The biology of radiosurgery and its clinical applications for brain tumors

Kondziolka, Douglas; Shin, S.; Brunswick, Andrew; Kim, Irene; Silverman, Joshua

doi:10.1093/neuonc/nou284

Cited by 107 publications

(74 citation statements)

References 194 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The radiobiological mechanisms behind radiosurgery have yet to be fully elucidated, but a combination of direct cytotoxic effects and vascular changes have been implicated (19). Histological analyses of brain metastases after radiosurgery are limited, but pathological studies have shown an inflammatory reaction made up of an accumulation mostly of leukocytes to be a characteristic response to SRS (16).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Pro-inflammatory State Portends Poor Outcomes with Stereotactic Radiosurgery for Brain Metastases

Shaverdian

Wang

Levin-Epstein

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

LC, poor initial MR, poor OS and poor intracranial control (p=0.01, p=0.01, p=0.02 and p=0.03, respectively). A lower percentage of lymphocytes predicted for poor LC and poor MR (p=0.01 and p=0.02), and an elevated PLR predicted for poor OS and poor LC (p=0.05 and p=0.04). Additionally, a lower pretreatment albumin concentration predicted for poor LC and OS (p=0.01 and p=0.03) . Conclusion: Pretreatment systemic inflammation is associated with poor outcomes post-SRS.Metastatic brain tumors are the most common intracranial neoplasms, with an incidence that continues to rise as a result of advances in neuroimaging and more effective systemic therapies. Population-based studies suggest that up to 45% of all patients with cancer develop brain metastases and that the majority of brain metastases originate from lung cancer, breast cancer and melanoma (1). The standard-of-care for brain metastases continues to evolve given innovations in radiation technology, surgical techniques and systemic therapies. However, among patients not requiring surgical resection, stereotactic radiosurgery (SRS) represents an effective and favored treatment modality with high rates of local control (2-4).Pre-treatment markers of systemic inflammation, including an elevated platelet-to-lymphocyte ratio (PLR), elevated neutrophil count, low lymphocyte count and low serum albumin concentration, have been found to predict responses to anti-neoplastic therapies and disease outcomes across multiple different malignancies (5-11). However, these markers and the role the systemic immune system plays in treatment outcomes in the setting of SRS for brain metastases have yet to be fully evaluated. There is a growing use of immunotherapy among patients with advanced cancer, and recent studies are suggesting improvements in outcomes with the combination of SRS and immunotherapy with checkpoint inhibition for treatment of brain metastases (12). Therefore, further exploring the role the systemic immune system plays in brain radiosurgery outcomes is now essential.Although the blood-brain barrier selectively isolates the central nervous system, circulating systemic immune cells are capable of migrating from the cerebral vessels into the brain parenchyma in response to various stimuli (13). Additionally, multiple studies have established that there is substantial cross-talk between systemic immune responses and inflammatory cells in the brain (14,15). Interestingly, pathological studies on brain metastases post-SRS have identified an inflammatory cellular response to be characteristic, suggesting an interaction between the immune system and SRS outcomes (16). We therefore sought to further evaluate the relationship between outcomes brain SRS and immune responses. We determined if pretreatment immune parameters associated with systemic inflammation would predict the initial response to SRS seen on the first post-treatment magnetic resonance imaging (MRI), and for local control, distant intracranial control and overall survival in the setting of SRS for b...

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Pro-inflammatory State Portends Poor Outcomes with Stereotactic Radiosurgery for Brain Metastases

Shaverdian

Wang

Levin-Epstein

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…There's an ongoing debate whether additional effects to the ones described in section 2.1 come into play for SRS and SBRT [11,14,50,72].…”

