Resposta à Dose de Regiões Cerebrais Funcionalmente Críticas para Radioterapia Cerebral

Questão de pesquisa:

Nosso objetivo é responder às três perguntas de pesquisa a seguir neste estudo:

1. Qual é a curva de resposta à dose (grau de complicações de radiação/alterações radiológicas vs. dose de radiação) para regiões cerebrais envolvidas no processamento de funções visuais, de linguagem e de memória de trabalho?
2. Qual é a dose limite para essas regiões cerebrais funcionalmente críticas que podem ser aplicadas ao planejamento do tratamento de radioterapia para minimizar (por exemplo, menos de 5%) a possibilidade de lesão induzida por radiação?
3. A fMRI cerebral pode ser usada para orientar o planejamento do tratamento radioterápico para minimizar a dose em regiões cerebrais funcionalmente críticas e avaliar as respostas ao tratamento dessas regiões?

Método de pesquisa:

Imagem antes da radioterapia: Para cada paciente, serão realizados exames de estimulação ativa e fMRI em repouso, além da ressonância magnética anatômica padrão para radioterapia cerebral. Mapas de ativação de regiões envolvidas em funções visuais, de linguagem e memória de trabalho serão gerados a partir dos exames de fMRI e as respostas do paciente na tarefa de memória de trabalho (ou seja, a tarefa N-Back) serão registradas durante os estudos de fMRI. A ressonância magnética e a fMRI, combinadas, levam aproximadamente 90 minutos - 60 minutos para a ressonância magnética padrão e 30 minutos para a fMRI. Os mapas de ativação serão sobrepostos nas imagens FLAIR MRI, importados para o sistema de planejamento de tratamento de radioterapia e co-registrados com a simulação de tomografia computadorizada.

Radioterapia e acompanhamento de rotina: Áreas funcionalmente críticas nos mapas de ativação de fMRI serão contornadas separadamente como órgãos críticos, mas não serão consideradas para otimização do plano. Histogramas de volume de dose (DVHs) de regiões cerebrais funcionalmente críticas serão calculados e documentados. Cada paciente receberá radioterapia cerebral fracionada de acordo com o plano de tratamento e será acompanhado a cada três meses após a radioterapia.

Avaliações de acompanhamento: O exame 3MS será administrado antes do início do tratamento e a cada três meses após o tratamento durante o acompanhamento de rotina para rastrear as funções neuropsicológicas. A RM anatômica (padrão) e fMRI cerebral (pesquisa) serão adquiridas 6 meses após a radioterapia para determinar as alterações radiológicas e funcionais em regiões envolvidas no processamento das funções visual, linguagem e memória de trabalho.

Minimizando a interferência da recorrência ou progressão do tumor: Duas ações serão tomadas para minimizar a interferência da recorrência ou progressão do tumor com a avaliação das alterações de desempenho causadas pela radiação. Primeiro, a inclusão de pacientes será restrita a pacientes com tumores de crescimento lento, por exemplo, meningioma, glioma de baixo grau e astrocitoma anaplásico, de modo que a chance de recorrência ou progressão do tumor seja pequena. Em segundo lugar, os pacientes que desenvolverem progressão da doença em qualquer um dos acompanhamentos pós-radioterapia serão excluídos do estudo, pois não seria possível distinguir os efeitos da progressão da doença dos efeitos colaterais da radioterapia na fMRI ou no exame 3MS, e os resultados não seriam interpretáveis.

Análise de resposta à dose: A análise de regressão logística será usada para avaliar a probabilidade de complicações em regiões cerebrais funcionalmente críticas em função da dose de radiação. A variável dependente será o indicador binário que identifica as complicações manifestadas pelos pacientes (declínio da pontuação do exame 3MS e teste N-Back, alterações radiológicas/funcionais identificadas na RM e fMRI) atribuídas à exposição à radiação. O modelo de regressão logística incluirá fatores relevantes no nível do sujeito (por exemplo, idade, sexo, status de desempenho basal de Karnofsky, localização do tumor, convulsões recentes, medicamentos antielépticos) como covariáveis. O modelo de probabilidade de complicação de tecido normal logístico (NTCP) ajustado permitirá estimar a probabilidade de complicações significativas associadas a qualquer dose de radiação na área, permitindo que a dose limite seja calculada como a dose esperada para induzir complicação com uma probabilidade aceitável (por exemplo, 5%).

Incorporação de dose limite para planejamento de tratamento de radioterapia: A dose limite da "Análise de Resposta à Dose" acima será usada para replanejamento de IMRT considerando as regiões cerebrais funcionalmente críticas. O objetivo da otimização é minimizar a dose nas regiões cerebrais funcionalmente críticas, mantendo uma cobertura de PTV (volume alvo de planejamento) semelhante e mantendo a dose nas estruturas críticas dentro da tolerância aceita. DVHs das regiões cerebrais funcionalmente críticas, PTV e todas as outras estruturas críticas serão comparadas para ambos os planos de tratamento com e sem considerar as regiões cerebrais funcionalmente críticas. Um teste de classificação de pares assinados de Wilcoxon será realizado para comparar os planos em termos de NTCP calculado de órgãos críticos. O teste de McNemar será usado para comparar planos com e sem restrições de dose de áreas funcionais em termos de taxa de rendimento (ou seja, a proporção de pacientes para os quais o plano de IMRT foi elaborado com sucesso).

O endpoint primário deste estudo é a complicação do tecido normal. O objetivo principal deste estudo é determinar a curva de resposta à dose e a dose limite para regiões cerebrais funcionalmente críticas para radioterapia cerebral. O segundo objetivo deste estudo é investigar a precisão da estimulação ativa ou fMRI em estado de repouso para evitar as regiões cerebrais funcionalmente críticas para o planejamento do tratamento radioterápico de tumores cerebrais e para avaliar as respostas ao tratamento dessas regiões críticas.