Detecção de ressonância magnética com gás nobre hiperpolarizado de lesões pulmonares induzidas por radiação

O câncer de pulmão é a principal causa de morte por câncer no mundo; a cada ano, o câncer de pulmão mata mais de 20.000 vidas no Canadá e mais de um milhão de vidas em todo o mundo (1). Melhorias significativas foram feitas no tratamento de muitos outros tipos de câncer, mas o tratamento do câncer de pulmão não alcançou sucessos semelhantes. Setenta por cento dos cânceres estão em estágio avançado no momento do diagnóstico, e a radiação desempenha um papel padrão como parte da terapia radical e paliativa nesses casos. O tecido pulmonar normal é altamente sensível à radiação. Essa sensibilidade representa um problema sério; pode causar pneumonite ou fibrose por radiação (RILI), que pode resultar em incapacidade grave e, às vezes, morte. Trinta e sete por cento dos pacientes com câncer torácico tratados com radiação desenvolvem RILI; em 20% dos casos de radioterapia, a lesão pulmonar é moderada a grave (2). Além disso, a pneumonite induzida por radiação que produz sintomas ocorre em 5-50% dos indivíduos que recebem radioterapia para câncer de pulmão (3, 4).

As chances de pneumonite clínica por radiação estão diretamente relacionadas ao volume irradiado do pulmão (5). No entanto, o planejamento de radiação atualmente assume que todas as partes do pulmão são igualmente funcionais. A identificação das áreas do pulmão que são mais funcionais seria benéfica para priorizar as áreas a serem poupadas durante o planejamento da radiação. A fim de limitar a quantidade de RILI para preservar a função pulmonar em pacientes, os médicos planejam o tratamento com radiação usando radioterapia conformada ou de intensidade modulada (IMRT). Isso faz uso de varreduras de tomografia computadorizada (TC), que levam em conta as localizações anatômicas da doença e do pulmão, mas não podem avaliar a funcionalidade do próprio pulmão. Um componente importante da lógica da IMRT é que, se as doses de radiação que entram no tecido funcional forem restritas, a dose de radiação pode ser focada em tumores para poupar os tecidos funcionais de lesões para preservar a função pulmonar existente (6). Portanto, para reduzir de forma otimizada a toxicidade, a IMRT dependeria não apenas dos dados da localização do tumor, mas também da função pulmonar regional.

Os testes de função pulmonar (PFTs) podem detectar uma diminuição na função pulmonar devido à presença de tumores ou RILI, mas como as medições são realizadas na boca, os PFTs não fornecem informações regionais sobre a função pulmonar. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) pode ser usada para planejamento de radiação, mas a PET é limitada em sua capacidade de delinear tecido funcional, requer a administração de um agente radiofarmacêutico, é uma modalidade lenta e, porque requer o uso de um ciclotron, é caro. A tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT) foi explorada para medir a perfusão pulmonar como um meio de delinear o tecido funcional (7-11). Embora o SPECT possa detectar tecidos não funcionais, ele oferece resolução espacial que é apenas metade da TC ou PET e não possui a resolução anatômica necessária para o uso ideal com IMRT. Além disso, assim como o PET, o SPECT é uma modalidade lenta. Dadas as limitações das modalidades de imagem existentes, há uma necessidade médica urgente não atendida de uma modalidade de imagem que possa fornecer dados complementares sobre a função pulmonar regional de forma rápida e não invasiva, e que limite a toxicidade tecidual na radioterapia para câncer de pulmão de células não pequenas ( NSCLC).

A ressonância magnética (MRI) de gás hiperpolarizado (HP) tem o potencial de preencher essa necessidade não atendida. A ressonância magnética de gás HP usa HP xenônio-129 (129Xe) para fornecer imagens não invasivas de alta resolução sem a necessidade de radiação ionizante, agentes de contraste químicos paramagnéticos ou iodados. A ressonância magnética de gás HP oferece as enormes vantagens de fornecer rapidamente informações de alta resolução sobre os pulmões que são não invasivas, diretas, funcionais e regionais. A ressonância magnética convencional normalmente detecta o núcleo de hidrogênio (1H), que apresenta limitações para imagens pulmonares devido à falta de moléculas de água nos pulmões. A ressonância magnética de gás HP detecta núcleos 129Xe, que são polarizados usando a técnica de bombeamento óptico de troca de spin (SEOP) para aumentar a intensidade efetiva do sinal de ressonância magnética em aproximadamente 100.000 vezes. A ressonância magnética de gás HP já foi amplamente bem-sucedida para imagens pulmonares, fornecendo informações de imagens de alta resolução sobre estrutura pulmonar, função ventilatória e função de troca de ar. A tecnologia provou ser útil para imagens de asma, doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e fibrose cística, e para avaliar a eficácia da terapêutica para essas doenças (12 -21). Neste projeto, os pesquisadores se propõem a desenvolver uma tecnologia de imagem para delinear regiões do pulmão em humanos que não são funcionais versus aquelas que são viáveis; usando imagem de ressonância magnética (MRI) de xenônio-129 (129Xe) hiperpolarizada (HP), informará melhor as estratégias de planejamento de feixe, na tentativa de reduzir RILI em pacientes com câncer de pulmão.