Hyperpolarized Xenon Gas MR-beeldvorming bij NSCLC-radiotherapie

Overlevingspercentages voor longkanker zijn laag. Het overlevingspercentage na één jaar in het Verenigd Koninkrijk voor mannen is 27% en voor vrouwen 30%, dalend tot minder dan 10% na vijf jaar. De prognose voor longkanker is zo slecht omdat meer dan tweederde van de patiënten in een laat stadium wordt gediagnosticeerd wanneer curatieve behandeling niet mogelijk is. Vroege diagnose en beoordeling van de tolerantie voor curatieve behandeling zou een significant verschil maken voor de overlevingskansen.

Histologisch gezien is ongeveer 80% van de longkanker niet-kleincellige longkanker (NSCLC). De belangrijkste curatieve behandeling voor NSCLC is chirurgie. Radicale radiotherapie en chemoradiotherapie zijn andere potentieel curatieve behandelingen. Deze zijn geschikt voor patiënten met gelokaliseerde tumoren die chirurgisch inoperabel zijn vanwege de betrokkenheid van kritieke lokale structuren of medisch niet-operabele ziekte als gevolg van hoge leeftijd of comorbiditeiten. Radiotherapie heeft tot doel een hoge tumordodende dosis toe te dienen aan de tumor zonder het omliggende normale longweefsel te beschadigen. Een hoge dosis radiotherapie verbetert de lokale controle, maar brengt het risico met zich mee dat toxische effecten in het normale longweefsel worden veroorzaakt. Als stralingsgeïnduceerde longtoxiciteit beter zou kunnen worden voorspeld en gecontroleerd, zou radicale radiotherapie op maat van het individu kunnen worden gemaakt, wat ook het voordeel zou kunnen hebben dat de stralingsdosis naar functioneel longweefsel wordt vermeden of verminderd.

Momenteel omvat de beoordeling van patiënten voor radiotherapie longfunctiemetingen om een ​​klinische indicatie te geven of de patiënt de behandeling al dan niet zou verdragen en na de behandeling voldoende functionerende longen zou behouden om door te gaan met activiteiten van het dagelijks leven zonder significante stoornissen. De huidige gouden standaard voor beoordeling van de longfunctie is spirometrie en gasoverdracht. Spirometrie en gasoverdracht meten de globale longfunctie, maar geven geen informatie over de verschillende regio's van de long of over het ondersteunende 'raamwerk' van de long, het parenchym. Veranderingen in de longfunctie zoals gemeten door spirometrie of gasoverdracht correleren niet coherent met symptomen ernst of weerspiegelen een achteruitgang van de gezondheid van de patiënt. Deze zwakke relatie is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat de long een complex regionaal orgaan is waar lokale verstoringen van een verscheidenheid aan factoren, waaronder gasstroom (ventilatie), bloedstroom (perfusie) en gasoverdracht, samen de ademhalingsfunctie aantasten.

Om deze problemen aan te pakken, streven we ernaar om hypergepolariseerd xenongas (Xe129), magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en computertomografie (CT) te gebruiken om gedetailleerde regionale en structurele longafwijkingen bij patiënten met NSCLC te beschrijven. De onderzoekers zullen deze techniek correleren met baseline spirometrie en dyspneuscores om te bepalen of de respiratoire tolerantie van radiotherapie beter wordt voorspeld door gehyperpolariseerde Xe129 MR-beeldvorming. De onderzoekers zullen gehyperpolariseerde Xe129 MRI vergelijken met standaard beeldvorming (nucleaire geneeskunde scans). De onderzoekers zullen ook veranderingen in gehyperpolariseerde Xe129 MR-beeldvorming vóór, tijdens en na radiotherapie evalueren om te bepalen of dit een betere beoordeling van door straling veroorzaakt longletsel oplevert. MRI heeft het voordeel dat het vrij is van ioniserende straling, waardoor het veilig en praktisch is voor ziekten zoals longkanker waarbij herhaalde vervolgscans nodig zijn. MR-beeldvorming heeft een grotere snelheid van beeldacquisitie vergeleken met CT en longscintigrafie en biedt de mogelijkheid van dynamische beoordeling van longen tijdens ademhaling. Bij conventionele MRI is het signaal voornamelijk afkomstig van de protonen in watermoleculen van weefsels. Daarom heeft conventionele MRI beperkt nut bij luchtwegaandoeningen, omdat de long een zeer lage dichtheid van protonen heeft, maar grotendeels bestaat uit luchtruimten die geen MR-signaal genereren. Hypergepolariseerde edelgassen kunnen dit probleem oplossen. Xenon (Xe129) is een niet-reactief of inert edelgas. Het heeft een nucleaire spin van ½ waardoor het in MR-beeldvorming kan worden gebruikt om een ​​signaal te genereren. Xe129 is gehyperpolariseerd, dat wil zeggen dat de kernspin binnen de atomen wordt vergroot. Hyperpolarisatie verhoogt het MR-signaal waardoor het Xe129-gas zichtbaar wordt op de MR-scan. In delen van de long die een goede luchtstroom hebben, zal het gehyperpolariseerde Xe129-gas meer verschijnen en sneller worden gezien. Bovendien lost Xe129 gemakkelijk op in bloed waar het verschillende MR-signaalkarakteristieken uitzendt. Deze eigenschap kan worden benut om zowel ventilatie als perfusie in de long regionaal te kwantificeren, waardoor een uitgebreide beoordeling van de longfunctie wordt verkregen. De behoefte aan verbeterde functionele beeldvorming om reeds bestaande longaandoeningen te identificeren en ademhalingstolerantie van patiënten met NSCLC voor radiotherapiebehandeling te voorspellen, is duidelijk. Hypergepolariseerde Xe129 MR-beeldvorming heeft het potentieel om individuele geschiktheid voor radiotherapieschema's beter te informeren dan de momenteel gebruikte onderzoeken. Daarnaast is verbeterde functionele beeldvorming nodig om de respons op de behandeling te monitoren en om behandelingsregimes op maat van het individu mogelijk te maken. Hypergepolariseerde Xe129 MR-beeldvorming biedt het potentieel van verbeterde detectie van door straling veroorzaakte longbeschadiging, van onschatbare waarde voor de behandeling van patiënten met door straling veroorzaakte verwonding. Het kan ook informatie verschaffen waarmee RT zodanig kan worden gepland dat het risico wordt verkleind dat patiënten stralingsgeïnduceerde longtoxiciteit (RILT) ontwikkelen.

De behoefte aan verbeterde functionele beeldvorming om reeds bestaande longaandoeningen te identificeren en ademhalingstolerantie van patiënten met NSCLC voor radiotherapiebehandeling te voorspellen, is duidelijk. Hypergepolariseerde Xe129 MR-beeldvorming heeft het potentieel om individuele geschiktheid voor radiotherapieschema's beter te informeren dan de momenteel gebruikte onderzoeken. Daarnaast is verbeterde functionele beeldvorming nodig om de respons op de behandeling te monitoren en om behandelingsregimes op maat van het individu mogelijk te maken. Hypergepolariseerde Xe129 MR-beeldvorming biedt het potentieel van verbeterde detectie van door straling veroorzaakte longbeschadiging, van onschatbare waarde voor de behandeling van patiënten met door straling veroorzaakte verwonding. Het kan ook informatie verschaffen waarmee RT zodanig kan worden gepland dat het risico wordt verkleind dat patiënten stralingsgeïnduceerde longtoxiciteit (RILT) ontwikkelen.