脑放射外科手术后认知能力下降的测量和绘图 (CoDeB-Rad)

大约 20-40% 的患有原发性颅外疾病的癌症患者患有脑转移。 Lamba 等人估计，未经治疗患者的中位生存期约为一个月。 如果使用全脑放射治疗 (WBRT)，这一数字将从 1 个月增加到 3 至 12 个月。 WBRT 是一种放射治疗，分五到十次进行，并对整个大脑进行照射。 随着新的全身治疗的出现，患者的预后不断改善。 MRI 成像的广泛使用还提高了对非常小肿瘤（直径一毫米或两毫米）的检测，从而增加了被诊断的患者数量。 因此，更多的人被转诊接受旨在治愈脑转移的治疗。

脑转移患者可以通过手术、全脑放疗、立体定向放射外科 (SRS) 或上述方法的组合进行治疗。 SRS 是单发或多发转移瘤的首选治疗方法，除非肿块较大（直径超过 3 厘米），此时手术是首选。 这是由于手术的侵入性，立体放射外科是无创或微创的，以及手术切除的相关风险。 SRS 是一种高度集中的治疗方法，利用立体定向定位技术向大脑的轮廓区域提供高辐射剂量。 该治疗通常通过单次放射治疗进行。 前瞻性随机对照试验表明，立体定向放射外科在局部肿瘤控制方面与全脑放射治疗一样有效，但患者认知能力下降的负担较小。 原发肿瘤可能有所不同，但大多数患者原发肿瘤为肺、乳腺、黑色素瘤、肾或结肠癌。

辐射会损害大脑，不同的区域或多或少容易受到辐射的影响。 通过减少照射剂量来优化放射治疗计划的主要器官包括眼睛、视神经、交叉、脑干、耳蜗、晶状体和泪腺。 这些是影响身体功能的器官。 目前，在放射治疗计划中，没有考虑影响认知功能的大脑区域，例如海马、基底神经节、岛叶和胼胝体等。

放射治疗对大脑的影响已有详细记录，但这主要针对全脑放疗。 局部放疗（例如立体放射外科）对认知的影响尚未得到详细研究。 该试点研究将使用基于体素的病变症状图（VLSM）将治疗计划剂量图与神经认知功能的临床结果关联起来。

基于体素的病变症状映射是一种技术，其中大脑某些位置的损伤之间的关系可以与影响认知功能的症状相关联。 这是在逐个体素的基础上完成的。 体素是三维结构中的体积。 VLSM 过去已广泛用于中风患者，但有关脑转移患者的文献很少。 大脑的单独 MR 图像将与每位患者的 SRS 治疗计划的剂量图一起使用。 剂量图将被叠加并与神经认知测试的结果相关联。 然后将勾勒出所识别的大脑区域，并评估显着剂量水平（认知变化变得可量化的剂量水平）。

好处

识别大脑区域以及与认知变化相关的剂量将有助于为未来关于大脑这些区域的体积剂量限制的指南提供建议。 由于病变位置与神经认知测试的临床结果相关，因此可以更好地了解放射治疗的副作用。 这将允许优化未来的放射治疗，从而避免这些区域，从而最大限度地减少放射治疗的副作用。

最后，凭借所获得的知识，顾问将能够更好地告知患者他们的治疗效果。 因此，患者将能够对其治疗做出明智的决定。 这对于这一人群尤其重要，因为大多数接受 SRS 治疗的患者的预期寿命并不长。

方法 磁共振成像或 MRI 是一种医学成像技术，利用磁场和无线电波生成身体内部的详细图像。 MRI 是用于诊断大脑良性和恶性肿瘤的首选成像方法，因为它能够为这些组织提供高对比度。 小至 2 毫米的肿瘤可以在 MRI 扫描仪的帮助下轻松可视化。

用于分析数据的方法 VLSM 已十分成熟，并已广泛用于中风病变患者。 它使用单变量回归模型，可以将患者的认知表现与每个体素中是否存在病变相关联。 在这项试点研究中，我们将使用放射治疗计划的剂量图，而不是使用病变。

患者的结构 MRI 扫描将在空间上标准化到共同的坐标系，即蒙特利尔神经学研究所 (MNI) 空间。 然后，这些变换将用于将剂量图拟合到同一坐标系。 然后数据将被平滑。 基于体素的病变症状映射分析将涉及使用 Matlab 统计参数映射工具箱。 对于每个体素，将使用放射治疗计划中的剂量图对患者进行分组比较。 t 统计量将根据神经认知测试的结果计算。 将创建相应的大脑 t 图，显示与相关认知缺陷相关的所有体素。 需要对多重比较进行校正，以确保误报率最小化。