Effects of gastric bypass and gastric banding on glucose kinetics and gut hormone release

Rapport de Synthèse : Introduction : outre son effet bénéfique sur le poids, la chirurgie bariatrique améliore de façon considérable l'homéostasie glucide chez les patients diabétiques. Cette amélioration survient très tôt dans la période post-opératoire, avant que le poids ne soit réduit de manière importante. De plus, les interventions chirurgicales qui "court-circuitent" une partie de l'intestin grêle, telle que le by-pass gastrique, apparaissent être plus efficaces que les interventions purement restrictives, telles que le cerclage gastrique. Objectifs : cette étude a pour but d'étudier la cinétique du glucose et la sécrétion d'hormones gastro-intestinales, consécutive à l'ingestion d'une dose charge de glucose, chez des patients opérés d'un by-pass ou d'un cerclage gastrique. Méthodes : nous avons comparé des groupes de femmes non diabétiques ayant bénéficié d'un by-pass gastrique (BPG, n=8) ou d'un cerclage gastrique (CG, n=6) à un groupe de femmes contrôles d'âge et de poids appariées n'ayant subi aucune intervention bariatrique (C, n=8). L'étude a été réalisée alors que le poids des volontaires était stable, soit entre 9 et 48 mois après le BPG, et 25 à 85 mois après le CG. Nous avons étudié, pendant les 4 heures qui ont suivies l'ingestion d'une dose charge de glucose; la cinétique du glucose ingéré et du glucose total à l'aide d'un glucose radio-activement marqué, ainsi que la cinétique de l'insuline et de différentes hormones gastro-intestinales. Résultats : l'apparition du glucose exogène dans la circulation systémique est plus rapide chez les patients opérés d'un BPG et s'accompagne d'une hyperglycémie postprandiale plus brève. La réponse insulinique est également plus précoce et plus importante que dans les deux autres groupes. S'agissant des hormones gastro-intestinales, on observe dans la période postprandiale une augmentation de PYY et de GLP-1 et une suppression de la grehline significativement plus importante après BPG. Discussion : ces différentes observations suggèrent que le BPG est associé à de profonds changements de la cinétique du glucose et des altérations de la régulation d'hormones gastro-intestinales. Les modifications susmentionnées apparaissant être secondaires aux modifications anatomiques consécutives au BPG, i.e. la mise "hors-circuit" de l'estomac distal et de l'intestin grêle proximal, compte tenu du fait qu'elles ne sont pas observées après CG. Finalement, la stimulation de PYY et de GLP-1 ainsi que la suppression postprandiale plus importante de ghréline est compatible avec la diminution spontanée de la prise alimentaire observée chez les patients opérés d'un BPG.

Sustained 24-hour blockade of the renin-angiotensin system: a high dose of a long-acting blocker is as effective as a lower dose combined with an angiotensin-converting enzyme inhibitor

Résumé en français Jusqu'alors, il n'avait jamais été formellement démontré qu'une forte dose d'un antagoniste de l'angiotensine II à longue durée d'action pouvait être aussi efficace sur le blocage du système rénine-angiotensine que l'association d'un inhibiteur de l'enzyme de conversion avec le même antagoniste de l'angiotensine II à des doses plus faibles. Dans cette étude randomisée en double aveugle, nous avons étudié le blocage du système rénine-angiotensine obtenu avec trois doses d'olmesartan medoxomil (20, 40 et 80 mg) chez 30 volontaires sains que nous avons comparé au blocage obtenu par du lisinopril (20 mg), seul ou associé à de l'olmesartan medoxomil (20 et 40 mg). L'étude s'est déroulée en deux phases selon un design par crossover. A deux reprises, chaque volontaire à reçu durant une semaine l'un des six traitements possibles. Un intervalle d'une semaine a été respecté entre les deux phases (période de washout). L'objectif principal était d'étudier, 24 heures après la dernière dose, le blocage de l'élévation de la pression systolique en réponse à l'administration d'angiotensine I. Ce blocage était de 58% ± 19% (moyenne ± déviation standard) avec 20 mg de lisinopril, de 58% ± 11% avec 20 mg d'olmesartan medoxomil, de 62% ± 16% avec 40 mg d'olmesartan medoxomil, et de 76% ± 12% avec la plus forte dose d'olmesartan medoxomil (80 mg) (P=.016 versus 20 mg de lisinopril et P=.0015 versus 20 mg d'olmesartan medoxomil). Le blocage était de 80% ± 22% avec 20 mg de lisinopril associé à 20 mg d'olmesartan medoxomil et de 83% ± 9% avec 20 mg de lisinopril associé à 40 mg d'olmesartan medoxomil (P= .3 versus 80 mg d'olmesartan medoxomil). Ces résultats montrent, que chez les volontaires sains, une dose suffisamment élevée d'olmesartan medoxomil peut induire un blocage à 24 heures quasi complet de l'élévation de la pression artérielle en réponse à l'administration d'angiotensine I. De même, en terme de blocage de l'effet vasculaire de l'angiotensine I, une dose suffisamment élevée d'un antagoniste de l'angiotensine II de longue durée d'action est tout aussi efficace que ce même antagoniste à des doses plus faibles associé avec à un inhibiteur de l'enzyme de conversion.

