Neurokognitiv och funktionell bedömning av patienter med hjärnmetastaser

Detta forskningsprotokoll är utformat för att utföra neuropsykologiska tester och fMRI-skanning hos patienter med hjärnmetastaser som ska genomgå antingen WBRT- eller SRS-behandling på Thomas Jefferson University Hospital. Berättigade patienter kommer att remitteras via avdelningen för neurokirurgi och strålning-onkologi. Patienterna kommer att slutföra det informerade samtycket för både för- och efterbehandlingen (4 månader efter att WBRT eller SRS har slutförts), fMRI-skanning och för- och efterbehandling (4 och 12 månader efter WBRT eller SRS har avslutats) neuropsykologiska testsessioner och få veta att deltagande i antingen fMRI-skanningar och neuropsykologiska tester är frivilligt. Patienterna kommer också att få veta att uppgifterna kommer att samlas in endast för observationsforskningsändamål och kommer inte att direkt påverka deras kliniska vård. Patienter och deras försäkringsgivare kommer inte att faktureras ytterligare som en konsekvens av denna studie förutom den kliniska faktureringen som är förenlig med nuvarande klinisk praxis.

fMRI-studien kommer att läggas till den redan existerande behandlingsplaneringen och uppföljningen av MRI-skanning som skulle erhållas av klinisk nödvändighet utan studien.

För att kunna identifiera och särskilja normala kontra onormala hjärnaktivitetsmönster förknippade med de olika fMRI-uppgifterna och vilotillståndsavbildningsprocedurerna som är en del av denna studie, kommer det att vara nödvändigt att skanna en delmängd av friska (ålder, utbildning, könsmatchad ) normala kontroller på de olika kognitiva och beteendemässiga uppgifterna. Detta är det enda sättet att fastställa giltigheten av de uppgifter som används i termer av deras aktiveringsegenskaper och de normala hjärnområdena som är involverade i uppgiften. Specifikt är de friska åldersmatchade kontrollerna kritiska för denna studie eftersom det inte finns något annat sätt att validera fMRI-resultaten med aktiveringsuppgifterna för hippocampus och exekutiva funktioner. Normala matchade kontroller behövs för korrekt analys av både neurokognitiv och neuroimaging data. För neurokognitiv data behövs normal kontrolldata för att konstruera det tillförlitliga förändringsindexet (RCI) som refereras till nedan i statistikavsnittet. En jämförelse med normal är också viktig för att uppskatta omfattningen av varje förändring som observeras hos patienterna, för att avgöra om den har klinisk relevans. För neuroavbildningsdata behövs de normala kontrollerna för att tillhandahålla en referens- eller jämförelsepunkt för att kvantifiera i vilken grad hjärnavbildningskartan (refererad till som en Statistical Parametric Map, SPM) vid varje tidpunkt (baslinje, efterbehandling ) avviker från det normala. Genom att jämföra patientgrupperna med normala avbryts fMRI-aktivering relaterad till underordnade eller idiosynkratiska faktorer under skanningen, vilket lämnar endast aktiveringen direkt relaterad till den kognitiva uppgiften. Bestämning av förekomsten av nya, atypiska hjärnaktiveringsställen, förlorade aktiveringsställen eller deaktiveringar kan också endast uppnås genom att ha en normal SPM-hjärnkarta för jämförelse. Detta gäller lika för uppgiftsstyrd fMRI och funktionella anslutningsdata för vilotillståndet.

För att analysera inom-ämnesanalyser med neuroimaging-data kommer vi att undersöka neuroimaging-data på ett inom-ämne, men det kommer inte att vara det primära kvantitativa tillvägagångssättet för avbildningsdata, eftersom sådana inom-ämnesjämförelser kan vara utsatta för metodiska problem. Det finns ett fenomen som i neuroimaginglitteraturen kallas "double dipping" som handlar om förmågan att särskilja verklig kontra slumpmässig variation över tid. Double dipping hänvisar till användningen av testresultat vid en tidpunkt för att begränsa eller fördomsfulla dataresultat och förändringar som registreras vid en andra tidpunkt. Mer konkret kan skillnader som ses i bilddata återspegla förändringar i felet, artefaktiska aktiveringar, inte förändringar i verklig uppgiftsrelaterad aktivering. För att undvika detta problem operationaliserar vi förändring genom att jämföra varje patients bilddata med ett index för deras avvikelse från friska normala vid varje tidpunkt (före operation/baslinje och efter operation). Denna procedur tillhandahåller ett systematiskt sätt att kvantifiera och sedan jämföra typiska för både före och postkirurgiska neurokognitiva aktiveringar och nätverksorganisation, en procedur som lindrar oro för "dubbeldoppning". Detta "dubbeldoppande"-fenomen och det botemedel vi föreslår gäller lika för uppgiftsdriven fMRI, funktionella anslutningsdata i vilotillstånd och DTI-data.

I huvudsak minimerar den föreslagna metodiken beroendet av slumpmässiga, sessionsspecifika fluktuationer som en del av referens- eller jämförelsepunkten för att bestämma förändring. Vår metod kvantifierar våra patienters avvikelse från det normala, och undersöker den relativa skillnaden i dessa avvikelser som vårt förändringsindex. På så sätt undviker vi användningen av våra neuroavbildningsresultat före behandling som mall för att jämföra och bestämma förändring, vilket minimerar oro för dubbeldoppning.

Det finns ingen risk förknippad med skanningsproceduren så länge det inte finns någon metall i kroppen. Studien av normala frivilliga gör det också möjligt att bestämma stabiliteten hos aktiveringsfynden över tid; detta möjliggör verifiering av tillförlitligheten av fMRI-uppgifterna och andra procedurer över tid. Utan en förståelse för den potentiella normala förändringen som kan inträffa i hjärnans aktivering och struktur över tid, är det omöjligt att avgöra om en patologisk förändring har inträffat. Denna grupp av normala ämnen kommer att studeras i förväg för att validera fMRI-uppgifterna. Dessutom kommer normala kontrollpersoner att knytas eller kopplas till matchade patienter och återvända för ytterligare skanningssessioner vid samma tidpunkter som deras matchade patient.