Hacia imágenes de hipoxia combinadas y radioterapia adaptativa

Hacia imágenes de hipoxia combinadas y radioterapia adaptativa

Sello de tiempo: 28 de abril de 2023 4:50 a. M.

Mediciones de oxigenación tumoral
Mediciones de oxigenación tumoral Ejemplos de exploraciones de pacientes que muestran una imagen de RM de referencia anatómica (columna izquierda) y ΔR1 mapas obtenidos a partir de dos exploraciones de referencia previas al tratamiento (columnas central y derecha) registradas aproximadamente con seis días de diferencia. (Cortesía: CC BY 4.0/Radioter. oncol. 10.1016/j.radonc.2023.109592)

Un tumor que crece rápidamente no puede llevar oxígeno a todas sus regiones. Sin embargo, las regiones tumorales privadas de oxígeno resultantes son difíciles de tratar con radioterapia, una técnica que se basa en los radicales libres producidos en presencia de oxígeno para dañar el ADN en las células cancerosas.

Los médicos han estado abordando este problema con una variedad de enfoques, desde radiosensibilizadores que mejoran los efectos de la radioterapia en tumores hipóxicos hasta técnicas como la terapia de protones que administran altas dosis de radiación. Aún así, los investigadores quieren poder identificar los tumores privados de oxígeno para que los tratamientos puedan ajustarse para atacar dichos tumores de manera más efectiva. Pero las técnicas actuales para medir los niveles de oxígeno en los tumores son invasivas, brindan información espacial limitada o requieren radiofármacos que aún no se pueden obtener en muchos entornos clínicos.

En un paso importante para la obtención de imágenes de hipoxia no invasiva y futuros estudios de radioterapia adaptativa guiada por biología, los investigadores han integrado una técnica para medir la oxigenación del tumor con un MR-linac, un escáner de resonancia magnética híbrido y un sistema de administración de radioterapia.

Michael Dubec, un científico principal en imágenes de resonancia magnética en Fideicomiso de la Fundación Christie NHS y físico investigador de RM en la Universidad de Manchester, es el primer autor del estudio, que se publicó en Radioterapia y oncología.

“En este trabajo investigamos el cambio en la tasa de relajación longitudinal (R1) en tumores inducidos por la respiración de gas oxígeno al 100 %”, dice Dubec. “Con base en trabajos de validación previos contra inmunohistoquímica, podemos decir que el ΔR1 La técnica se puede utilizar para identificar regiones tumorales asociadas con bajos niveles de oxígeno”.

Durante una resonancia magnética mejorada con oxígeno (OE-MRI), los pacientes respiran oxígeno puro, que inicialmente se une a la hemoglobina, lo que maximiza la saturación de oxígeno en la sangre. Cualquier oxígeno adicional luego se disuelve en el plasma sanguíneo y los tejidos, lo que aumenta la concentración de moléculas de oxígeno y conduce a una recuperación de magnetización neta longitudinal más rápida y una mayor tasa de relajación longitudinal (R1).

Los investigadores probaron la técnica de imágenes de hipoxia utilizando un escáner de diagnóstico por resonancia magnética, en participantes sanos y luego en participantes con cánceres de cabeza y cuello. También realizaron estudios fantasma. Crearon imágenes que mostraban cambios en R1 en toda la cabeza y el cuello, y utilizó análisis de regiones de interés para medir la magnitud de este cambio en los tumores.

Dubec y sus colegas repitieron el estudio en un sistema MR-linac. Llegan a la conclusión de que los métodos de OE-MRI son repetibles y reproducibles en los sistemas MR-linac y proporcionan "datos de calidad equivalente" a los adquiridos en los escáneres de MR de diagnóstico.

“La resonancia magnética mejorada con oxígeno ofrece una técnica práctica y fácilmente traducible para evaluar la oxigenación en tejidos normales y tumores que, por primera vez, hemos demostrado que se puede incorporar a los sistemas de radioterapia guiada por resonancia magnética sin problemas informados por voluntarios y pacientes sanos”. Dubec dice.

Aunque los investigadores utilizaron una secuencia de imágenes de RM que adquiere volúmenes de imágenes 3D rápidamente, notaron que su protocolo aún es demasiado largo para encajar en un flujo de trabajo estándar de LINAC de RM. El trabajo adicional incorporará una secuencia de perfusión para identificar las regiones necróticas y evaluará la reproducibilidad de los métodos y los resultados en todas las clínicas. Dubec dice que el trabajo de validación también debería vincular directamente los cambios en R1 valor a los cambios en la concentración absoluta de oxígeno y luego a los niveles específicos de oxígeno en los tumores.

“Esencialmente, nuestro objetivo es desarrollar y traducir la técnica OE-MRI para que pueda usarse para ensayos clínicos basados ​​en radioterapia adaptativa en hospitales en el futuro”, dice Dubec. "Es importante que más instituciones investiguen y colaboren en las técnicas de OE-MRI para que podamos acumular más evidencia de las limitaciones y los beneficios de esta técnica, y evaluar su utilidad en diferentes tipos de tumores".

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