Возможности применения навигационной транскраниальной магнитой стимуляции как элемента предлучевой подготовки больных с опухолями головного мозга: пилотное исследование

ВВЕДЕНИЕ: Навигационная транскраниальная магнитная стимуляция (нТМС) применяется в нейрохирургической практике для выявления функционально важных двигательных зон головного мозга с целью безопасной резекции опухолевого очага. В то же время при планировании лучевой терапии (ЛТ) и определения объема облучения до последнего времени не учитывались функционально значимые зоны топического представительства скелетной мускулатуры в коре головного мозга. В данном исследовании оценивается применение картирования двигательных областей коры головного мозга с помощью нТМС при планировании ЛТ у пациентов со злокачественными глиомами, затрагивающими моторную кору.

ЦЕЛЬ: Оценить возможности навигационной транскраниальной магнитной стимуляции в предлучевой подготовке больных с опухолями головного мозга.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: В исследование включен 31 пациент с глиомами высокой степени злокачественности, получавший лучевое и/или химиолучевое лечение в РНЦРХТ с 2020 по 2022 г. Медиана наблюдения составил 12,1 мес (3,0– 24,5 мес.), при этом все пациенты были прослежены до контрольного, 3-месячного срока наблюдения после окончания курса лучевой терапии. 23 пациента явились на контроль через 6 месяцев (два пациента умерли в период между 3-месячным и 6-месячным контролем).

Статистика: анализ выполнялся с применением пакета прикладных программ Statistica 10,0 (StatSoft, Inc., США).

РЕЗУЛЬТАТЫ: У трех из 31 пациентов наблюдалось улучшение моторной функции, в то время как у восьми из 31 пациентов она снизилась. Более того, при сравнении предоперационного состояния с состоянием во время контрольных осмотров через шесть месяцев после лучевой терапии, у трех пациентов моторная функция улучшилась, а у восьми — снизилась. Карты моторных зон нТМС перекрывались PTV на 41,2%. Средняя доза Dmean карт нТМС составила 42,3 Гр (3,7–61,1 Гр) и 37,0 Гр (3,6–55,8 Гр) с ограничением 45 Гр на двигательную зону. Таким образом, средняя доза Dmean по картам моторных зон нТМС была значительно снижена на 5,3±3,3 Гр (14,3%, p<0,05). Средняя доза Dmean по картам нТМС была снижена на 4,6±3,5 Гр (12,8%, p<0,05) до 37,8 Гр. Средний объем карт нТМС, получивших дозу, равную или более 45 Гр и 55 Гр, может быть значительно уменьшен на 11,3% и 8,4% соответственно, при ограничении дозы (p<0,001). На анатомические ОР (органы риска) (хиазма зрительных нервов и ствол мозга) не было оказано никакого влияния в отношении средней дозы Dmean или максимальной дозы с повышением дозы до GTV.

ОБСУЖДЕНИЕ: В нашем исследовании было показано, что карты моторных зон нТМС могут быть использованы при планировании ЛТ пациентов с глиомами высокой степени злокачественности. До настоящего времени первичная моторная кора в качестве ОР у таких пациентов не рассматривалась. Результаты исследования продемонстрировали, что доза по отношению к картам моторных зон нТМС может быть значительно снижена без влияния на лечебные дозы для PTV.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Планирование ЛТ с использованием моторных карт нТМС может помочь снизить дозу излучения на моторную кору при первичной ЛТ, хотя моторная кора представляется морфологически довольно нечувствительной к ЛТ по сравнению с речевыми зонами и зонами когнитивных процессов высокого порядка, такими как височная и лимбическая кора.

1. Louis D.N., Perry A., Reifenberger G., von Deimling A., Figarella-Branger D., Cavenee W.K. et al. The 2016 World Health Organization classification of tumors of the central nervous system: a summary // Acta Neuropathol. 2016. Vol. 131. Р. 803–820. doi: 10.1007/s00401-016-1545-1.

2. Forsyth P.A., Roa W.H. Primary central nervous system tumors in adults // Curr. Treat Options Neurol. 1999. Vol. 1. Р. 377–394. doi: 10.1007/s11940-996-0002-1.

3. Stupp R., Mason W.P., van den Bent M.J., Weller M., Fisher B., Taphoorn M.J. et al. Radiotherapy plus concomitant and adjuvant temozolomide for glioblastoma // New Engl. J. Med. 2005. Vol. 352. Р. 987–996. doi: 10.1056/NEJMoa043330

4. Van den Bent M.J., Brandes A.A., Taphoorn M.J., Kros J.M., Kouwenhoven M.C., Delattre J.Y. et al. Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine chemotherapy in newly diagnosed anaplastic oligodendroglioma: long-term follow-up of EORTC brain tumor group study 26951 // J. Clin. Oncol. 2013. Vol. 31. Р. 344–350. doi: 10.1200/JCO.2012.43.2229.

