Risposta alla dose di regioni cerebrali funzionalmente critiche per la radioterapia cerebrale

Domanda di ricerca:

Il nostro obiettivo è rispondere alle seguenti tre domande di ricerca in questo studio:

1. Qual è la curva dose-risposta (grado di complicanze da radiazioni/cambiamenti radiologici rispetto alla dose di radiazioni) per le regioni cerebrali coinvolte nell'elaborazione delle funzioni visive, linguistiche e della memoria di lavoro?
2. Qual è la dose limite per queste regioni cerebrali funzionalmente critiche che può essere applicata alla pianificazione del trattamento radioterapico per ridurre al minimo (ad esempio, meno del 5%) la possibilità di lesioni indotte da radiazioni?
3. La fMRI cerebrale può essere utilizzata per guidare la pianificazione del trattamento radioterapico per ridurre al minimo la dose alle regioni cerebrali funzionalmente critiche e valutare le risposte al trattamento di queste regioni?

Metodo di ricerca:

Imaging prima della radioterapia: per ogni paziente, la stimolazione attiva e gli esami fMRI a riposo verranno eseguiti oltre alla risonanza magnetica anatomica standard per la radioterapia cerebrale. Le mappe di attivazione delle regioni coinvolte nelle funzioni visive, linguistiche e della memoria di lavoro saranno generate dalle scansioni fMRI e le risposte del paziente sul compito della memoria di lavoro (cioè il compito N-Back) saranno registrate durante gli studi fMRI. La risonanza magnetica e la fMRI, combinate, impiegheranno circa 90 minuti - 60 minuti per la risonanza magnetica standard e 30 minuti per la fMRI. Le mappe di attivazione saranno sovrapposte alle immagini FLAIR MRI, importate nel sistema di pianificazione del trattamento radioterapico e co-registrate con la scansione TC di simulazione.

Radioterapia e follow-up di routine: le aree funzionalmente critiche nelle mappe di attivazione fMRI saranno delineate separatamente come organi critici ma non saranno prese in considerazione per l'ottimizzazione del piano. Saranno calcolati e documentati gli istogrammi del volume della dose (DVH) delle regioni cerebrali funzionalmente critiche. Ogni paziente riceverà radioterapia cerebrale frazionata secondo il piano di trattamento e sarà seguito ogni tre mesi dopo la radioterapia.

Valutazioni di follow-up: l'esame 3MS verrà somministrato prima dell'inizio del trattamento e ogni tre mesi dopo il trattamento durante il follow-up di routine per lo screening delle funzioni neuropsicologiche. La risonanza magnetica anatomica (standard) e la fMRI cerebrale (ricerca) saranno acquisite a 6 mesi dopo la radioterapia per determinare i cambiamenti radiologici e funzionali nelle regioni coinvolte nell'elaborazione delle funzioni visive, linguistiche e della memoria di lavoro.

Ridurre al minimo l'interferenza della recidiva o della progressione del tumore: saranno intraprese due azioni per ridurre al minimo l'interferenza della recidiva o della progressione del tumore con la valutazione delle alterazioni delle prestazioni causate dalle radiazioni. In primo luogo, l'inclusione dei pazienti sarà limitata ai pazienti con tumori a crescita lenta, ad esempio meningioma, glioma di basso grado e astrocitoma anaplastico, in modo che la possibilità di recidiva o progressione del tumore sia ridotta. In secondo luogo, i pazienti che svilupperanno progressione della malattia in uno qualsiasi dei follow-up post-radioterapia saranno esclusi dallo studio, in quanto non sarebbe possibile distinguere gli effetti della progressione della malattia dagli effetti collaterali della radioterapia sull'fMRI o sull'esame 3MS, e i risultati non sarebbero interpretabili.

Analisi della risposta alla dose: l'analisi della regressione logistica verrà utilizzata per valutare la probabilità di complicanze nelle regioni cerebrali funzionalmente critiche in funzione della dose di radiazioni. La variabile dipendente sarà l'indicatore binario che identifica le complicanze manifestate dai pazienti (declino del punteggio dell'esame 3MS e del test N-Back, cambiamenti radiologici/funzionali identificati su MRI e fMRI) attribuite all'esposizione alle radiazioni. Il modello di regressione logistica includerà fattori rilevanti a livello di soggetto (ad es. età, sesso, performance status di Karnofsky al basale, posizione del tumore, convulsioni recenti, farmaci antieplettici) come covariate. Il modello di probabilità di complicanze del tessuto normale logistico adattato (NTCP) consentirà di stimare la probabilità di complicanze significative associate a qualsiasi dose di radiazioni nell'area, consentendo di calcolare la dose limite come la dose prevista per indurre complicanze con una probabilità accettabile (ad esempio, 5%).

Incorporazione della dose limite per la pianificazione del trattamento radioterapico: la dose limite della suddetta "Analisi della risposta alla dose" verrà utilizzata per la ripianificazione dell'IMRT considerando le regioni cerebrali funzionalmente critiche. L'obiettivo di ottimizzazione è ridurre al minimo la dose alle regioni cerebrali funzionalmente critiche mantenendo una copertura PTV (volume target di pianificazione) simile e mantenendo la dose alle strutture critiche entro la tolleranza accettata. DVHs delle regioni cerebrali funzionalmente critiche, PTV e tutte le altre strutture critiche saranno confrontate per entrambi i piani di trattamento con e senza considerare le regioni cerebrali funzionalmente critiche. Verrà eseguito un Wilcoxon matched pair signed rank test per confrontare i piani in termini di NTCP calcolato degli organi critici. Il test McNemar verrà utilizzato per confrontare i piani con e senza vincoli di dose delle aree funzionali in termini di tasso di rendimento (ovvero la percentuale di pazienti per i quali il piano IMRT è stato ideato con successo).

L'endpoint primario dello studio di questo studio è la normale complicazione del tessuto. L'obiettivo principale di questo studio è determinare la curva dose-risposta e la dose limite per le regioni cerebrali funzionalmente critiche per la radioterapia cerebrale. Il secondo obiettivo di questo studio è indagare l'accuratezza della stimolazione attiva o dello stato di riposo fMRI per evitare le regioni cerebrali funzionalmente critiche per la pianificazione del trattamento radioterapico dei tumori cerebrali e per valutare le risposte al trattamento di queste regioni critiche.