Geavanceerde MRI technieken voor nauwkeurigere radiotherapie van glioblastomen

Glioblastomen zijn berucht om hun uitgebreide tumorinfiltratie, waarbij tumorcellen doorgroeien in omliggend hersenweefsel. Aangezien tumorinfiltratie niet zichtbaar is op conventionele MRI-scans, wordt bij het bepalen van het klinisch doelvolume (CTV) voor radiotherapie vaak een veiligheidsmarge van 1,5 cm toegevoegd aan de zichtbare tumor. Hoewel dit in de meeste gevallen de tumorinfiltratie voldoende dekt, wordt met deze stategie ook een grote hoeveelheid gezond hersenweefsel bestraald. Dit kan op zijn beurt het risico op radiotherapie gerelateerde bijwerkingen, zoals hoofdpijn, misselijkheid, vermoeidheid en cognitieve achteruitgang, vergroten en daardoor de kwaliteit van leven voor een patiënt verminderen. 

Uit onderzoek is gebleken dat nieuwe, geavanceerde MRI-technieken de potentie hebben om tumorinfiltratie zichtbaar te maken. Binnen het Erasmus MC is er reeds een workflow ontwikkeld om een CTV te creëren op basis van geavanceerde MRI-scans (CTVbio) in plaats van een isotrope uitbreiding. In dit onderzoek wordt een pattern-of-failure analyse (dekking van het eerste tumorrecidief door het bestralingsplan) en een vergelijking van verwachte stralingsdosis in belangrijke hersenstructuren uitgevoerd bij het standaard bestralingsplan (1,5 
cm CTV) en een conceptueel bestralingsplan gebaseerd op een CTVbio. De hypothese is dat het CTVbio kan leiden tot een lagere stralingsdosis in gezonde hersenstructuren, terwijl het een vergelijkbaar pattern-of-failure heeft.

Primair doel:
• Het aantonen dat de kans op verminderde pattern-of-failure door een bestralingsplan dat is gegenereerd met een conceptueel CTVbio in vergelijking met het klinische bestralingsplan (1,5-cm CTV), lager is dan 0.20.

Secundaire doelen:
• Het aantonen van een vermindering van de dosis in gezonde hersenstructuren met een bestralingsplan gebaseerd op een conceptueel CTVbio in vergelijking met het klinische radiotherapieplan (1,5-cm CTV).
• Het evalueren van de synergetische informatie die elke individuele geavanceerde MRI techniek biedt voor de lokalisatie van tumorinfiltratie.
• De associatie tussen pathofysiologische veranderingen op geavanceerde MRI en het toekomstige tumorrecidief onderzoeken.

In deze prospectieve cohortstudie wordt de standaard MRI-sessie voor radiotherapie planning van patiënten met een glioblastoom uitgebreid met geavanceerde MRI sequenties, welke informatie geven over veranderde oxygenatie, angiogenese en verhoogde eiwitconcentratie. Patiënten die geen MRI zouden krijgen, krijgen een extra MRI-scan bij deelname. De bestraling (en follow-up van de patiënt) zal plaatsvinden volgens de klinische richtlijnen, dus door gebruik te maken van het 1,5-cm CTV voor het bestralingsplan van de patiënt. De geavanceerde MRI-scans worden gebruikt om een theoretisch CTVbio en bijbehorend bestralingsplan te genereren. Aan de hand van pattern-of-failure analyse en beoordeling van de dosis in belangrijke hersenstructuren, wordt het bestralingsplan op basis van de 1,5-cm CTV vergeleken met het (theoretische) 
bestralingsplan op basis van de CTVbio. Daarnaast worden verschillende theoretische CTV's gegenereerd op basis van verschillende combinaties van geavanceerde MRI om de toegevoegde waarde van de verschillende geavanceerde MRI technieken te onderzoeken. Ten slotte worden de signaalintensiteiten op de geavanceerde MRI-scans op de plaats van het tumorrecidief vergeleken met de contra-laterale zijde.

Vier geavanceerde MRI technieken (qBOLD, ASL, DSC en CEST) worden onderzocht in deze studie. Deze technieken verschaffen informatie over verschillende biologische aspecten. qBOLD in combinatie met ASL biedt informatie over de zuurstofoxygenatie (CMRO2), DSC biedt informatie over de perfusie (rCBV) en CEST biedt informatie over eiwitconcentraties (APT). 

Voor patiënten die al een MRI-scan krijgen voor radiotherapie planning, is de belasting een langere scantijd (+ 20 minuten; de scan duurt ongeveer 45 minuten in totaal, voorheen 25 minuten). Er is geen baat bij deelname voor deze patiënten. Voor patiënten die geen MRI-scan krijgen voor radiotherapie planning, is de belasting bij deelname een extra MRI-scan (scantijd: 45 minuten) met contrasttoediening. De toediening en dosis van contrast is hetzelfde als die van het Hersentumor MRI protocol. De radiotherapeut kan besluiten de conventionele MRI-scans (Hersentumor MRI protocol) die worden gemaakt in dit onderzoek, mee te nemen bij het intekenen van de tumor. Dit is aangeraden in de ESTRO-EANO richtlijnen, maar wordt in het Erasmus MC klinisch niet bij elke patiënt gedaan. De te onderzoeken geavanceerde MRI-scans zal de radiotherapeut niet meenemen bij het intekenen van de tumor.