Imaging RM con gas Xenon iperpolarizzato nella radioterapia NSCLC

I tassi di sopravvivenza per il cancro del polmone sono scarsi. Il tasso di sopravvivenza a un anno nel Regno Unito per i maschi è del 27% e per le femmine del 30%, scendendo a meno del 10% a cinque anni. La prognosi per il cancro del polmone è così sfavorevole perché oltre i due terzi dei pazienti vengono diagnosticati in una fase avanzata quando il trattamento curativo non è possibile. La diagnosi precoce e la valutazione della tolleranza per il trattamento curativo farebbero una differenza significativa per i tassi di sopravvivenza.

Istologicamente, circa l'80% dei tumori polmonari è costituito da carcinoma polmonare non a piccole cellule (NSCLC). Il principale trattamento curativo per NSCLC è la chirurgia. La radioterapia radicale e la chemioradioterapia sono altri trattamenti potenzialmente curativi. Questi sono adatti a pazienti che presentano tumori localizzati non resecabili chirurgicamente a causa del coinvolgimento di strutture locali critiche o malattie clinicamente inoperabili a causa dell'età avanzata o di comorbilità. La radioterapia mira a fornire un'elevata dose tumoricida al tumore senza danneggiare il normale tessuto polmonare circostante. Una dose elevata di radioterapia migliora il controllo locale ma comporta il rischio di indurre effetti tossici nel normale tessuto polmonare. Se la tossicità polmonare indotta da radiazioni potesse essere meglio prevista e monitorata, la radioterapia radicale potrebbe essere adattata all'individuo, che potrebbe anche avere il vantaggio di evitare o ridurre la dose di radiazioni al tessuto polmonare funzionale.

Attualmente la valutazione dei pazienti per la radioterapia comporta misurazioni della funzionalità polmonare per fornire un indicatore clinico se il paziente tollererebbe o meno il trattamento e manterrebbe un funzionamento polmonare sufficiente dopo il trattamento per continuare con le attività della vita quotidiana senza compromissione significativa. L'attuale gold standard per la valutazione della funzione polmonare è la spirometria e il trasferimento di gas. La spirometria e il trasferimento di gas misurano la funzione polmonare globale ma non forniscono informazioni sulle diverse regioni del polmone o sulla "struttura" di supporto del polmone, il parenchima. I cambiamenti nella funzione polmonare misurati dalla spirometria o dal trasferimento di gas non sono correlati in modo coerente con i sintomi gravità o riflettono un peggioramento della salute del paziente. Questa debole relazione è probabilmente dovuta al fatto che il polmone è un organo regionale complesso in cui i disturbi localizzati di una varietà di fattori tra cui il flusso di gas (ventilazione), il flusso sanguigno (perfusione) e il trasferimento di gas si combinano tutti per compromettere la funzione respiratoria.

Per affrontare questi problemi miriamo a utilizzare la risonanza magnetica (MRI) e la tomografia computerizzata (TC) con gas xenon iperpolarizzato (Xe129) per descrivere l'anomalia polmonare regionale e strutturale dettagliata nei pazienti con NSCLC. Gli investigatori correleranno questa tecnica con la spirometria basale e i punteggi di dispnea per determinare se la tolleranza respiratoria della radioterapia è meglio prevista dall'imaging RM Xe129 iperpolarizzato. Gli investigatori confronteranno la risonanza magnetica Xe129 iperpolarizzata con l'imaging standard (scansioni di medicina nucleare). Gli investigatori valuteranno anche i cambiamenti nell'imaging RM Xe129 iperpolarizzato prima, durante e dopo la radioterapia per determinare se fornisce una migliore valutazione del danno polmonare indotto da radiazioni. La risonanza magnetica ha il vantaggio di essere priva di radiazioni ionizzanti, rendendola sicura e pratica per malattie come il cancro ai polmoni in cui sono necessarie ripetute scansioni di follow-up. L'imaging RM ha una maggiore velocità di acquisizione delle immagini rispetto alla TC e alla scintigrafia polmonare e offre il potenziale della valutazione dinamica dei polmoni durante la respirazione. Nella risonanza magnetica convenzionale, il segnale proviene principalmente dai protoni nelle molecole d'acqua dei tessuti. Pertanto la risonanza magnetica convenzionale ha un uso limitato nelle malattie respiratorie perché il polmone ha una densità di protoni molto bassa, essendo invece in gran parte composto da spazi aerei che non generano segnale RM. I gas nobili iperpolarizzati possono risolvere questo problema. Lo xeno (Xe129) è un gas nobile non reattivo o inerte. Ha uno spin nucleare di ½ che consente l'uso nell'imaging RM per generare un segnale. Xe129 è iperpolarizzato, vale a dire che lo spin nucleare all'interno degli atomi è aumentato. L'iperpolarizzazione aumenta il segnale MR consentendo al gas Xe129 di presentarsi sulla scansione RM. Nelle parti del polmone che hanno un buon flusso d'aria, il gas Xe129 iperpolarizzato apparirà di più e sarà visto più rapidamente. Inoltre Xe129 si dissolve prontamente nel sangue dove emette diverse caratteristiche del segnale RM. Questa proprietà può essere sfruttata per quantificare a livello regionale sia la ventilazione che la perfusione all'interno del polmone fornendo una valutazione completa della funzione polmonare. È chiara la necessità di migliorare l'imaging funzionale per identificare malattie polmonari preesistenti e prevedere la tolleranza respiratoria dei pazienti con NSCLC per il trattamento radioterapico. L'imaging RM Xe129 iperpolarizzato ha il potenziale per informare l'idoneità individuale per i programmi di radioterapia meglio delle indagini utilizzate attualmente. Inoltre, è necessario migliorare l'imaging funzionale per monitorare la risposta al trattamento e consentire l'adattamento dei regimi terapeutici all'individuo. L'imaging RM Xe129 iperpolarizzato offre il potenziale di una migliore rilevazione del danno polmonare indotto da radiazioni, prezioso per il trattamento di pazienti con danno indotto da radiazioni. Può anche fornire informazioni che consentirebbero di pianificare la RT in modo tale da ridurre il rischio che i pazienti sviluppino tossicità polmonare indotta da radiazioni (RILT).

È chiara la necessità di migliorare l'imaging funzionale per identificare malattie polmonari preesistenti e prevedere la tolleranza respiratoria dei pazienti con NSCLC per il trattamento radioterapico. L'imaging RM Xe129 iperpolarizzato ha il potenziale per informare l'idoneità individuale per i programmi di radioterapia meglio delle indagini utilizzate attualmente. Inoltre, è necessario migliorare l'imaging funzionale per monitorare la risposta al trattamento e consentire l'adattamento dei regimi terapeutici all'individuo. L'imaging RM Xe129 iperpolarizzato offre il potenziale di una migliore rilevazione del danno polmonare indotto da radiazioni, prezioso per il trattamento di pazienti con danno indotto da radiazioni. Può anche fornire informazioni che consentirebbero di pianificare la RT in modo tale da ridurre il rischio che i pazienti sviluppino tossicità polmonare indotta da radiazioni (RILT).