Human CD8 T-cell responses to Epstein-Barr virus and Cytomegalovirus in healthy donors and melanoma patients

Summary The mechanisms regulating the protective immune T-cell responses generated against the persistent Epstein-Barr virus (EBV) and Cytomegaloviru_s (CNIV) remain poorly understood. We analyzed the dynamics of cellular differentiation and T-cell receptor (TCR) clonotype selection of EBV- and CMV-specific T-cells in healthy adults and melanoma patients. While these responses could be subdivided into four T lymphocyte populations, théir proportions varied between EBV and CMV specific responses. Phenotypic and TCR clonotypic analyses supported a linear model of differentiation from the early-differentiated (EM/CD28pos) subset to the late-differentiatdc (EMRA/CD28neg) subset. In-depth clonal composition analyses revealed TCR repertoires, which were highly restricted for CMV- and relatively diverse for EBV-specific cells. Virtually all virus-specific clonotypes identified in the EMRA/CD28neg subset were also found within the pool of less differentiated "memory" cells. However, striking differences in the patterns of dominance were observed among these subsets, as some clonotypes were selected with differentiation, while others were not. Latedifferentiated CMV-specific clonotypes were mostly characterized by TCRs with lower dependency on CD8 co-receptor interaction. Yet all clonotypes displayed similar functional avidities, suggesting a compensatory role of CD8 in the clonotypes of lower TCR avidity. Importantly, clonotype selection and composition of each virus-specific subset upon differentiation was highly preserved over time, with the presence of the same dominant clonotypes at specific differentiation stages within a period of four years. This work was extended to the study of EBV-specific CD8 T-cell responses in melanoma patients undergoing transient lymphodepletion, followed by adoptive cell transfer (ACT) and immune reconstitution for thè treatment of their tumors. Following treatment regimen, we first observed an increase in the proportion of virus-specific T-cells in 3 out of 5 patients, accompanied by a more differentiated phenotype (EMRA/CD28neg), compared to specific cells of healthy individuals. Yet, similarly to healthy donors, clonotype selection and composition of virus-specific T-cells varied along the pathway of cellular differentiation, with some clonotypes being selected with differentiation, while others were not. Intriguingly, no novel clonotypes emerged following transient immuno-suppression and homeostatic proliferation, finding which was subsequently explained by the absence of EBV reactivation. The distribution of each clonotype within early- and late-differentiated T-cell subsets in 4 out 5 patients was highly stable over time, with those clonotypes initially found before the start of treatment that were again present at specific differentiation stages after transient lymphodepletion and ACT. These findings uncover novel features of the highly sophisticated control of steady state protective T-cell immune responses against persistent herpesviruses in healthy adults. Furthermore they reveal the striking stability of these responses in terms of clonotype selection and composition with T-cell differentiation even in situations where the immune system has been. challenged. Résumé : Les mécanismes qui régulent les réponses immunitaires de type protectrices, générées contre les virus chroniquement persistants tels que l'Epstein-Barr (EBV) ou le Cytomegalo (CMV) restent largement inconnus. Nous avons analysé la différenciation des lymphocytes T spécifiques pour ces virus, ainsi que la composition des clonotypes T (par leur récepteur T) chez les donneurs sains. Les réponses immunes peuvent être classifiées en quatre souspopulations majeures de lymphocytes T, cependant, leur proportion varie entre les réponses spécifiques contre EBV ou CMV. Ces analyses soutiennent le modèle linéaire de différenciation, à partir de la population non différenciée (EM/CD28pos) vers la population plus différenciée (ENIIZA/CD28neg). De plus, nos données sur la composition clonale de ces cellules T spécifiques ont révélé des répertoires TCR restreints, pour la réponse anti-CMV, et relativement diversifiés contre EBV. Tous les clonotypes spécifiques de ces virus identifiés dans la sous-population différenciée EMRA/CD28neg, ont également été retrouvés dans la population de cellules "mémoires". Toutefois, de fortes différences ont été observées dans les schémas de domination de ces sous-populations, en effet, certains clonotypes étaient sélectionnés avec la différenciation, alors que d'autres ne l'étaient pas. Nous avons également démontré que ces clonotypes différenciés et spécifiques pour le CMV sont caractérisés par des TCRs à faible dépendance en regard de la coopération du corécepteur CD8. Néanmoins, tous les clonotypes affichent une avidité fonctionnelle similaire, suggérant un rôle compensatoire du CD8, dans le cas des clonotypes avec une faible avidité du TCR En définitive, la composition et la sélection des clonotypes spécifiques pour chaque virus et pour chaque sous-population suit un schéma de différenciation hautement conservé au cours du temps, avec la présence de ces mêmes clonotypes au même stade de différenciation sur une période de quatre ans. Ce travail a été étendu à l'étude des réponses T CD8+ spécifiques pour le virus EBV chez les patients atteints de mélanome et recevant dans le cadre du traitement de leurs tumeurs une lymphodéplétion transitoire, suivie d'un transfert adoptif de cellules et d'une reconstitution immunitaire. Au cours de cette thérapie, nous avons en premier lieu observé pour 3 des 5 patients une augmentation de la proportion de cellules T spécifiques pour le virus, accompagné d'un phénotype plus différencié (EMRA/CD28neg), et ceci comparativement à des cellules spécifiques d'individus sains. Pourtant, comme nous l'avons observé chez les donneurs sains, la sélection et la composition des clonotypes T spécifiques varient tout au long de la différenciation cellulaire, avec certains clonotypes sélectionnés et d'autres qui ne le sont pas. Étonnamment, aucun nouveau clonotype n'a émergé après l'immuno-suppression transitoire et la prolifération homéostatique. Cette observation trouve son explication par une absence de réactivation du virus EBV chez ces patients, et ce malgré leur traitement. De plus, la distribution de chaque clonotype parmi ces sous-populations non-différenciées et différenciées reste stable au cours du traitement. Ainsi, les mêmes clonotypes initialement identifiés avant le début du traitement sont présents aux mêmes stades de différenciation après la lymphodéplétion et la prolifération homéostatique. Ces résultats ont permis d'identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans la régulation hautement «sophistiquée » des réponses immunitaires T contre les virus persistants EBV et CMV chez les donneurs sains. En particulier, ils révèlent la grande stabilité de ces réponses en termes de sélection et de composition des clonotypes avec la différenciation cellulaire, et ce dans les situations chroniques, ainsi que dans les situations dans lesquelles le système immunitaire a été profondément perturbé.

