Verso l'imaging combinato dell'ipossia e la radioterapia adattativa

Verso l'imaging combinato dell'ipossia e la radioterapia adattativa

Timestamp: 28 aprile 2023 4:50

Misurazioni dell'ossigenazione tumorale
Misurazioni dell'ossigenazione tumorale Esempi di scansioni del paziente che mostrano un'immagine RM di riferimento anatomica (colonna sinistra) e ΔR1 mappe ottenute da due scansioni di riferimento pre-trattamento (colonne centrale e di destra) registrate a distanza di circa sei giorni. (Per gentile concessione: CC BY 4.0/Radiotera. Oncol. 10.1016/j.radonc.2023.109592)

Un tumore in rapida crescita non può fornire ossigeno a tutte le sue regioni. Le risultanti regioni tumorali affamate di ossigeno, tuttavia, sono difficili da trattare con la radioterapia, una tecnica che si basa sui radicali liberi prodotti in presenza di ossigeno per danneggiare il DNA nelle cellule tumorali.

I medici hanno affrontato questo problema con una varietà di approcci: dai radiosensibilizzatori che potenziano gli effetti della radioterapia nei tumori ipossici a tecniche come la terapia protonica che eroga alte dosi di radiazioni. Tuttavia, i ricercatori vogliono essere in grado di identificare i tumori affamati di ossigeno in modo che i trattamenti possano essere adattati per colpire tali tumori in modo più efficace. Ma le attuali tecniche per misurare i livelli di ossigeno nel tumore sono invasive, forniscono informazioni spaziali limitate o richiedono radiofarmaci che non possono ancora essere ottenuti in molti contesti clinici.

In un passo importante per l'imaging non invasivo dell'ipossia e per i futuri studi di radioterapia adattiva guidati dalla biologia, i ricercatori hanno integrato una tecnica per misurare l'ossigenazione del tumore con un MR-linac, uno scanner MRI ibrido e un sistema di erogazione della radioterapia.

Michele Dubec, uno dei principali scienziati nella risonanza magnetica presso Il Christie NHS Foundation Trust e un fisico di ricerca MR presso l'Università di Manchester, è il primo autore dello studio, che è stato pubblicato in Radioterapia e oncologia.

“In questo lavoro abbiamo studiato il cambiamento nel tasso di rilassamento longitudinale (R1) nei tumori indotti dalla respirazione di gas ossigeno al 100%", afferma Dubec. “Sulla base del precedente lavoro di convalida contro l'immunoistochimica, possiamo dire che il ΔR1 tecnica può essere utilizzata per identificare le regioni tumorali associate a bassi livelli di ossigeno”.

Durante una risonanza magnetica potenziata con ossigeno (OE-MRI), i pazienti respirano ossigeno puro, che inizialmente si lega all'emoglobina, massimizzando la saturazione di ossigeno nel sangue. Qualsiasi ossigeno aggiuntivo si dissolve quindi nel plasma sanguigno e nei tessuti, aumentando la concentrazione di molecole di ossigeno e portando a un più rapido recupero longitudinale della magnetizzazione netta e a una maggiore velocità di rilassamento longitudinale ( R1).

I ricercatori hanno testato la tecnica di imaging dell'ipossia utilizzando uno scanner RM diagnostico, in partecipanti sani e poi in partecipanti con tumori della testa e del collo. Hanno anche eseguito studi fantasma. Hanno creato immagini che mostrano il cambiamento in R1 in tutta la testa e il collo e hanno utilizzato analisi della regione di interesse per misurare l'entità di questo cambiamento nei tumori.

Dubec e colleghi hanno ripetuto lo studio su un sistema MR-linac. Concludono che i metodi OE-MRI sono ripetibili e riproducibili sui sistemi MR-linac e forniscono "dati di qualità equivalente" a quelli acquisiti sugli scanner RM diagnostici.

"La risonanza magnetica potenziata dall'ossigeno offre una tecnica pratica e facilmente traducibile per valutare l'ossigenazione nei tessuti normali e nei tumori che, per la prima volta, abbiamo dimostrato può essere incorporata nei sistemi di radioterapia guidata dalla risonanza magnetica senza problemi segnalati da volontari e pazienti sani". Dubec dice.

Sebbene i ricercatori abbiano utilizzato una sequenza di imaging RM che acquisisce rapidamente volumi di immagini 3D, notano che il loro protocollo è ancora troppo lungo per adattarsi a un flusso di lavoro linac MR standard. Il lavoro aggiuntivo incorporerà una sequenza di perfusione per identificare le regioni necrotiche e valuterà la riproducibilità dei metodi e dei risultati tra le cliniche. Dubec afferma che il lavoro di convalida dovrebbe anche collegare direttamente i cambiamenti in R1 valore alle variazioni della concentrazione assoluta di ossigeno e quindi ai livelli specifici di ossigeno nei tumori.

"In sostanza, miriamo a sviluppare e tradurre la tecnica OE-MRI in modo che possa essere utilizzata per studi clinici basati sulla radioterapia adattiva negli ospedali in futuro", afferma Dubec. "Avere più istituzioni che indagano e collaborano sulle tecniche OE-MRI è importante in modo da poter accumulare più prove dei limiti e dei vantaggi di questa tecnica e valutarne l'utilità in diversi tipi di tumore".

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