Дозозависимая реакция функционально важных областей мозга на лучевую терапию головного мозга

Исследовать вопрос:

Наша цель состоит в том, чтобы ответить на следующие три вопроса исследования в этом исследовании:

1. Какова кривая доза-эффект (степень лучевых осложнений/рентгенологические изменения в зависимости от дозы облучения) для областей мозга, участвующих в обработке функций зрительной, языковой и рабочей памяти?
2. Какова предельная доза для этих функционально важных областей мозга, которую можно применять при планировании лучевой терапии, чтобы свести к минимуму (например, менее 5%) возможность радиационного поражения?
3. Можно ли использовать фМРТ головного мозга для управления планированием лучевой терапии, чтобы минимизировать дозу в функционально важных областях мозга и оценить реакцию этих областей на лечение?

Метод исследования:

Визуализация перед лучевой терапией: для каждого пациента в дополнение к стандартной анатомической МРТ для лучевой терапии головного мозга будут выполняться фМРТ в состоянии активной стимуляции и покоя. Карты активации областей, участвующих в функциях зрительной, языковой и рабочей памяти, будут созданы на основе сканирования фМРТ, а ответы пациента на задачу рабочей памяти (т. Е. Задача N-Back) будут записаны во время исследований фМРТ. МРТ и фМРТ вместе взятые займут примерно 90 минут - 60 минут для стандартной МРТ и 30 минут для фМРТ. Карты активации будут наложены на МРТ-изображения FLAIR, импортированы в систему планирования лучевой терапии и зарегистрированы совместно с имитационным КТ-сканированием.

Лучевая терапия и рутинное последующее наблюдение. Функционально критические области на картах активации фМРТ будут обозначены отдельно как критические органы, но не будут учитываться при оптимизации плана. Будут рассчитаны и задокументированы гистограммы доза-объем (DVH) функционально важных областей мозга. Каждый пациент будет получать фракционированную лучевую терапию головного мозга в соответствии с планом лечения и будет наблюдаться каждые три месяца после лучевой терапии.

Последующие оценки: обследование 3MS будет проводиться до начала лечения и каждые три месяца после лечения во время обычного последующего наблюдения для проверки нейропсихологических функций. Анатомическая МРТ (стандарт) и фМРТ головного мозга (исследование) будут получены через 6 месяцев после лучевой терапии, чтобы определить радиологические и функциональные изменения в областях, участвующих в обработке функций зрительной, языковой и рабочей памяти.

Сведение к минимуму влияния рецидива или прогрессирования опухоли: Будут предприняты два действия, чтобы свести к минимуму влияние рецидива или прогрессирования опухоли на оценку изменений показателей, вызванных радиацией. Во-первых, включение пациентов будет ограничено пациентами с медленно растущими опухолями, например, менингиомой, глиомой низкой степени злокачественности и анапластической астроцитомой, так что вероятность рецидива или прогрессирования опухоли мала. Во-вторых, пациенты, у которых разовьется прогрессирование заболевания при любом последующем наблюдении после лучевой терапии, будут исключены из исследования, поскольку будет невозможно отличить эффекты прогрессирования заболевания от побочных эффектов лучевой терапии на фМРТ или 3МС-обследовании, и результаты не поддаются интерпретации.

Анализ доза-эффект: Логистический регрессионный анализ будет использоваться для оценки вероятности осложнений в функционально важных областях мозга в зависимости от дозы облучения. Зависимой переменной будет бинарный показатель, который идентифицирует манифестные осложнения у пациентов (снижение оценки по шкале 3MS и тесту N-Back, рентгенологические/функциональные изменения, выявленные на МРТ и фМРТ), связанные с радиационным воздействием. Модель логистической регрессии будет включать в себя соответствующие факторы на уровне субъекта (например, возраст, пол, исходное состояние работоспособности по Карновскому, расположение опухоли, недавние припадки, противоэпилептические препараты) в качестве ковариатов. Подогнанная логистическая модель вероятности осложнений в нормальных тканях (NTCP) позволит оценить вероятность значительных осложнений, связанных с любой дозой облучения в области, позволяя рассчитать предельную дозу как дозу, которая, как ожидается, вызовет осложнения с приемлемой вероятностью (например, 5%).

Включение предельной дозы для планирования лечения лучевой терапией: Предельная доза из приведенного выше «Анализ доза-ответ» будет использоваться для перепланирования IMRT с учетом функционально критических областей мозга. Цель оптимизации состоит в том, чтобы свести к минимуму дозу облучения функционально критических областей мозга при сохранении аналогичного охвата PTV (планирование целевого объема) и удержании дозы облучения критических структур в допустимых пределах. DVH функционально критических областей мозга, PTV и всех других критических структур будут сравниваться для обоих планов лечения с учетом и без учета функционально критических областей мозга. Для сравнения планов с точки зрения расчетного NTCP критических органов будет выполнен ранговый тест Уилкоксона для сопоставления пар с подписью. Тест McNemar будет использоваться для сравнения планов с ограничениями по дозе и без них для функциональных областей с точки зрения эффективности (т. е. доли пациентов, для которых план IMRT был успешно разработан).

Первичной конечной точкой данного исследования является осложнение нормальных тканей. Основная цель этого исследования — определить кривую доза-эффект и предельную дозу для функционально критических областей мозга для лучевой терапии головного мозга. Второй целью данного исследования является изучение точности активной стимуляции или фМРТ в состоянии покоя для избегания функционально критических областей мозга при планировании лучевой терапии опухолей головного мозга и для оценки результатов лечения этих критических областей.