Pomiar i mapowanie pogorszenia funkcji poznawczych po radiochirurgii mózgu (CoDeB-Rad)

Przerzuty do mózgu dotykają około 20–40% wszystkich pacjentów z nowotworem z pierwotną chorobą zewnątrzczaszkową. Lamba i in. oszacowali, że mediana przeżycia pacjentów bez leczenia wynosi około jednego miesiąca. Liczba ta wzrasta od jednego miesiąca do od trzech do 12 miesięcy, jeśli stosuje się radioterapię całego mózgu (WBRT). WBRT to radioterapia składająca się z pięciu do dziesięciu sesji, podczas której napromieniany jest cały mózg. Wraz z pojawieniem się nowych metod leczenia systemowego rokowania dla pacjentów stale się poprawiają. Powszechne stosowanie obrazowania MRI zwiększyło także liczbę diagnozowanych pacjentów, poprawiając wykrywalność bardzo małych guzów (o średnicy jednego lub dwóch milimetrów). W rezultacie coraz więcej osób kierowanych jest na leczenie mające na celu wyleczenie przerzutów do mózgu.

Pacjenci z przerzutami do mózgu mogą być leczeni chirurgicznie, WBRT, radiochirurgią stereotaktyczną (SRS) lub kombinacją powyższych. SRS jest leczeniem z wyboru w przypadku pojedynczych lub mnogich przerzutów, chyba że występuje duża masa (o średnicy większej niż 3 cm), gdy preferowaną opcją byłaby operacja. Wynika to z inwazyjności operacji, SRS jest nieinwazyjna lub minimalnie inwazyjna i związanego z nią ryzyka resekcji chirurgicznej. SRS to wysoce ukierunkowana terapia, w której wykorzystuje się techniki lokalizacji stereotaktycznej w celu dostarczenia wysokiej dawki promieniowania do zaznaczonego obszaru mózgu. Leczenie zazwyczaj obejmuje pojedynczą radioterapię. W prospektywnych, randomizowanych, kontrolowanych badaniach wykazano, że radiochirurgia stereotaktyczna jest tak samo skuteczna jak radioterapia całego mózgu pod względem miejscowej kontroli nowotworu, ale obciążenie związane z pogorszeniem funkcji poznawczych u pacjentów jest mniejsze. Guzy pierwotne mogą być różne, ale u większości pacjentów występuje pierwotny nowotwór płuc, piersi, czerniaka, nerki lub jelita grubego.

Promieniowanie uszkadza mózg, przy czym różne obszary są mniej lub bardziej podatne na promieniowanie. Do głównych narządów wykorzystywanych do optymalizacji planów leczenia radioterapią poprzez zmniejszenie dostarczanej im dawki należą oczy, nerwy wzrokowe, chiazma, pień mózgu, ślimaki, soczewki i gruczoły łzowe. Są to narządy wpływające na funkcje fizyczne. Obecnie podczas planowania leczenia radioterapią nie bierze się pod uwagę obszarów mózgu wpływających na funkcje poznawcze, takich jak hipokamp, ​​zwoje podstawy, wyspa i ciało modzelowate, żeby wymienić tylko kilka.

Skutki radioterapii mózgu są dobrze udokumentowane, ale dotyczy to głównie WBRT. Nie badano szczegółowo wpływu radioterapii ogniskowej, takiej jak SRS, na funkcje poznawcze. W tym badaniu pilotażowym zostanie wykorzystane mapowanie objawów zmian chorobowych oparte na wokselach (VLSM) w celu skorelowania map dawek w ramach planowania leczenia z wynikami klinicznymi dotyczącymi funkcji neurokognitywnych.

Mapowanie objawów zmian chorobowych w oparciu o woksele to technika, w której można powiązać związek między uszkodzeniem określonych obszarów mózgu z objawami wpływającymi na funkcje poznawcze. Odbywa się to na zasadzie woksel po wokselu. Woksel to objętość w strukturze trójwymiarowej. VLSM był w przeszłości szeroko stosowany u pacjentów po udarze mózgu, ale literatura na temat pacjentów z przerzutami do mózgu jest skąpa. Wykorzystane zostaną indywidualne obrazy MR mózgu wraz z mapami dawek z planu leczenia SRS każdego pacjenta. Mapy dawek zostaną nałożone i skorelowane z wynikami testów neurokognitywnych. Następnie zostaną nakreślone zidentyfikowane obszary mózgu i oceniony zostanie poziom istotności dawki (poziom dawki, przy którym zmiana poznawcza staje się wymierna).

Korzyści

Identyfikacja obszarów mózgu i powiązanych dawek ze zmianami poznawczymi pomoże w opracowaniu przyszłych wytycznych dotyczących ograniczeń dawki wolumetrycznej dla tych obszarów mózgu. Ponieważ lokalizacja zmiany chorobowej zostanie skorelowana z wynikami klinicznymi testów neurokognitywnych, można uzyskać lepsze zrozumienie skutków ubocznych radioterapii. Umożliwi to optymalizację przyszłych zabiegów radioterapii, oszczędzając te obszary, minimalizując w ten sposób skutki uboczne radioterapii.

Wreszcie, dzięki zdobytej wiedzy, konsultanci będą mogli lepiej informować pacjentów o efektach leczenia. Dzięki temu pacjenci będą mogli podejmować świadome decyzje dotyczące leczenia. Jest to szczególnie ważne w tej populacji, ponieważ przewidywana długość życia większości pacjentów leczonych SRS nie jest zbyt długa.

Metody Obrazowanie rezonansem magnetycznym, w skrócie MRI, to technika obrazowania medycznego, która wykorzystuje pola magnetyczne i fale radiowe do generowania szczegółowych obrazów wnętrza ciała. MRI jest preferowaną metodą obrazowania stosowaną do diagnozowania guzów mózgu, zarówno łagodnych, jak i złośliwych, ze względu na jego zdolność do zapewnienia wysokiego kontrastu dla tych tkanek. Guzy o wielkości zaledwie 2 mm można łatwo uwidocznić za pomocą skanera MRI.

Metodologia, która zostanie zastosowana do analizy danych, VLSM, jest dobrze ugruntowana i była szeroko stosowana u pacjentów ze zmianami po udarze. Wykorzystuje model regresji, który jest jednoczynnikowy i może powiązać wydajność poznawczą pacjentów z obecnością zmiany chorobowej w każdym wokselu. W tym badaniu pilotażowym zamiast używać zmian, będziemy używać map dawek planów leczenia radioterapią.

Strukturalne skany MRI pacjentów zostaną znormalizowane przestrzennie do wspólnego układu współrzędnych, przestrzeni Instytutu Neurologii w Montrealu (MNI). Transformacje zostaną następnie wykorzystane w celu dopasowania map dawek do tego samego układu współrzędnych. Dane zostaną wówczas wygładzone. Analiza mapowania objawów zmian chorobowych w oparciu o woksele będzie obejmować wykorzystanie zestawu narzędzi do statystycznego mapowania parametrycznego Matlaba. Dla każdego woksela zostanie przeprowadzone porównanie grupowe pacjentów z wykorzystaniem map dawek z planów leczenia radioterapią. Statystyka t zostanie obliczona na podstawie wyników testów neurokognitywnych. Zostanie utworzona odpowiednia mapa t mózgu pokazująca wszystkie woksele powiązane z odpowiednimi deficytami poznawczymi. Należy przeprowadzić korektę w przypadku wielokrotnych porównań, aby zminimalizować liczbę wyników fałszywie dodatnich.