Måling og kartlegging av kognitiv svikt etter hjerneradiokirurgi (CoDeB-Rad)

Hjernemetastaser påvirker omtrent 20-40 % av alle kreftpasienter med en primær ekstrakraniell sykdom. Lamba et at anslo at pasientenes median overlevelse uten behandling er omtrent en måned. Dette tallet øker fra en måned til mellom tre og 12 måneder hvis helhjernestrålebehandling (WBRT) brukes. WBRT er en strålebehandling som gis i fem til ti økter og hvor hele hjernen blir bestrålt. Med bruk av nye systemiske behandlinger, forbedres prognosen for pasienter stadig. Den utbredte bruken av MR-avbildning har også økt antallet pasienter som blir diagnostisert ved å forbedre påvisningen av svært små svulster (en eller to millimeter i diameter). Følgelig henvises flere personer til behandling med en kurativ hensikt for hjernemetastaser.

Pasienter med hjernemetastaser kan behandles med kirurgi, WBRT, Stereotaktisk Radiokirurgi (SRS) eller en kombinasjon av ovennevnte. SRS er den foretrukne behandlingen for enkelt- eller multiple metastaser, med mindre det er en stor masse (mer enn 3 cm i diameter) når kirurgi vil være det foretrukne alternativet. Dette er på grunn av operasjonens invasivitet, SRS er ikke eller minimalt invasiv, og den tilhørende risikoen for å ha en kirurgisk reseksjon. SRS er en svært fokusert behandling som gjør bruk av stereotaktiske lokaliseringsteknikker for å levere en høy stråledose til et skissert område av hjernen. Behandlingen leveres vanligvis i en enkelt strålebehandling. I prospektive randomiserte kontrollerte studier ble det vist at stereootaktisk strålekirurgi er like effektiv som strålebehandling av hele hjernen, når det gjelder lokal tumorkontroll, men belastningen av kognitiv tilbakegang for pasientene er mindre. Primærsvulstene kan variere, men flertallet av pasientene har primært lunge, bryst, melanom, nyre eller tykktarm.

Stråling skader hjernen, og ulike områder er mer eller mindre utsatt for stråling. De viktigste organene som brukes til å optimalisere behandlingsplaner for strålebehandling ved å redusere dosen som leveres til disse, inkluderer øyne, optiske nerver, chiasma, hjernestamme, sneglehus, linser og tårekjertler. Dette er organer som påvirker fysiske funksjoner. Foreløpig, under planlegging av strålebehandling, tas det ikke hensyn til områder av hjernen som påvirker kognitiv funksjon, som hippocampus, basalganglia, insula og corpus callosum for å nevne noen.

Effektene av strålebehandling i hjernen er godt dokumentert, men dette er mest for WBRT. Effektene av fokal strålebehandling, som SRS, på kognisjon er ikke studert i detalj. Denne pilotstudien vil bruke voxel-basert lesjonssymptomkartlegging (VLSM) for å korrelere behandlingsplanleggingsdosekartene med kliniske utfall på nevrokognitiv funksjon.

Voxel-basert lesjonssymptomkartlegging er en teknikk der forholdet mellom skade på visse steder i hjernen kan korreleres med symptomer som påvirker kognitiv funksjon. Dette gjøres på en voxel-for-voxel basis. En voxel er et volum i en tredimensjonal struktur. VLSM har vært mye brukt tidligere hos slagpasienter, men litteraturen er knapp for pasienter med hjernemetastaser. Individuelle MR-bilder av hjernen vil bli brukt sammen med dosekartene fra hver pasients SRS-behandlingsplan. Dosekartene vil overlegges og korreleres med resultater fra nevrokognitiv testing. De identifiserte områdene av hjernen vil deretter bli skissert og dosenivået av signifikans (dosenivået hvor kognitiv endring blir kvantifiserbar) vil bli vurdert.

fordeler

Identifiseringen av områder i hjernen og assosierte doser med kognitive endringer vil bidra til å gi råd om fremtidige retningslinjer for volumetriske dosebegrensninger for disse områdene i hjernen. Siden lesjonslokalisering vil være korrelert med kliniske utfall fra nevrokognitiv testing, kan en bedre forståelse av bivirkningene av strålebehandling oppnås. Dette vil tillate optimering av fremtidige strålebehandlinger, for å skåne disse områdene og dermed minimere bivirkningene av strålebehandlingen.

Til slutt, med den ervervede kunnskapen, vil konsulenter være bedre i stand til å informere pasienter om effektene deres behandling vil ha. Pasienter vil derfor kunne ta informerte beslutninger om sin behandling. Dette er spesielt viktig i denne populasjonen, da flertallet av pasientene som behandles med SRS ikke har veldig lang forventet levetid.

Metoder Magnetic Resonance Imaging eller MR er en medisinsk bildebehandlingsteknikk som bruker magnetfelt og radiobølger for å generere detaljerte bilder av kroppens indre. MR er den foretrukne avbildningsmetoden som brukes til å diagnostisere svulster i hjernen, både godartede og ondartede, på grunn av dens evne til å gi høy kontrast for disse vevene. Tumorer så små som 2 mm kan enkelt visualiseres ved hjelp av en MR-skanner.

Metodikken som vil bli brukt for å analysere dataene, VLSM, er godt etablert og har vært mye brukt hos pasienter med slaglesjoner. Den bruker en regresjonsmodell som er univariat og kan assosiere den kognitive ytelsen til pasienter til hvorvidt en lesjon er tilstede i hver voxel. I denne pilotstudien i stedet for å bruke lesjoner vil vi bruke dosekartene til strålebehandlingsplanene.

De strukturelle MR-skanningene av pasientene vil bli romlig normalisert til et felles koordinatsystem, Montreal Neurological Institute (MNI). Transformasjonene vil deretter brukes til å tilpasse dosekartene til samme koordinatsystem. Dataene vil da jevnes ut. Den voxel-baserte kartleggingsanalysen av lesjonssymptomer vil innebære bruk av en Matlab statistisk parametrisk kartleggingsverktøykasse. For hver voxel vil det bli foretatt en gruppesammenligning mellom pasienter ved bruk av dosekart fra behandlingsplanene for strålebehandling. t-statistikken vil bli beregnet basert på resultatene fra den nevrokognitive testen. Et tilsvarende t-kart av hjernen vil bli laget som viser alle vokslene relatert til de relevante kognitive defektene. En korreksjon for flere sammenligninger må utføres for å sikre at frekvensen av falske positiver vil bli minimalisert.