title: Zusammenhang zwischen der individuellen Strahlenempfindlichkeit von Bronchialkarzinompatienten und strahlungsinduzierter Lungenfibrose
Creators: name: Greiner, Theresa
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024
Subjects: subject: Strahlenempfindlichkeit
subject: Strahlentherapie
subject: Radiotherapie
subject: Lungenfibrose
subject: KI
subject: AI
subject: Künstliche Intelligenz
subject: Artificial Intelligence
subject: Individuelle Strahlenempfindlichkeit

description: 1.1 Hintergrund und Ziele Bei der strahlentherapeutischen Behandlung vieler Tumorarten liegt die Lunge als Risikoorgan im Bestrahlungsfeld. Da das Lungenparenchym zu den strahlenempfindlichsten Geweben zählt, ist die Lungenfibrose eine häufige Nebenwirkung bei einer Strahlentherapie im Bereich der Lunge. (1) Ein zentraler Faktor von strahlentherapiebedingten Nebenwirkungen ist die zelluläre Strahlenempfindlichkeit von normalem Gewebe. (2) Um diese individuelle Strahlenempfindlichkeit von Patienten zu messen, werden chromosomale Aberrationen in Lymphozyten mit Hilfe einer 3-Farb Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) dargestellt und quantitativ ausgewertet. In dieser Studie wurde die individuelle Strahlenempfindlichkeit von Patienten vor deren Bestrahlung im Bereich der Lunge gemessen. Um das bestrahlte Lungengewebe auf eine mögliche Fibrosierung zu untersuchen, wurden CT-Aufnahmen, welche ca. 1 Jahr nach Beginn der Strahlentherapie aufgenommen wurden, quantifiziert. Im Anschluss erfolgte eine statistische Auswertung, um eine Korrelation zu untersuchen. 1.2 Methoden Es wurden 3 Patientengruppen betrachtet. Die Gruppe der Patienten, deren individuelle Strahlensensibilität gemessen wurde, umfasste 61 Patienten. Die Größe der Gruppe, bei denen die Lungenfibrose CT-graphisch untersucht wurde, betrug 146. Die Studiengruppe, bei der sowohl die individuelle Strahlensensibilität als auch die Lungenfibrosierung untersucht wurde, umfasste 53 Patienten. Zur Untersuchung der individuellen Strahlenempfindlichkeit wurde den Patienten vor Beginn der Radiotherapie Blut abgenommen. Die Hälfte des Blutes wurde mit 2 Gy bestrahlt, die andere Hälfte blieb unbestrahlt als Kontrollprobe. Im Anschluss erfolgte die Anfärbung der Chromosomen #1, #2 und #4 mittels einer 3-Farb-FISH, um potenzielle Chromosomenaberrationen darzustellen. Von den „Brüchen pro Metaphase“ (B/M) der bestrahlten Probe wurden dann die B/M der unbestrahlten Probe abgezogen, um so einen bereinigten Wert zu erhalten. Mit Hilfe des korrigierten B/M-Wertes kann die individuelle Strahlenempfindlichkeit eingeordnet werden. Die Untersuchung der Lungenfibrose erfolgte auf Basis von CT-Bildern, welche ca. 1 Jahr nach Bestrahlungsbeginn aufgenommen wurden. Hierzu wurde eine Software der Firma Siemens Healthineers verwendet, das sogenannte „Pulmonary Density Plugin“. Mit der Software wird eine automatische Segmentierung der Lungenflügel und -lappen sowie eine Quantifizierung der Lungenvolumina und Dichteanteile erzielt. Die Verdichtungsareale werden ohne Schwellenwert durch einen KI-Algorithmus identifiziert. Die Ergebnisse der einzelnen Studiengruppen wurden separat quantifiziert. In der Studiengruppe, in der sowohl die individuelle Strahlenempfindlichkeit als auch die Lungenfibrose untersucht wurde, erfolgte außerdem noch die Berechnung eines Korrelationskoeffizienten. 1.3 Ergebnisse und Beobachtungen Bei der Messung der individuellen Strahlenempfindlichkeit ergab sich ein Mittelwert von 0,42 B/M (0,09 – 0,73). Ab einem B/M-Wert von &gt; 0,6 spricht man von einer erhöhten Strahlenempfindlichkeit. Dies traf auf 16 von 61 Patienten der Studiengruppe zu. Die Untersuchung der Lungenfibrose anhand der CT-Bilder ergab einen Mittelwert von 5,9 % (0,0 – 88,3) bei einer Standardabweichung von 11,9 %. Um den Einfluss der erhöhten individuellen Strahlenempfindlichkeit auf die Lungenfibrose als Spätfolge zu untersuchen, erfolgte zusätzlich die Berechnung des Korrelationskoeffizienten nach Pearson. Dieser zeigte eine leicht positive Korrelation, die jedoch auf dem 5 % Niveau nicht signifikant war. 1.4 Praktische Schlussfolgerungen In den durchgeführten Messungen unterschied sich die individuelle Strahlenempfindlichkeit zum Teil deutlich innerhalb der Studiengruppe. Bei Verdacht auf eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit, zum Beispiel im Rahmen eines genetischen Syndroms, ist es notwendig diese vor einer Radiotherapie zu bestimmen, um gegebenenfalls mit einer Dosisanpassung reagieren zu können. Die CT-Aufnahmen zeigten teils deutliche Verdichtungen im Lungengewebe im Sinne einer Fibrosierung. Durch die künstliche Intelligenz ist eine einfache Quantifizierung der Verdichtungen möglich. Eine weitere Erforschung ist sinnvoll, um die Progredienz dieser Nebenwirkung besser zu verstehen und die verschiedenen Einflussfaktoren durch zum Beispiel unterschiedliche Bestrahlungstechniken zu erkennen. Damit könnten Therapien letztendlich verbessert werden. Trotz der fehlenden Signifikanz unserer Ergebnisse, vermuten wir weiterhin einen Zusammenhang zwischen der individuellen Strahlensensibilität und der Lungenfibrose als Spätfolge. Um diese Korrelation weiter zu untersuchen, sind darüber hinaus noch Studien notwendig.