脳放射線手術後の認知機能低下の測定とマッピング (CoDeB-Rad)

脳転移は、原発性頭蓋外疾患を持つすべてのがん患者のおよそ 20 ～ 40% に影響を及ぼします。 Lambaらは、治療を行わない場合の患者の生存期間中央値は約1カ月であると推定している。 全脳放射線治療 (WBRT) を使用した場合、この数は 1 か月から 3 ～ 12 か月に増加します。 WBRT は、5 ～ 10 回のセッションで脳全体に照射される放射線療法です。 新しい全身治療の出現により、患者の予後は絶えず改善されています。 MRI 画像の普及により、非常に小さな腫瘍 (直径 1 ～ 2 ミリメートル) の検出が向上し、診断される患者の数も増加しました。 その結果、脳転移の治癒を目的とした治療を依頼される人が増えています。

脳転移のある患者は、手術、WBRT、定位放射線手術 (SRS)、または上記の組み合わせで治療できます。 SRS は、手術が望ましい選択肢となる大きな腫瘤 (直径 3 cm 以上) がない限り、単一または複数の転移に対する最適な治療法です。 これは、手術の侵襲性、SRS が非侵襲性または低侵襲性であること、および外科的切除に伴うリスクが原因であると考えられます。 SRS は、定位位置特定技術を利用して脳の輪郭が描かれた領域に高い放射線量を照射する、高度に集中した治療法です。 通常、治療は 1 回の放射線治療で行われます。 前向きランダム化対照試験では、定位放射線手術は局所腫瘍制御という点では全脳放射線療法と同じくらい効果的であるが、患者の認知機能低下の負担は少ないことが示されました。 原発腫瘍はさまざまですが、患者の大多数は肺、乳房、黒色腫、腎臓、または結腸に原発腫瘍を持っています。

放射線は脳に損傷を与え、さまざまな領域が多かれ少なかれ放射線の影響を受けやすくなります。 照射線量を減らすことで放射線治療計画を最適化するために使用される主な臓器には、目、視神経、視交叉、脳幹、蝸牛、水晶体、涙腺などがあります。 これらは身体機能に影響を与える臓器です。 現在、放射線療法の治療計画では、海馬、大脳基底核、島、脳梁などの認知機能に影響を与える脳の領域は考慮されていません。

脳における放射線治療の影響については十分に文書化されていますが、これは主に WBRT に対するものです。 SRS などの局所放射線療法の認知に対する影響は詳細に研究されていません。 このパイロット研究では、ボクセルベースの病変症状マッピング (VLSM) を使用して、治療計画線量マップと神経認知機能に関する臨床転帰を関連付けます。

ボクセルベースの病変症状マッピングは、脳の特定の場所への損傷と認知機能に影響を与える症状との関係を関連付けることができる技術です。 これはボクセルごとに行われます。 ボクセルは 3 次元構造のボリュームです。 VLSMはこれまで脳卒中患者に広く使用されてきたが、脳転移患者に対する文献は少ない。 脳の個々の MR 画像は、各患者の SRS 治療計画の線量マップとともに使用されます。 線量マップはオーバーレイされ、神経認知検査の結果と関連付けられます。 次に、特定された脳領域の概要が説明され、有意な線量レベル (認知変化が定量化可能になる線量レベル) が評価されます。

利点

脳内の領域と認知変化に関連する線量の特定は、脳内のそれらの領域に対する体積線量の制約に関する将来のガイドラインをアドバイスするのに役立ちます。 病変の位置は神経認知検査の臨床転帰と相関関係があるため、放射線療法治療の副作用についてより深く理解できる可能性があります。 これにより、将来の放射線療法治療の最適化が可能になり、これらの領域を節約し、放射線療法治療の副作用を最小限に抑えることができます。

最後に、知識を獲得すれば、コンサルタントは治療が及ぼす影響についてより適切に患者に知らせることができるようになります。 したがって、患者は情報に基づいて治療に関する決定を下すことができます。 SRS で治療された患者の大多数の余命はそれほど長くないため、このことはこの集団において特に重要です。

方法 磁気共鳴画像法 (MRI) は、磁場と電波を使用して体内の詳細な画像を生成する医療画像技術です。 MRI は、良性と悪性の両方の脳内の腫瘍を診断するために使用される好ましい画像法であり、これらの組織に高いコントラストを提供できるためです。 2 mm ほどの小さな腫瘍は、MRI スキャナーを使用して簡単に視覚化できます。

データの分析に使用される方法論である VLSM は十分に確立されており、脳卒中病変の患者に広く使用されています。 これは単変量の回帰モデルを使用しており、各ボクセルに病変が存在するかどうかに患者の認知能力を関連付けることができます。 このパイロット研究では、病変を使用する代わりに、放射線療法治療計画の線量マップを使用します。

患者の構造 MRI スキャンは、共通の座標系であるモントリオール神経研究所 (MNI) 空間に対して空間的に正規化されます。 次に、変換を使用して線量マップを同じ座標系に適合させます。 その後、データは平滑化されます。 ボクセルベースの病変症状マッピング分析には、Matlab 統計パラメトリック マッピング ツールボックスの使用が含まれます。 各ボクセルについて、放射線療法治療計画の線量マップを使用して患者間のグループ比較が行われます。 t 統計量は、神経認知検査の結果に基づいて計算されます。 関連する認知障害に関連するすべてのボクセルを示す、対応する脳の t マップが作成されます。 誤検知率を確実に最小限に抑えるために、複数の比較の補正を実行する必要があります。