Update on the non-prewhitening model observer in computed tomography for the assessment of the adaptive statistical and model-based iterative reconstruction algorithms.

The state of the art to describe image quality in medical imaging is to assess the performance of an observer conducting a task of clinical interest. This can be done by using a model observer leading to a figure of merit such as the signal-to-noise ratio (SNR). Using the non-prewhitening (NPW) model observer, we objectively characterised the evolution of its figure of merit in various acquisition conditions. The NPW model observer usually requires the use of the modulation transfer function (MTF) as well as noise power spectra. However, although the computation of the MTF poses no problem when dealing with the traditional filtered back-projection (FBP) algorithm, this is not the case when using iterative reconstruction (IR) algorithms, such as adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) or model-based iterative reconstruction (MBIR). Given that the target transfer function (TTF) had already shown it could accurately express the system resolution even with non-linear algorithms, we decided to tune the NPW model observer, replacing the standard MTF by the TTF. It was estimated using a custom-made phantom containing cylindrical inserts surrounded by water. The contrast differences between the inserts and water were plotted for each acquisition condition. Then, mathematical transformations were performed leading to the TTF. As expected, the first results showed a dependency of the image contrast and noise levels on the TTF for both ASIR and MBIR. Moreover, FBP also proved to be dependent of the contrast and noise when using the lung kernel. Those results were then introduced in the NPW model observer. We observed an enhancement of SNR every time we switched from FBP to ASIR to MBIR. IR algorithms greatly improve image quality, especially in low-dose conditions. Based on our results, the use of MBIR could lead to further dose reduction in several clinical applications.

A critical evaluation of secondary cancer risk models applied to Monte Carlo dose distributions of 2-dimensional, 3-dimensional conformal and hybrid intensity-modulated radiation therapy for breast cancer.

