Cognitieve bijwerkingen van schedelbestraling monitoren met rfsMRI

september 2023 Wetenschap Niels Elbert
Medical scan monitor

Schedelbestraling kan op de lange termijn leiden tot cognitieve achteruitgang en cerebrale microbloedingen. De onderliggende mechanismen zijn niet geheel duidelijk. Mogelijk is de cognitieve achteruitgang gerelateerd aan de door radiotherapie veroorzaakte wittestofnecrose, functionele veranderingen in hersennetwerken en vasculaire hersenschade. Dit recent uitgevoerde dwarsdoorsnedeonderzoek biedt nieuwe inzichten.

Eerder toonden de onderzoekers aan dat de geheugenfunctie verstoord is bij jonge patiënten die schedelbestraling hebben ondergaan en dat de snelheid van de cognitieve achteruitgang correleert met de ontwikkeling van cerebrale microbloedingen.1 Vasculaire hersenschade alleen kan de door radiotherapie geïnduceerde cognitieve achteruitgang echter niet verklaren. In het huidige onderzoek gebruikten de onderzoekers functionele MRI in rust (‘resting-state functional MRI’, rsfMRI) en de ‘susceptibility-weighted imaging’(SWI)-techniek de complexe mechanismen die ten grondslag liggen aan geheugenverlies na radiotherapie nader te onderzoeken.2

Studieopzet

In dit dwarsdoorsnedeonderzoek werden 7 neurocognitieve tests uitgevoerd bij jonge patiënten die vanwege een hersentumor wel of geen lokale of totale schedelbestraling hadden ondergaan. Nadien werden functionele rsfMRI en de SWI-techniek gebruikt om cerebrale microbloedingen te detecteren. De onderzoekers berekenden de modulariteit en efficiëntie van de frontopariëtale hersennetwerken en de dorsale hersennetwerken die betrokken zijn bij aandacht en opmerkelijkheid (‘salience’), alsmede de variabiliteit van het rsfMRI-signaal binnen deze hersennetwerken. Vervolgens onderzochten zij of met behulp van MRI: (a) patiënten van op leeftijd en geslacht gematchte, gezonde controlepersonen onderscheiden kunnen worden; en (b) gedifferentieerd kan worden tussen patiënten op basis van de blootstelling aan straling en de agressiviteit van de radiotherapie. Tot slot werd gekeken naar de correlatie tussen de MRI-waarden en geheugenprestaties, cerebrale microbloedingen en risicofactoren voor cognitieve achteruitgang na radiotherapie.

Resultaten

In totaal werden de gegevens geanalyseerd van 19 jonge patiënten met een hersentumor (gemiddelde leeftijd [bereik]: 18 [12-25]; 47% vrouw), van wie 8 patiënten totale schedelbestraling en 7 patiënten lokale schedelbestraling hadden ondergaan; de overige 4 controlepatiënten hadden geen radiotherapie gekregen. Vergeleken met gezonde controlepersonen, vertoonden de patiënten meer wijdverspreide hyperconnectiviteit, een hogere efficiëntie van de onderzochte hersennetwerken en (p<0,001) en een hogere variabiliteit van het rsfMRI-signaal binnen deze hersennetwerken (p<0,001). Er werd echter geen statistisch significant verschil gevonden in de modulariteit van de hersennetwerken tussen de patiënten en de gezonde controlepersonen. De meest afwijkende MRI-waarden werden gevonden bij patiënten die totale schedelbestraling met een dosis hadden ondergaan, patiënten met een supratentoriële tumor en patiënten met hydrocefalie die geen radiotherapie hadden gekregen. De MRI-waarden waren gecorreleerd met geheugenprestaties (R=0,34-0,53), maar nog sterker aan cerebrale microbloedingen en risicofactoren voor cognitieve achteruitgang na radiotherapie.

Conclusie

Uit dit dwarsdoorsnedeonderzoek blijkt dat rsfMRI-metingen van modulariteit, efficiëntie en variabiliteit van hersennetwerken veelbelovend zijn voor het monitoren van cognitieve bijwerkingen van radiotherapie op de lange termijn bij jonge patiënten met een hersentumor.

Referenties

  1. Morrison MA, Mueller S, Felton E, et al. Rate of radiation-induced microbleed formation on 7T MRI relates to cognitive impairment in young patients treated with radiation therapy for a brain tumor. Radiother Oncol 2020;154:145-53.
  2. Morrison MA, Walter S, Mueller S, et al. Functional network alterations in young brain tumor patients with radiotherapy-induced memory impairments and vascular injury. Front Neurol 2022;13:921984.