Cognitive Sparing during the Administration of Whole Brain Radiotherapy and Prophylactic Cranial Irradiation: Current Concepts and Approaches

Abstract

Whole brain radiotherapy (WBRT) for the palliation of metastases, or as prophylaxis to prevent intracranial metastases, can be associated with subacute and late decline in memory and other cognitive functions. Moreover, these changes are often increased in both frequency and severity when cranial irradiation is combined with the use of systemic or intrathecal chemotherapy. Approaches to preventing or reducing this toxicity include the use of stereotactic radiosurgery (SRS) instead of WBRT; dose reduction for PCI; exclusion of the limbic circuit, hippocampal formation, and/or neural stem cell regions of the brain during radiotherapy; avoidance of intrathecal and/or systemic chemotherapy during radiotherapy; the use of high-dose, systemic chemotherapy in lieu of WBRT. This review discusses these concepts in detail as well as providing both neuroanatomic and radiobiologic background relevant to these issues.

Tomotherapy and Brain Metastases: Towards the Neuroanatomical Target Theory

“…The dose to the region of the hippocampus may delay or reduce neurocognitive deterioration [16,18], giving higher doses to the macroscopic metastases should progression of intracranial disease. We think this goal is achievable adopting Tomo-Therapy with WBRT-HS/SIB (our proposed schedule).We started a Phase II randomized trial of comparison between WBRT and WBRT-HS/SIB in oligometastatic patients to elucidate the real benefit of the new technique in this setting.…”

“…This hypothesis has therefore prompted several researchers to investigate the selective avoidance of certain brain areas. The impairment of learning, memory, and motor coordination seem to be linked to irradiation of the hippocampus [16][17][18][19][20]. Despite the fact that these functions are located in different brain areas, the pathogenetic hypothesis of these changes can be attributed to radiation damage suffered by the progenitor cells that are in the sub-granular zone of the hippocampus.…”

Rehabilitación neuropsicológica en pacientes con tumores cerebrales

“…Uno de los estudios más relevante es el que se está realizando por el Radiation Therapy Oncology Group (RTOG 0933), que tiene como objetivo proteger las estructuras implicadas en procesos de aprendizaje y memoria verbal durante la aplicación de la radioterapia holocraneal en pacientes con metástasis cerebrales, sin comprometer la eficacia terapéutica de esta técnica. Diferentes autores (51,52) han postulado que el hipocampo, el circuito límbico y regiones neuronales de células madres (neural stem cell) desempeñan un papel determinante en el rendimiento de procesos mnésicos y atencionales, así como en tareas especí-ficas de las funciones ejecutivas. Además, se considera que la exclusión de las regiones neuronales durante la administración de la radioterapia holocraneal, podría permitir que las zonas subgranurales del hipocampo puedan realizar las tareas de reparación del daño celular en diferentes áreas de córtex cerebral, tras la aplicación de la radiación.…”

Efectos cognitivos de la radioterapia en gliomas de bajo grado

“…Este hecho se corresponde con la realidad clínica de la población estudiada, ya que la prevalencia de estas lesiones es baja como se ha apuntado anteriormente, y además existe una dificultad en los seguimientos de estos pacientes, debido al empacientes, siendo más frecuentemente valorados los dominios atencionales y mnési-cos, así como el nivel intelectual (25,26,42,43,55) . Debido a que actualmente está demostrada la sensibilidad del hipocampo y del sistema límbico a la RT, específicamente en la modalidad holocraneal (41,93) , en futuros estudios sería recomendable considerar en las valoraciones neuropsicológicas habilidades asociadas a dichas estructuras, como por ejemplo estrategias de planificación y organización, flexibilidad mental, interferencia, solución de problemas y funcionamiento psicomotor entre otras.…”

“…Estas células localizadas en el cuerno de Ammón y la zona subgranular del hipocampo, son las encargadas de reparar el daño cerebral que se produce por factores externos, como puede ser la RT. Así, estudios recientes (93) en pacientes con metásta-sis cerebrales han revelado una reducción de realizar investigaciones longitudinales prospectivas, que permitan determinar el estado neuropsicológico previo a la aplicación de los tratamientos adyuvantes, así como el patrón de funcionamiento a lo largo del tiempo. Además, se aconseja seleccionar muestras lo más homogéneas posible, en relación a la patología oncológica y al tratamiento de RT para facilitar la comparación de los resultados obtenidos.…”