Neurococognitieve en functionele beoordeling van patiënten met hersenmetastasen

Dit onderzoeksprotocol is ontworpen om neuropsychologische tests en fMRI-scanning uit te voeren bij patiënten met hersenmetastasen die een WBRT- of SRS-behandeling zullen ondergaan in het Thomas Jefferson University Hospital. Patiënten die hiervoor in aanmerking komen, worden doorverwezen via de afdeling Neurochirurgie en Radiotherapie-oncologie. De patiënten zullen de geïnformeerde toestemming invullen voor zowel de voor- als nabehandeling (4 maanden nadat WBRT of SRS is voltooid) fMRI-scanning en voor- en nabehandeling (4 en 12 maanden nadat WBRT of SRS is voltooid) neuropsychologische testsessies en te horen krijgen dat deelname aan de fMRI-scans en de neuropsychologische tests vrijwillig is. Patiënten zullen ook worden verteld dat de gegevens alleen worden verzameld voor observationele onderzoeksdoeleinden en niet rechtstreeks van invloed zullen zijn op hun klinische zorg. Patiënten en hun verzekeraars zullen geen extra kosten in rekening worden gebracht als gevolg van deze studie, afgezien van de klinische facturering die consistent is met de huidige klinische praktijk.

De fMRI-studie zal worden toegevoegd aan de reeds bestaande behandelingsplanning en follow-up MRI-scan die zonder de studie uit klinische noodzaak zou worden verkregen.

Om normale versus abnormale hersenactiviteitspatronen geassocieerd met de verschillende fMRI-taken en rusttoestand-beeldvormingsprocedures die deel uitmaken van deze studie te kunnen identificeren en onderscheiden, zal het nodig zijn om een ​​subset van gezonde (leeftijd, opleiding, geslacht gematchte ) normale controles op de verschillende cognitieve en gedragstaken. Dit is de enige manier om de validiteit van de gebruikte taken te bepalen in termen van hun activeringseigenschappen en de normale hersengebieden die bij de taak betrokken zijn. In het bijzonder zijn de gezonde leeftijdsafhankelijke controles van cruciaal belang voor deze studie, aangezien er geen andere manier is om de fMRI-bevindingen te valideren met de hippocampale en executieve functie-activeringstaken. Normale gematchte controles zijn nodig voor een juiste analyse van zowel de neurocognitieve als de neuroimaging-gegevens. Voor de neurocognitieve gegevens zijn de normale controlegegevens nodig om de Reliable Change Index (RCI) te construeren waarnaar hieronder wordt verwezen in de sectie Statistieken. Ook is een vergelijking met normaal belangrijk voor het schatten van de omvang van elke waargenomen verandering bij de patiënten, om te bepalen of deze klinisch relevant is. Voor de neuroimaging-gegevens zijn de normale controles nodig om een ​​referentie- of vergelijkingspunt te bieden om de mate te kwantificeren waarin de hersenafbeeldingskaart (aangeduid als een statistische parametrische kaart, SPM) op elk tijdstip (baseline, post-treatment ) wijkt af van normaal. Door de patiëntengroepen te vergelijken met normale patiënten, wordt fMRI-activering gerelateerd aan bijkomende of idiosyncratische factoren tijdens de scan opgeheven, waardoor alleen de activering overblijft die rechtstreeks verband houdt met de cognitieve taak. Ook kan het bepalen van de aanwezigheid van nieuwe, atypische hersenactiveringsplaatsen, verloren activeringsplaatsen of deactiveringen alleen worden bereikt door ter vergelijking een normale SPM-hersenkaart te hebben. Dit geldt evenzeer voor de taakgestuurde fMRI en de functionele connectiviteitsgegevens in rusttoestand.

Om analyses binnen de proefpersoon met de neuroimaging-gegevens te analyseren, zullen we de neuroimaging-gegevens van een binnen-proefpersoon onderzoeken, maar dat zal niet de primaire kwantitatieve benadering van de beeldvormingsgegevens zijn, aangezien dergelijke vergelijkingen binnen de proefpersoon vatbaar kunnen zijn voor methodologische problemen. Er is een fenomeen dat in de neuroimaging-literatuur bekend staat als "dubbel dippen" en dat betrekking heeft op het vermogen om echte versus willekeurige variatie in de tijd te onderscheiden. Double dipping verwijst naar het gebruik van testbevindingen op een bepaald tijdstip om de gegevensuitkomsten en veranderingen geregistreerd op een tweede tijdstip te beperken of te vertekenen. Concreet kunnen verschillen in de beeldvormingsgegevens veranderingen in de fout weerspiegelen, artefactuele activeringen, niet verandering in aan de echte taak gerelateerde activering. Om dit probleem te vermijden, operationaliseren we verandering door de beeldvormingsgegevens van elke patiënt te vergelijken met een index van hun afwijking van gezonde normalen op elk tijdstip (vóór de operatie/basislijn en na de operatie). Deze procedure biedt een systematische manier om de kenmerken van zowel pre- als postoperatieve neurocognitieve activeringen en netwerkorganisatie te kwantificeren en vervolgens te vergelijken, een procedure die de bezorgdheid over "dubbel onderdompelen" wegneemt. Dit "dubbele onderdompeling"-fenomeen en de remedie die we voorstellen, is evenzeer van toepassing op de taakgestuurde fMRI, de functionele connectiviteitsgegevens in rusttoestand en de DTI-gegevens.

In wezen minimaliseert de voorgestelde methodologie de afhankelijkheid van willekeurige, sessiespecifieke fluctuaties als onderdeel van het referentie- of vergelijkingspunt voor het bepalen van verandering. Onze methode kwantificeert de afwijking van onze patiënten van normaal, waarbij we het relatieve verschil in die afwijkingen onderzoeken als onze index van verandering. Door dit te doen, vermijden we het gebruik van onze neuroimaging-resultaten van voor de behandeling als sjabloon voor het vergelijken en bepalen van verandering, waardoor de zorgen over dubbele onderdompeling tot een minimum worden beperkt.

Er is geen risico verbonden aan de scanprocedure zolang er geen metaal in het lichaam zit. De studie van normale vrijwilligers maakt het ook mogelijk om de stabiliteit van de activeringsbevindingen in de loop van de tijd te bepalen; hierdoor kan de betrouwbaarheid van de fMRI-taken en andere procedures in de loop van de tijd worden geverifieerd. Zonder begrip van de potentiële normale verandering die in de loop van de tijd kan optreden in hersenactivatie en -structuur, is het onmogelijk om te bepalen of er een pathologische verandering is opgetreden. Deze groep normale proefpersonen wordt vooraf bestudeerd om de fMRI-taken te valideren. Bovendien zullen normale controlepersonen worden ingespannen of gekoppeld aan gematchte patiënten en terugkeren voor aanvullende scansessies op dezelfde tijdstippen als hun gematchte patiënt.