Section: Stereotactic Radiosurgerymentioning

confidence: 99%

Algorithms for magnetic resonance imaging in radiotherapy

Sjölund¹

2018

Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations

View full text Add to dashboard Cite

Published articles have been reprinted with permission from the respective copyright holder. Typeset using X Ǝ T E X Printed by LiU-Tryck, Linköping 2018 ii POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING Cancer. Blotta ordet tycks skrämmande. I snitt drabbas en av tre svenskar av cancer och i takt med att befolkningen åldras förväntas allt fler insjukna. Dessbättre finns numera många effektiva behandlingsformer. Kirurgi är vanligast, men strålbehandling spås få en allt viktigare roll både i kombination med och som alternativ till kirurgi. Till grund för mer effektiv och skonsam strålbehandling ligger ofta nya möjligheter att på ett precist sätt avbilda de berörda kroppsdelarna. Denna avhandling har det långsiktiga målet att leda till förbättrad strålbehandling av cancer genom nya och förbättrade användningar av medicinska bilder tagna med magnetresonanstomografi (eng. MRI). Förenklat kan man dela in planeringen av en strålbehandling i att bestämma vad som ska behandlas och hur det ska behandlas. Båda dessa frågor berörs i avhandlingen.En trend inom strålbehandling är att ersätta skiktröntgen (eng. CT) med MR som utgångspunkt för planeringen av en strålbehandling. Detta är önskvärt av flera skäl, men framförallt för att den högre bildkvalitéten i MR leder till mer effektiva behandlingar med färre biverkningar. För att simulera var strålningen kommer att absorberas i patienten krävs dock information som inte går att utläsa direkt från MR bilder. I avhandlingen beskrivs två metoder som angriper detta problem. Den första använder artificiell intelligens för att identifiera skallbenet (utöver huvudets kontur). Den andra metoden bygger på att man har en databas av bilder från tidigare patienter vars MR-bilder man får att efterlikna MR-bilden för den aktuella patienten. På så vis kan man också överföra förslag på hur motsvarande CT-bilder bör se ut, så att man kan generera en så kallad pseudo-CT som kan användas för vidare dosberäkningar.När det gäller att identifiera vad som ska behandlas utgår vi från det faktum att tumör-vävnad har en annan struktur än frisk vävnad. Det gör att de vattenmolekyler som finns i de olika vävnadstyperna -och som på grund av värmen befinner sig i ständig rörelse -följer olika rörelsemönster. Detta går att mäta med hjälp av MR. Det benämns då som diffusions-MR, eftersom diffusion är den vetenskapliga termen för slumpmässig värmerö-relse. I avhandlingen beskriver vi nya sätt att utföra mätningar med diffusions-MR, och fokuserar mer specifikt på hur man kan göra det möjligt att utföra dessa mätningar på MR-system som används i kliniskt bruk.Slutligen analyserar vi också hur mätningar gjorda med diffusions-MR används för att anpassa olika modeller. Vi beskriver en ny metod som gör det möjligt att använda en sorts avancerad modell med betydligt färre datapunkter än normalt. Dessutom lägger vi särskild tonvikt på hur man kan få ut mått på osäkerheten för en populär klass av modeller, samt hur denna osäkerhet fortplantar sig till olika så kallade biomarkörer som kan användas vid behandling.iii ABSTRACT R...

show abstract

“…Prior to CK, the median maximal diameter and reported volume for solid and cystic tumors were 3.3 cm and 9.2 cm 3 , compared to 3.3 cm and 8.9 cm 3 , respectively ( Table 1). SRS was delivered in three equal fractions (N=29) over the course of 3 days, to a median prescription dose of 18 Gy (range [18][19][20][21][22][23][24][25] prescribed to median 80% (range 71-M A N U S C R I P T A C C E P T E D ACCEPTED MANUSCRIPT 90) isodose line (radiobiologically equivalent to a 11.3-Gy single dose, using the linear-quadratic model and α/β ratio of 3 as previously described). 28,36 The cystic tumor of greatest volume was treated with 5 fractions given its still large residual complexity with multiple cystic components after resection.…”

Section: Radiosurgery Treatment Planmentioning

confidence: 99%

“…Meanwhile, a reduced radiosurgical dose is thought to achieve adequate tumor control while lessening morbidity, most notably, cranial nerve complications. [23][24][25][26][27] A report of this multisession regimen consisting of 18 Gy in 3 fractions for VS of all sizes revealed 3-and 5-year Kaplan-Meier tumor control rates of 99% and 96%, respectively, with 76% having serviceable hearing preservation. There were no cases of treatment-related facial weakness, and 2% patients developed trigeminal dysfunction, among whom half was transient.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%