Motor Eloquent Navigerad Transcranial Magnetstimulering för Planering av Strålkirurgi (MENTOR)

Bakgrund:

Strålbehandling är en hörnsten i behandlingen av metastatiska hjärntumörer. Den tillämpas antingen som förstahandsbehandling eller postoperativt till den resekerade tumörsängen. Att leverera en tillräckligt hög stråldos till lesionen eller tumörsängen samtidigt som man förhindrar neurologiska bortfall på grund av radionekros från överexponering av sårbar frisk hjärnvävnad förblir särskilt utmanande i eloquenta hjärnområden som motorcortex.

Enligt internationella riktlinjer (ICRU-rapporterna 50, 62 och 83) måste målvolymer för strålbehandling noggrant definieras, medan organ i riskzonen (OARs), inklusive synapparaten, cochlea, hippocampus, hjärnstammen och hypofysen, måste skonas. Motorcortex (M1) och den kortikospinala banan (CST) bör likaså bevaras; de är dock inte formellt definierade som OARs i nuvarande riktlinjer, och deras exakta avgränsning är tekniskt krävande.

Den anatomiska precentrala gyrus ("anatomisk M1") motsvarar inte exakt den funktionella placeringen av motorisk kontroll ("funktionell M1"). Konventionella avbildningstekniker som funktionell magnetresonanstomografi (fMRI) och diffusion tensor imaging (DTI) ger begränsad rumslig noggrannhet med lokaliseringsfel på upp till 1 cm. Däremot är navigerad transkraniell magnetstimulering (nTMS) en icke-invasiv metod som identifierar motoriskt eloquenta regioner baserat på individuella MRI-data och erbjuder mer exakt funktionell kartläggning för strålbehandlingsplanering. Detta väcker frågan om integration av postoperativa, före-strålbehandling nTMS-kartor skulle kunna möjliggöra mer skräddarsydda och precisa strålbehandlingsplaner.

Tidigare studier har visat att nTMS uppvisar en medianavvikelse på endast 5,2 mm jämfört med direkt kortikal stimulering (guldstandarden), medan fMRI kan avvika mer än 1 cm. Speciellt hos patienter med tumörer som involverar motorcortex har nTMS visat sig ge överlägsen rumslig noggrannhet. Preliminära data tyder vidare på att införlivande av nTMS i strålbehandlingsplanering kan minska strålexponeringen för motorcortex och CST samtidigt som optimal täckning av målet bibehålls.

Publicerade studier hittills har dock uteslutande förlitat sig på preoperativ avbildning. Postoperativa anatomiska förändringar, på grund av hjärnförskjutning och variationer i resektionskaviteten, kan göra dessa kartor oprecisa för postoperativ planering. Det återstår därför att fastställa om uppdatering av nTMS-kartor med postoperativ MRI som erhålls omedelbart före strålbehandling kan förbättra behandlingsprecisionen och kliniska utfall.

Syfte:

Syftet med denna studie är att ta upp följande frågor hos patienter med resekerade hjärnmetastaser som involverar eller ligger intill motorcortex:

1. Är det möjligt att samtidigt upprätthålla tillräcklig stråldos i lesionens område och hålla dosen på det funktionella primära motorområdet (M1) så låg som möjligt?
2. Påverkar integrationen av nTMS-kartläggning i radio-onkologisk behandlingsplanering och den associerade dosreduktionen till M1 de kliniska utfallen?
3. Finns det ett samband mellan den slutliga dos som erhålls av den funktionella M1 och det kliniska/onkologiska utfallet (post-radiokirurgisk motorfunktion, radionekros och lokal tumörkontroll vid 3-, 6- och 12-månaders uppföljning)?

Metoder:

Planeringen av SRS kommer att utföras av ett team av strålterapeuter på Inselspital, Berns universitetssjukhus med omfattande erfarenhet av behandling av hjärnmetastaser. Manuella segmenteringar av målvolymen och nTMS-punkter kommer att utföras. De inkluderade fallen kommer att granskas för omfattning/dos av behandlingsplanen och två behandlingsplaner kommer att skapas: en "standard" och en "nTMS-anpassad" behandlingsplan.

För "nTMS-anpassad" plan kommer nTMS-motorkartan att fusioneras med planerings-MRI:n. Varje patients motorkarta (intresseområden definierade av de positiva MEP-svaren) kommer att användas för att definiera "funktionell M1". Behandlingsdosen kommer att föreskrivas till planeringsmålvolymen (Planeringsmålvolym (PTV): resektionskavitet plus eventuell kontrastförstärkning med en 2 mm säkerhetsmarginal hos patienter som opererats). Denna plan kommer att optimeras enligt nTMS-motorkartor genom att minska dosen som tillämpas på det motoriskt eloquenta vävnaden så låg som rimligen möjligt genom att begränsa dosföreskriften i detta område till 15 Gy i enkel fraktion. Överlappning mellan PTV och motorkartorna kommer inte att skonas. Strålterapeuten väljer den nTMS-anpassade planen om den täcker minst 95% av målvolymen; annars väljs standardplanen för att säkerställa adekvat dos täckning.