Meten en in kaart brengen van cognitieve achteruitgang na hersenradiochirurgie (CoDeB-Rad)

Hersenmetastasen treffen ongeveer 20-40% van alle kankerpatiënten met een primaire extracraniale ziekte. Lamba et al. schatten dat de mediane overleving van patiënten zonder behandeling ongeveer één maand bedraagt. Dit aantal neemt toe van één maand tot tussen drie en twaalf maanden als volledige hersenradiotherapie (WBRT) wordt gebruikt. WBRT is een radiotherapiebehandeling die in vijf tot tien sessies wordt uitgevoerd en waarbij de hele hersenen worden bestraald. Met de komst van nieuwe systemische behandelingen wordt de prognose voor patiënten voortdurend verbeterd. Het wijdverbreide gebruik van MRI-beeldvorming heeft ook het aantal gediagnosticeerde patiënten vergroot, doordat de detectie van zeer kleine tumoren (een of twee millimeter in diameter) is verbeterd. Hierdoor worden steeds meer mensen doorverwezen voor een curatieve behandeling van hun hersenmetastasen.

Patiënten met hersenmetastasen kunnen worden behandeld met een operatie, WBRT, Stereotactische Radiochirurgie (SRS) of een combinatie hiervan. SRS is de voorkeursbehandeling bij enkelvoudige of meervoudige metastasen, tenzij er sprake is van een grote massa (meer dan 3 cm in diameter) waarbij een operatie de voorkeur verdient. Dit komt door de invasiviteit van de operatie, SRS is niet of minimaal invasief en de daarmee samenhangende risico's van een chirurgische resectie. SRS is een zeer gerichte behandeling die gebruik maakt van stereotactische lokalisatietechnieken om een ​​hoge stralingsdosis af te geven aan een afgebakend gebied van de hersenen. De behandeling wordt doorgaans in één enkele radiotherapiebehandeling uitgevoerd. In prospectieve gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken werd aangetoond dat stereotactische radiochirurgie even effectief is als radiotherapie van de hele hersenen, in termen van lokale tumorcontrole, maar dat de last van cognitieve achteruitgang voor de patiënten minder is. De primaire tumoren kunnen variëren, maar de meerderheid van de patiënten heeft een primaire long-, borst-, melanoom-, nier- of colontumor.

Straling beschadigt de hersenen, waarbij verschillende gebieden meer of minder gevoelig zijn voor straling. De belangrijkste organen die worden gebruikt om de behandelplannen voor radiotherapie te optimaliseren door de dosis die eraan wordt toegediend te verminderen, zijn onder meer de ogen, oogzenuwen, chiasma, hersenstam, slakkenhuis, lenzen en traanklieren. Dit zijn organen die fysieke functies beïnvloeden. Momenteel wordt bij de planning van radiotherapiebehandelingen geen rekening gehouden met hersengebieden die de cognitieve functie beïnvloeden, zoals de hippocampus, de basale ganglia, de insula en het corpus callosum, om er maar een paar te noemen.

De effecten van radiotherapie in de hersenen zijn goed gedocumenteerd, maar dit geldt vooral voor WBRT. De effecten van focale radiotherapie, zoals SRS, op de cognitie zijn niet in detail onderzocht. Deze pilotstudie zal gebruik maken van voxel-gebaseerde laesiesymptoomkaarten (VLSM) om de dosiskaarten voor de behandelingsplanning te correleren met klinische resultaten op het gebied van de neurocognitieve functie.

Op Voxel gebaseerde laesiesymptomen in kaart brengen is een techniek waarbij de relatie tussen schade aan bepaalde locaties in de hersenen in verband kan worden gebracht met symptomen die de cognitieve functie beïnvloeden. Dit gebeurt voxel per voxel. Een voxel is een volume in een driedimensionale structuur. VLSM is in het verleden veelvuldig gebruikt bij patiënten met een beroerte, maar de literatuur over patiënten met hersenmetastasen is schaars. Er zullen individuele MRI-beelden van de hersenen worden gebruikt, samen met de dosiskaarten uit het SRS-behandelplan van elke patiënt. De dosiskaarten worden over elkaar heen gelegd en gecorreleerd met de resultaten van neurocognitieve tests. Vervolgens zullen de geïdentificeerde hersengebieden worden geschetst en zal het significantieniveau van de dosis (het dosisniveau waarbij cognitieve verandering kwantificeerbaar wordt) worden beoordeeld.

Voordelen

De identificatie van gebieden in de hersenen en de bijbehorende doses met cognitieve veranderingen zal helpen bij het adviseren van toekomstige richtlijnen over volumetrische dosisbeperkingen voor die gebieden in de hersenen. Omdat de locatie van de laesie gecorreleerd zal zijn met de klinische uitkomsten van neurocognitieve tests, kan een beter begrip van de bijwerkingen van de radiotherapiebehandeling worden verkregen. Dit zal de optimalisatie van toekomstige radiotherapiebehandelingen mogelijk maken, om deze gebieden te sparen en zo de bijwerkingen van de radiotherapiebehandeling te minimaliseren.

Ten slotte zullen adviseurs met de opgedane kennis beter in staat zijn patiënten te informeren over de effecten van hun behandeling. Patiënten kunnen daardoor weloverwogen beslissingen nemen over hun behandeling. Dit is vooral belangrijk in deze populatie, omdat de meerderheid van de met SRS behandelde patiënten geen erg lange levensverwachting heeft.

Methoden Magnetic Resonance Imaging of MRI is een medische beeldvormingstechniek die gebruik maakt van magnetische velden en radiogolven om gedetailleerde beelden van de binnenkant van het lichaam te genereren. MRI is de voorkeursbeeldvormingsmethode die wordt gebruikt om tumoren in de hersenen te diagnosticeren, zowel goedaardig als kwaadaardig, vanwege het vermogen om een ​​hoog contrast voor deze weefsels te bieden. Tumoren zo klein als 2 mm kunnen eenvoudig in beeld worden gebracht met behulp van een MRI-scanner.

De methodologie die zal worden gebruikt om de gegevens te analyseren, VLSM, is goed ingeburgerd en wordt veelvuldig gebruikt bij patiënten met een beroerte. Het maakt gebruik van een regressiemodel dat univariate is en de cognitieve prestaties van patiënten kan associëren met het al dan niet aanwezig zijn van een laesie in elke voxel. In deze pilotstudie zullen we in plaats van laesies gebruik maken van de dosiskaarten van de radiotherapie behandelplannen.

De structurele MRI-scans van de patiënten zullen ruimtelijk worden genormaliseerd naar een gemeenschappelijk coördinatensysteem, de ruimte van het Montreal Neurological Institute (MNI). De transformaties zullen vervolgens worden gebruikt om de dosiskaarten in hetzelfde coördinatensysteem te passen. De gegevens worden vervolgens afgevlakt. De op voxel gebaseerde analyse van laesiesymptomen zal het gebruik van een Matlab-toolbox voor statistische parametrische mapping omvatten. Voor elke voxel zal een groepsvergelijking tussen patiënten worden uitgevoerd met behulp van de dosiskaarten uit de radiotherapie behandelplannen. De t-statistiek zal worden berekend op basis van de resultaten van de neurocognitieve tests. Er zal een overeenkomstige t-kaart van de hersenen worden gemaakt die alle voxels toont die verband houden met de relevante cognitieve tekorten. Er moet een correctie voor meerdere vergelijkingen worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat het aantal valse positieven tot een minimum wordt beperkt.