Udvikling af kvantitative Magnetic Resonance Imaging (qMRI) metoder til radioterapi-respons studier
Ph.d. studerende Sofie Rahbek, DTU
Dette er en kort beskrivelse af mit ph.d.-projekt: ”Development of Quantitative Magnetic Resonance Imaging (qMRI) Methods for Radiotherapy Response Studies”. Projektet er indskrevet ved Center for Magnetisk Resonans, en afdeling på DTUs Institut for sundhedsteknologi, og delvist fondet af Kræftens Bekæmpelse.
Projektet har overordnet som formål at udvikle og forbedre MR-teknikker, der kan afsløre responset på radioterapi tidligt i cancerterapiforløbet, således at terapien evt. kan omlægges og optimeres og samtidigt så unødig stråling kan undgås. Generelt bruges MR-modaliteten allerede i vid udstrækning indenfor radiologi, da teknikken kan levere høj-kontrast billeder af blødvæv og fysiologiske processer i kroppen. Der er i projektet dog særligt fokus på at optimere (kvantitative) diffusionsvægtede MR-sekvenser (DW-MRI). Denne tekniks følsomhed overfor vandmolekylers bevægelse er relevant, da diffusion af vand antages at ændre sig i tumorvæv grundet de cellulære reaktioner der induceres med radioterapien. Med den rette analyse af denne type data er der således mulighed for at probe mikrostrukturelle ændringer på celleniveau og dermed udtrække biomarkører for behandlingsresponset tidligere end morfologiske ændringer finder sted. Dette åbner muligheden for en dag-til-dag evaluering og overvågning af behandlingen.
MR's voksende rolle i strålebehandling til nøjagtig bestemmelse af target (tumor) og potentielt i behandlingstilpasning er for nylig blevet manifesteret med de nye MR-lineære accelerator-hybridsystemer (MRL'er), hvoraf den ene er blevet installeret på Odense Universitetshospital (Danmark). Dette system muliggør den nævnte daglige tilpasning af behandlingsplaner baseret på biologisk information erhvervet med MR, noget der ikke tidligere var muligt. Klinisk gennemførlighed kræver dog, at behandlingstiden ikke forlænges. Derfor er udviklingen af specialiserede MR-sekvenser uhyre vigtig for at muliggøre longitudinale studier og klinisk implementering af MR-styret strålebehandling. Min forskning vil være i tæt samarbejde med Odense Universitetshospital og det tilknyttede stråle- og MRL-personale, der sammen med de tekniske vejledere og eksperter ved Center for magnetisk resonans ved DTU vil skabe et tværfagligt miljø for mig som ph.d.-studerende.
Selvom foregående undersøgelser viser potentialet ved DW-MRI indenfor radioterapi, er der dog stadig mange udfordringer, og både sekvensoptimering og udvikling af robuste analyser er nødvendig. Potentielle problemer, der skal løses her, kan være relateret til bevægelse, følsomhed, billedopløsning og undertrykkelse af uønskede signaler. Ikke desto mindre skal den kliniske gennemførlighed af de mulige løsninger på disse problemer fremhæves. I projektet vil der først of fremmest være fokus på at optimere sekvenser og analyser rettet mod patienter med hjernemetastaser. Med en prævalens på 9-17% af alle kræfttilfælde og en stigende forekomst er dette den mest almindelige intrakranielle malignitet hos voksne, og effekten af de nuværende standarder for terapi skal forbedres. Dog vil metoder forsøges udviklet generelle, således at de nemt kan projiceres over på andre vævsområder og kræfttyper.
Overordnet tror jeg på potentialet i DW-MRI til at afsløre behandlingsrespons og håber, at min 3-årige forskning vil tydeliggøre dette, således at denne type scanning bliver implementeret som en fast procedure under et MR-guidet radioterapiforløb og brugt som prognostisk redskab af lægerne, når de skal vurdere og tilrettelægge den videre terapi.
Læs Sofies statusrapport for projektet fra november 2020 HER (på engelsk).