5. Pichlmeier U., Bink A., Schackert G., Stummer W., Group ALAGS. Resection and survival in glioblastoma multiforme: an RTOG recursive partitioning analysis of ALA study patients // Neuro-oncology. 2008. Vol. 10. Р. 1025–1034. doi: 10.1215/15228517-2008-052.

6. Rahman M., Abbatematteo J., De Leo E.K., Kubilis P.S., Vaziri S., Bova F. et al. The effects of new or worsened postoperative neurological deficits on survival of patients with glioblastoma // J. Neurosurg. 2017. Vol. 127. Р. 123–131. doi: 10.3171/2016.7.JNS16396.

7. Berger M.S., Ojemann G.A., Lettich E. Neurophysiological monitoring during astrocytoma surgery // Neurosurg. Clin. N. Am. 1990. No. 1. Р. 65–80.

8. Kamada K., Todo T., Masutani Y., Aoki S., Ino K., Takano T. et al. Combined use of tractography-integrated functional neuronavigation and direct fiber stimulation // J. Neurosurg. 2005. Vol. 102. Р. 664–672. doi: 10.3171/jns.2005.102.4.0664

9. Magill S.T., Han S.J., Li J., Berger M.S. Resection of primary motor cortex tumors: feasibility and surgical outcomes // J. Neurosurg. 2017. Р. 1–12. doi: 10.3171/2017.5.JNS163045.

10. Pirotte B., Voordecker P., Neugroschl C., Baleriaux D., Wikler D., Metens T. et al. Combination of functional magnetic resonance imaging-guided neuronavigation and intraoperative cortical brain mapping improves targeting of motor cortex stimulation in neuropathic pain // Neurosurgery. 2008. Vol. 62. Р. 941–956. doi: 10.1227/01.neu.0000333762.38500.ac.

11. Jansen EP., Dewit LG., van Herk M., Bartelink H. Target volumes in radiotherapy for high-grade malignant glioma of the brain // Radiother. Oncol. 2000. Vol. 56. Р. 151–156. doi: 10.1016/s0167-8140(00)00216-4.

12. Rieken S., Habermehl D., Giesel F.L., Hoffmann C., Burger U., Rief H. et al. Analysis of FET-PET imaging for target volume definition in patients with gliomas treated with conformal radiotherapy // Radiother. Oncol. 2013. Vol. 109. Р. 487–492. doi: 10.1016/j.radonc.2013.06.043.

13. Emami B., Lyman J., Brown A., Coia L., Goitein M., Munzenrider J.E. et al. Tolerance of normal tissue to therapeutic irradiation // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1991. Vol. 21. Р. 109–122. doi: 10.1016/0360–3016(91)90171-y

14. Kirkpatrick J.P., Marks L.B., Mayo C.S., Lawrence Y.R., Bhandare N., Ryu S. Estimating normal tissue toxicity in radiosurgery of the CNS: application and limitations of QUANTEC // J. Radiosurg. SBRT. 2011. Vol. 1. Р. 95–107.

15. MacDonald S.M., Ahmad S., Kachris S., Vogds B.J., DeRouen M., Gittleman A.E. et al. Intensity modulated radiation therapy versus three-dimensional conformal radiation therapy for the treatment of high-grade glioma: a dosimetric comparison // J. Appl. Clin. Med. Phys. 2007. Vol. 8. Р. 47–60. doi: 10.1120/jacmp.v8i2.2423.

16. Morana G., Tortora D., Bottoni G., Puntoni M., Piatelli G., Garibotto F., Barra S., Giannelli F., Cistaro A., Severino M., Verrico A., Milanaccio C., Massimino M., Garrè M.L., Rossi A., Piccardo A. Correlation of multimodal 18 F-DOPA PET and conventional MRI with treatment response and survival in children with diffuse intrinsic pontine gliomas // Theranostics. 2020. Vol. 10, No. 26. Р. 11881–11891. doi: 10.7150/thno.50598.

17. Krieg S.M., Shiban E., Buchmann N., Meyer B., Ringel F. Presurgical navigated transcranial magnetic brain stimulation for recurrent gliomas in motor eloquent areas // Clin. Neurophysiol. 2013. Vol. 124. Р. 522–527. doi: 10.1016/j.clinph.2012.08.011.

18. Frey D., Schilt S., Strack V., Zdunczyk A., Rosler J., Niraula B. et al. Navigated transcranial magnetic stimulation improves the treatment outcome in patients with brain tumors in motor eloquent locations // Neurо-oncology. 2014. Vol. 16. Р. 1365–1372. doi: 10.1093/neuonc/nou110.

19. Krieg S.M., Sabih J., Bulubasova L., Obermueller T., Negwer C., Janssen I. et al. Preoperative motor mapping by navigated transcranial magnetic brain stimulation improves outcome for motor eloquent lesions // Neuro-oncology. 2014. Vol. 16. Р. 1274–1282. doi: 10.1093/neuonc/nou007.

20. Krieg S.M., Sollmann N., Obermueller T., Sabih J., Bulubas L., Negwer C. et al. Changing the clinical course of glioma patients by preoperative motor mapping with navigated transcranial magnetic brain stimulation // BMC Cancer. 2015. Vol. 15. Р. 231. doi: 10.1186/s12885–015–1258–1.

