Bildgebung auf einem MR-Linac identifiziert strahlenresistente Hirntumoren – Physics World

Das Glioblastom ist ein aggressiver Hirntumor mit einer mittleren Überlebenszeit von nur 15 Monaten. Es werden vielschichtige Anstrengungen unternommen, um die Wirksamkeit der postoperativen Strahlenbehandlung zu verbessern, beispielsweise durch Dosiseskalation, bei der eine erhöhte Dosis an Regionen mit behandlungsresistentem Tumor abgegeben wird. Dieser Ansatz erfordert jedoch die Fähigkeit, Tumore, die nicht auf eine Strahlentherapie ansprechen, schnell und einfach zu identifizieren.

Mit diesem Ziel haben Forscher am University of Toronto Sunnybrook Health Sciences Center haben untersucht, ob die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) an einem MRT-gesteuerten Linearbeschleuniger (dem 1.5 T) möglich ist Unity MR-Linac) können verwendet werden, um solche Dosiseskalationsziele zu identifizieren.

DWI erzeugt MR-Kontrast basierend auf der Diffusion von Wassermolekülen mit in vivo Diffusionsfähigkeit, quantifiziert über einen Parameter namens scheinbarer Diffusionskoeffizient (ADC). Zellmembranen schränken die Wasserdiffusion ein, was zu niedrigen ADC-Werten führt. Somit können Tumorregionen mit niedrigem ADC auf einen hochzelligen, dichten Tumor hinweisen. Eine Verringerung der Regionen mit niedrigem ADC-Gehalt während der Strahlentherapie könnte eine Verringerung des soliden Tumors bedeuten, während eine Erhöhung des Volumens mit niedrigem ADC-Gehalt darauf hindeuten könnte, dass ein Tumor nicht auf die Behandlung anspricht.

Erster Autor Liam Lawrence und Kollegen untersuchten, ob Veränderungen im ADC, die über den täglichen MR-Linac-DWI während der Behandlung ermittelt wurden, prognostisch für das Überleben waren. Sie fanden heraus, dass Veränderungen in Regionen mit niedrigem ADC-Gehalt stärker mit dem Überleben korrelierten als Veränderungen im Bruttotumorvolumen (GTV), und berichteten über ihre Ergebnisse in Strahlentherapie und Onkologie.

Die Studie umfasste 75 Patienten mit diagnostiziertem Glioblastom, die sich einer Radiochemotherapie unterzogen, von denen 32 mit dem Unity MR-Linac und 43 mit einem herkömmlichen Linearbeschleuniger behandelt wurden. Alle Patienten wurden bei der Behandlungsplanung und in den Wochen 2, 4 und 10 nach Behandlungsbeginn mit Simulations-MRT-Scannern (MR-Sim) abgebildet.

Die Forscher analysierten 479 DWI-Scans aus dem MR-Linac und 289 DWI-Datensätze aus MR-Sim-Scans und verwendeten eine voxelweise Anpassung, um ADC-Karten zu erstellen. Sie definierten Tumorregionen mit „niedrigem ADC“ als Voxel innerhalb des GTV mit einem ADC von weniger als 1.25 µm²/MS. Dieser Schwellenwert identifiziert einen dichten und nicht nekrotischen Tumor und ist höher als der mittlere ADC eines hochgradigen Glioms.

Sowohl für den Bereich mit niedrigem ADC als auch für den GTV berechneten die Forscher die mittleren Volumenänderungen zu jedem Zeitpunkt aller Patienten. Anschließend klassifizierten sie jeden Patienten so, dass er eine Volumenveränderung über oder unter diesem Median aufwies. Sie teilten die Patienten auch in Gruppen mit „gutem“ und „schlechtem“ Ansprechen ein, basierend darauf, ob das Gesamtüberleben und das progressionsfreie Überleben mehr oder weniger als 14.6 bzw. 6.9 Monate betrugen.

Sowohl MR-Linac- als auch MR-Sim-Messungen zeigten, dass das Volumen des Bereichs mit niedrigem ADC mit fortschreitender Behandlung abnahm. In der MR-Linac DWI-Kohorte unterschieden sich die Volumenänderungen bei niedrigem ADC deutlich zwischen Patienten mit früher und später Tumorprogression (in den Wochen 1, 2, 3 und 5 für die MR-Linac DWI-Daten und in den Wochen 2, 4 und 10 für MR). -sim-Daten). Anhand der MR-Sim-Daten aller Patienten unterschieden sich die Veränderungen bei niedrigem ADC zwischen guten und schlechten Respondern in den Wochen 2, 4 und 10.

Ist der MR-Linac die Zukunft der adaptiven Strahlentherapie?

Die Forscher berichten, dass geringe ADC-Volumenänderungen zwei bis fünf Wochen nach Beginn der Strahlentherapie einen Zusammenhang mit dem Gesamtüberleben der MR-Linac-DWI-Kohorte zeigten, obwohl sie keinen Zusammenhang mit dem progressionsfreien Überleben feststellten. Sie stellen fest, dass MR-Simulations-basierte Low-ADC-Änderungen eine größere Korrelation mit dem Gesamtüberleben und dem progressionsfreien Überleben aufwiesen als GTV-Änderungen.

„Mit DWI identifizierte Regionen mit geringer Diffusivität sind potenzielle Kandidaten für eine Dosiserhöhung, da sie möglicherweise einen soliden Resttumor darstellen“, schreiben die Autoren. „Darüber hinaus können Regionen mit niedrigem ADC, die nach mehreren Wochen der Bestrahlung verbleiben, ein Hinweis auf einen behandlungsresistenten Tumor sein. Veränderungen in Regionen mit niedrigem ADC-Gehalt korrelierten stärker mit dem Überleben als Veränderungen im kontrastverstärkenden GVT und bei klinischen Faktoren. Die Ergebnisse der vorliegenden und früherer Studien deuten darauf hin, dass DWI eine Beurteilung des Ansprechens in der Mitte der Behandlung ermöglichen könnte, was eine frühzeitige Salvation-Therapie ermöglichen würde, wenn die Erstlinientherapie unwirksam ist.“

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/imaging-on-an-mr-linac-identifies-radiation-resistant-brain-tumours/