Mätning och kartläggning av kognitiv försämring efter hjärnradiokirurgi (CoDeB-Rad)

Hjärnmetastaser drabbar ungefär 20-40 % av alla cancerpatienter med en primär extrakraniell sjukdom. Lamba et at uppskattade att patienternas medianöverlevnad utan behandling är cirka en månad. Detta antal ökar från en månad till mellan tre och 12 månader om strålbehandling av hela hjärnan (WBRT) används. WBRT är en strålbehandling som ges i fem till tio sessioner och där hela hjärnan bestrålas. Med tillkomsten av nya systemiska behandlingar förbättras prognosen för patienter ständigt. Den utbredda användningen av MRT-avbildning har också ökat antalet patienter som diagnostiseras genom att förbättra upptäckten av mycket små tumörer (en eller två millimeter i diameter). Följaktligen remitteras fler personer till behandling med kurativ avsikt för sina hjärnmetastaser.

Patienter med hjärnmetastaser kan behandlas med kirurgi, WBRT, Stereotaktisk Radiokirurgi (SRS) eller en kombination av ovanstående. SRS är valet av behandling för enstaka eller multipla metastaser, såvida det inte finns en stor massa (mer än 3 cm i diameter) då operation skulle vara det föredragna alternativet. Detta beror på operationens invasivitet, SRS är icke eller minimalt invasivt, och de associerade riskerna med att få en kirurgisk resektion. SRS är en mycket fokuserad behandling som använder stereotaktiska lokaliseringstekniker för att leverera en hög stråldos till ett avgränsat område av hjärnan. Behandlingen ges vanligtvis i en enda strålbehandling. I prospektiva randomiserade kontrollerade studier visades det att stereootaktisk strålkirurgi är lika effektiv som strålbehandling av hela hjärnan, när det gäller lokal tumörkontroll, men bördan av kognitiv nedgång för patienterna är mindre. De primära tumörerna kan variera, men majoriteten av patienterna har primärt lung-, bröst-, melanom, njure eller kolon.

Strålning skadar hjärnan och olika områden är mer eller mindre känsliga för strålning. De viktigaste organen som används för att optimera strålbehandlingsplanerna genom att minska dosen som levereras till dessa, inkluderar ögonen, synnerverna, chiasma, hjärnstammen, cochlea, linser och tårkörtlar. Dessa är organ som påverkar fysiska funktioner. För närvarande tas ingen hänsyn till områden i hjärnan som påverkar kognitiv funktion vid planering av strålbehandling, såsom hippocampus, basala ganglier, insula och corpus callosum för att nämna några.

Effekterna av strålbehandling i hjärnan är väl dokumenterade men detta är mest för WBRT. Effekterna av fokal strålbehandling, såsom SRS, på kognition har inte studerats i detalj. Denna pilotstudie kommer att använda voxel-baserad lesionssymptomkartläggning (VLSM) för att korrelera doskartorna för behandlingsplanering med kliniska resultat på neurokognitiv funktion.

Voxel-baserad lesionssymptomkartläggning är en teknik där förhållandet mellan skador på vissa platser i hjärnan kan korreleras med symtom som påverkar kognitiv funktion. Detta görs på en voxel-för-voxel-basis. En voxel är en volym i en tredimensionell struktur. VLSM har använts flitigt tidigare hos strokepatienter, men litteraturen är knapp för patienter med hjärnmetastaser. Individuella MR-bilder av hjärnan kommer att användas tillsammans med doskartorna från varje patients SRS-behandlingsplan. Doskartorna kommer att läggas över och korreleras med resultat från neurokognitiva tester. De identifierade områdena i hjärnan kommer sedan att beskrivas och dosnivån av signifikans (den dosnivå vid vilken kognitiv förändring blir kvantifierbar) kommer att bedömas.

Fördelar

Identifieringen av områden i hjärnan och associerade doser med kognitiva förändringar kommer att ge råd om framtida riktlinjer för volymetriska dosbegränsningar för dessa områden i hjärnan. Eftersom lesionslokalisering kommer att korreleras med kliniska resultat från neurokognitiv testning, kan en bättre förståelse för biverkningarna av strålbehandlingsbehandlingen uppnås. Detta kommer att möjliggöra optimering av framtida strålbehandlingsbehandlingar, för att skona dessa områden och därigenom minimera biverkningarna av strålbehandlingsbehandlingen.

Slutligen, med den inhämtade kunskapen, kommer konsulterna att ha bättre förutsättningar att informera patienterna om vilka effekter deras behandling kommer att få. Patienter kommer därför att kunna fatta välgrundade beslut om sin behandling. Detta är särskilt viktigt i denna population, eftersom majoriteten av patienter som behandlas med SRS inte har en särskilt lång livslängd.

Metoder Magnetic Resonance Imaging eller MRI är en medicinsk avbildningsteknik som använder magnetfält och radiovågor för att generera detaljerade bilder av kroppens insida. MRT är den föredragna avbildningsmetoden som används för att diagnostisera tumörer i hjärnan, både benigna och maligna, på grund av dess förmåga att ge hög kontrast för dessa vävnader. Tumörer så små som 2 mm kan enkelt visualiseras med hjälp av en MR-skanner.

Metodiken som kommer att användas för att analysera data, VLSM, är väl etablerad och har använts flitigt på patienter med strokeskador. Den använder en regressionsmodell som är univariat och kan associera patienters kognitiva prestanda till huruvida en lesion finns i varje voxel eller inte. I denna pilotstudie kommer vi istället för att använda lesioner att använda doskartorna för strålbehandlingsplanerna.

De strukturella MRI-skanningarna av patienterna kommer att normaliseras rumsligt till ett gemensamt koordinatsystem, Montreal Neurological Institute (MNI) space. Transformationerna kommer sedan att användas för att anpassa doskartorna till samma koordinatsystem. Data kommer sedan att jämnas ut. Den voxelbaserade analysen av kartläggning av lesionssymptom kommer att involvera användningen av en Matlab statistisk parametrisk kartläggningsverktygslåda. För varje voxel kommer en gruppjämförelse mellan patienter att göras med hjälp av doskartor från strålbehandlingsplanerna. t-statistiken kommer att beräknas baserat på resultaten från neurokognitiva tester. En motsvarande t-karta över hjärnan kommer att skapas som visar alla voxlar relaterade till de relevanta kognitiva bristerna. En korrigering för flera jämförelser måste utföras för att säkerställa att andelen falska positiva resultat minimeras.