT) kialakulásának kockázata.

Egyértelmű, hogy javított funkcionális képalkotásra van szükség a már meglévő tüdőbetegség azonosítására és az NSCLC-ben szenvedő betegek légzési toleranciájának előrejelzésére a sugárterápiás kezelés során. A hiperpolarizált Xe129 MR-képalkotás a jelenleg alkalmazott vizsgálatoknál jobban képes tájékoztatni az egyéni alkalmasságot a sugárterápiás ütemezésre. Ezenkívül javított funkcionális képalkotásra van szükség a kezelésre adott válasz nyomon követéséhez és a kezelési rendek egyénre szabásához. A hiperpolarizált Xe129 MR képalkotás lehetőséget kínál a sugárzás által kiváltott tüdősérülések jobb észlelésére, ami felbecsülhetetlen a sugárzás okozta sérülést szenvedett betegek kezelésében. Olyan információkkal is szolgálhat, amelyek lehetővé teszik az RT oly módon történő megtervezését, hogy csökkenjen a betegekben a sugárzás által kiváltott tüdőtoxicitás (RILT) kialakulásának kockázata.