21. Forster M.T., Hattingen E., Senft C., Gasser T., Seifert V., Szelenyi A. Navigated transcranial magnetic stimulation and functional magnetic resonance imaging: advanced adjuncts in preoperative planning for central region tumors // Neurosurgery. 2011. Vol. 68. Р. 1317–1324. discussion 24–5. doi: 10.1227/NEU.0b013e31820b528c.

22. Sollmann N., Goblirsch-Kolb MF., Ille S., Butenschoen V.M., Boeckh-Behrens T., Meyer B. et al. Comparison between electric-field-navigated and line-navigated TMS for cortical motor mapping in patients with brain tumors // Acta Neurochir. 2016. Vol. 158. Р. 2277–2289. doi: 10.1007/s00701-016-2970-6.

23. Minniti G., Clarke E., Lanzetta G., Osti M.F., Trasimeni G., Bozzao A. et al. Stereotactic radiosurgery for brain metastases: analysis of outcome and risk of brain radionecrosis // Radiat. Oncol. (London., England). 2011. Vol. 6. Р. 48. doi: 10.1186/1748-717X-6-48.

24. Lunsford L.D., Khan A.A., Niranjan A., Kano H., Flickinger J.C., Kondziolka D. Stereotactic radiosurgery for symptomatic solitary cerebral cavernous malformations considered high risk for resection // J. Neurosurg. 2010. Vol. 113. Р. 23–29. doi: 10.3171/2010.1.JNS081626.

25. Marks J.E., Baglan R.J., Prassad S.C., Blank W.F. Cerebral radionecrosis: incidence and risk in relation to dose., time., fractionation and volume // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1981. Vol. 7. Р. 243–252. doi: 10.1016/0360-3016(81)90443-0.

26. Marks L.B., Yorke E.D., Jackson A., Ten Haken R.K., Constine L.S., Eisbruch A. et al. Use of normal tissue complication probability models in the clinic // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2010. Vol. 76. Р. S10–9. doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.07.1754.

27. Scoccianti S., Detti B., Gadda D., Greto D., Furfaro I., Meacci F. et al. Organs at risk in the brain and their dose-constraints in adults and in children: a radiation oncologist’s guide for delineation in everyday practice // Radiother Oncol. 2015. Vol. 114. Р. 230–238. doi: 10.1016/j.radonc.2015.01.016.

28. Lawrence Y.R., Li X.A., el Naqa I., Hahn C.A., Marks L.B., Merchant T.E. et al. Radiation dose-volume effects in the brain // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2010. Vol. 76. Р. S20–27. doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.02.091

29. Popp I., Rau A., Kellner E., Reisert M., Fennell J.T., Rothe T., Nieder C., Urbach H., Egger K., Grosu A.L., Kaller C.P. Hippocampus-Avoidance Whole-Brain Radiation Therapy Is Efficient in the Long-Term Preservation of Hippocampal Volume // Front. Oncol. 2021. Vol. 11. Р. 714–709. doi: 10.3389/fonc.2021.714709.

30. Belka C., Budach W., Kortmann R.D., Bamberg M. Radiation induced CNS toxicity–molecular and cellular mechanisms // Br. J. Cancer. 2001. Vol. 85. Р. 1233– 1239. doi: 10.1054/bjoc.2001.2100.

31. Karunamuni R., Bartsch H., White N.S., Moiseenko V., Carmona R., Marshall D.C. et al. Dose-dependent cortical thinning after partial brain irradiation in high-grade glioma // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2016. Vol. 94. Р. 297–304. doi: 10.1016/j.ijrobp.2015.10.026.

32. Nieman B.J., de Guzman A.E., Gazdzinski L.M., Lerch J.P., Chakravarty M.M., Pipitone J. et al. White and gray matter abnormalities after cranial radiation in children and mice // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2015. Vol. 93. Р. 882–891. doi: 10.1016/j.ijrobp.2015.07.2293.

33. Seibert T.M., Karunamuni R., Kaifi S., Burkeen J., Connor M., Krishnan A.P. et al. Cerebral cortex regions selectively vulnerable to radiation dose-dependent atrophy // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2017. Vol. 97. Р. 910–918. doi: 10.1016/j.ijrobp.2017.01.005.

34. Ruben J.D., Dally M., Bailey M., Smith R., McLean C.A., Fedele P. Cerebral radiation necrosis: incidence, outcomes, and risk factors with emphasis on radiation parameters and chemotherapy // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2006. Vol. 65. Р. 499–508. doi: 10.1016/j.ijrobp.2005.12.002.

35. Combs S.E., Thilmann C., Edler L., Debus J., Schulz-Ertner D. Efficacy of fractionated stereotactic reirradiation in recurrent gliomas: long-term results in 172 patients treated in a single institution // J. Clin. Oncol. 2005. Vol. 23. Р. 8863–8869. doi: 10.1200/JCO.2005.03.4157.