Hyperpolarisert xenongass MR-avbildning i NSCLC-strålebehandling

Overlevelsesraten for lungekreft er dårlig. Ett års overlevelsesrate i Storbritannia for menn er 27 % og for kvinner 30 %, og faller til mindre enn 10 % etter fem år. Prognosen for lungekreft er så dårlig fordi over to tredjedeler av pasientene blir diagnostisert på et sent stadium når kurativ behandling ikke er mulig. Tidlig diagnose og vurdering av toleranse for kurativ behandling vil utgjøre en betydelig forskjell for overlevelsesraten.

Histologisk er omtrent 80 % av lungekreft ikke-småcellet lungekreft (NSCLC). Den viktigste kurative behandlingen for NSCLC er kirurgi. Radikal strålebehandling og kjemoradioterapi er andre potensielt kurative behandlinger. Disse er egnet for pasienter som har lokaliserte svulster som er kirurgisk uoperable på grunn av involvering av kritiske lokale strukturer eller medisinsk inoperabel sykdom på grunn av høy alder eller komorbiditeter. Strålebehandling tar sikte på å levere en høy svulstdrepende dose til svulsten uten å skade det omkringliggende normale lungevevet. En høy dose strålebehandling forbedrer lokal kontroll, men medfører en risiko for å indusere toksiske effekter i det normale lungevevet. Hvis strålingsindusert lungetoksisitet kunne forutsies og overvåkes bedre, kan radikal strålebehandling skreddersys til individet, noe som også kan ha fordelen av å unngå eller redusere stråledose til funksjonelt lungevev.

For tiden involverer vurdering av pasienter for strålebehandling lungefunksjonsmålinger for å gi en klinisk indikator på hvorvidt pasienten vil tolerere behandling eller ikke og opprettholde tilstrekkelig fungerende lunge etterbehandling til å fortsette med dagliglivets aktiviteter uten vesentlig svekkelse. Gjeldende gullstandard for vurdering av lungefunksjon er spirometri og gassoverføring. Spirometri og gassoverføring måler global lungefunksjon, men gir ingen informasjon om de forskjellige regionene i lungen eller om støtterammene til lungen, parenkymet. Endringer i lungefunksjonen målt ved spirometri eller gassoverføring korrelerer ikke koherent med symptom alvorlighetsgrad eller reflekterer en nedgang i pasienthelsen. Dette svake forholdet skyldes sannsynligvis at lungen er et komplekst regionalt organ der lokaliserte forstyrrelser av en rekke faktorer, inkludert gassstrøm (ventilasjon), blodstrøm (perfusjon) og gassoverføring alle kombineres for å svekke åndedrettsfunksjonen.

For å løse disse problemene tar vi sikte på å bruke hyperpolarisert xenongass (Xe129) magnetisk resonansavbildning (MRI) og computertomografi (CT) for å beskrive detaljert regional og strukturell lungeabnormitet hos pasienter med NSCLC. Etterforskerne vil korrelere denne teknikken med baseline spirometri og dyspné-skårer for å bestemme om respiratorisk toleranse for strålebehandling er bedre forutsagt av hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning. Etterforskerne vil sammenligne hyperpolarisert Xe129 MR med standard avbildning (nukleærmedisinsk skanning). Etterforskerne vil også evaluere endringer i hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning før, under og etter strålebehandling for å avgjøre om det gir forbedret vurdering av strålingsindusert lungeskade. MR har fordelen av å være fri for ioniserende stråling, noe som gjør det trygt og praktisk for sykdommer som lungekreft der gjentatte oppfølgingsskanninger er nødvendige. MR-avbildning har en forbedret hastighet på bildeopptak sammenlignet med CT og lungescintigrafi og tilbyr potensialet for dynamisk vurdering av lungene under respirasjon. Ved konvensjonell MR stammer signalet hovedsakelig fra protonene i vannmolekyler i vev. Derfor har konvensjonell MR begrenset bruk ved luftveissykdommer fordi lungen har en svært lav tetthet av protoner, i stedet for i stor grad sammensatt av luftrom som ikke genererer MR-signal. Hyperpolariserte edelgasser kan løse dette problemet. Xenon (Xe129) er en ureaktiv eller inert edelgass. Den har et kjernefysisk spinn på ½ som muliggjør bruk i MR-avbildning for å generere et signal. Xe129 er hyperpolarisert, det vil si at kjernespinn i atomene økes. Hyperpolarisering øker MR-signalet slik at Xe129-gassen kan vises på MR-skanningen. I deler av lungen som har god luftstrøm, vil den hyperpolariserte Xe129-gassen dukke opp mer og bli sett raskere. I tillegg løses Xe129 lett opp i blod der det avgir forskjellige MR-signalkarakteristikker. Denne egenskapen kan utnyttes til regionalt å kvantifisere både ventilasjon og perfusjon i lungen og gir en omfattende vurdering av lungefunksjonen. Behovet for forbedret funksjonell avbildning for å identifisere eksisterende lungesykdom og forutsi respiratorisk toleranse hos pasienter med NSCLC for strålebehandling er klart. Hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning har potensial til å informere om individuell egnethet for strålebehandlingsplaner bedre enn undersøkelsene som brukes i dag. I tillegg kreves forbedret funksjonell bildediagnostikk for å overvåke behandlingsrespons og gjøre det mulig å skreddersy behandlingsregimer til den enkelte. Hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning tilbyr potensialet for forbedret deteksjon av strålingsindusert lungeskade, uvurderlig for behandling av pasienter med strålingsindusert skade. Det kan også gi informasjon som gjør at RT kan planlegges på en slik måte at det reduserer risikoen for at pasienter utvikler strålingsindusert lungetoksisitet (RILT).

Behovet for forbedret funksjonell avbildning for å identifisere eksisterende lungesykdom og forutsi respiratorisk toleranse hos pasienter med NSCLC for strålebehandling er klart. Hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning har potensial til å informere om individuell egnethet for strålebehandlingsplaner bedre enn undersøkelsene som brukes i dag. I tillegg kreves forbedret funksjonell bildediagnostikk for å overvåke behandlingsrespons og gjøre det mulig å skreddersy behandlingsregimer til den enkelte. Hyperpolarisert Xe129 MR-avbildning tilbyr potensialet for forbedret deteksjon av strålingsindusert lungeskade, uvurderlig for behandling av pasienter med strålingsindusert skade. Det kan også gi informasjon som gjør at RT kan planlegges på en slik måte at det reduserer risikoen for at pasienter utvikler strålingsindusert lungetoksisitet (RILT).