The comparison of radiotherapy techniques regarding secondary cancer risk has yielded contradictory results possibly stemming from the many different approaches used to estimate risk. The purpose of this study was to make a comprehensive evaluation of different available risk models applied to detailed whole-body dose distributions computed by Monte Carlo for various breast radiotherapy techniques including conventional open tangents, 3D conformal wedged tangents and hybrid intensity modulated radiation therapy (IMRT). First, organ-specific linear risk models developed by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) and the Biological Effects of Ionizing Radiation (BEIR) VII committee were applied to mean doses for remote organs only and all solid organs. Then, different general non-linear risk models were applied to the whole body dose distribution. Finally, organ-specific non-linear risk models for the lung and breast were used to assess the secondary cancer risk for these two specific organs. A total of 32 different calculated absolute risks resulted in a broad range of values (between 0.1% and 48.5%) underlying the large uncertainties in absolute risk calculation. The ratio of risk between two techniques has often been proposed as a more robust assessment of risk than the absolute risk. We found that the ratio of risk between two techniques could also vary substantially considering the different approaches to risk estimation. Sometimes the ratio of risk between two techniques would range between values smaller and larger than one, which then translates into inconsistent results on the potential higher risk of one technique compared to another. We found however that the hybrid IMRT technique resulted in a systematic reduction of risk compared to the other techniques investigated even though the magnitude of this reduction varied substantially with the different approaches investigated. Based on the epidemiological data available, a reasonable approach to risk estimation would be to use organ-specific non-linear risk models applied to the dose distributions of organs within or near the treatment fields (lungs and contralateral breast in the case of breast radiotherapy) as the majority of radiation-induced secondary cancers are found in the beam-bordering regions.

The effect of workplace smoking bans on heart rate variability and pulse wave velocity of non-smoking hospitality workers

OBJECTIVES: To investigate the effect of a change in second-hand smoke (SHS) exposure on heart rate variability (HRV) and pulse wave velocity (PWV), this study utilized a quasi-experimental setting when a smoking ban was introduced. METHODS: HRV, a quantitative marker of autonomic activity of the nervous system, and PWV, a marker of arterial stiffness, were measured in 55 non-smoking hospitality workers before and 3-12 months after a smoking ban and compared to a control group that did not experience an exposure change. SHS exposure was determined with a nicotine-specific badge and expressed as inhaled cigarette equivalents per day (CE/d). RESULTS: PWV and HRV parameters significantly changed in a dose-dependent manner in the intervention group as compared to the control group. A one CE/d decrease was associated with a 2.3 % (95 % CI 0.2-4.4; p = 0.031) higher root mean square of successive differences (RMSSD), a 5.7 % (95 % CI 0.9-10.2; p = 0.02) higher high-frequency component and a 0.72 % (95 % CI 0.40-1.05; p < 0.001) lower PWV. CONCLUSIONS: PWV and HRV significantly improved after introducing smoke-free workplaces indicating a decreased cardiovascular risk.

Pharmacogenetic Study on Antidementia Drugs

Differences in efficacy and safety of drugs among patients are a recognized problem in pharmacotherapy. The reasons are multifactorial and, therefore, the choice of a drug and its dosage for a particular patient based on different clinical and genetic factors is suggested to improve the clinical outcome. Four drugs are currently used for the treatment of Alzheimer's disease: three acetylcholinesterase inhibitors (donepezil, galantamine, rivastigmine) and the N-methyl-D-aspartate-antagonist memantine. For these drugs, a high interindividual variability in plasma levels was observed, which might influence the response to treatment. The main objective of this thesis was to provide a better understanding of clinical and genetic factors affecting the plasma levels of antidementia drugs. Furthermore, the relationship between plasma levels, genetic variations and side effects was assessed. For this purpose, a pharmacogenetic study was conducted including 300 patients from a naturalistic clinical setting. Analytical methods for the simultaneous measurement of antidementia drugs in plasma have been developed and validated using liquid chromatography methods coupled with mass spectrometry detection. Presently, these methods are used in the therapeutic drug monitoring service of our laboratory. The routine use of therapeutic drug monitoring for antidementia drugs cannot yet be recommended with the available data, but it may be beneficial for some patients in special clinical cases such as insufficient treatment response, side effects or drug interactions. Donepezil and galantamine are extensively metabolized by the liver enzymes cytochromes P450 (CYP) 2D6 and 3A and are substrates of the drug transporter P-glycoprotein. The relationship of variations in genes affecting the activity of these metabolic enzymes and drug transporter (CYP2D6, CYP3A, POR, NR1I2, ABCB1) with donepezil and galantamine plasma levels was investigated. The CYP2D6 genotype appeared to be the major genetic factor involved in the pharmacokinetics of these two drugs. Thus, CYP2D6 poor metabolizers demonstrated significantly higher drug plasma levels than extensive metabolizers. Additionally, in the donepezil study population, the frequency of side effects was significantly increased in poor metabolizers. Lower donepezil plasma levels were observed in ultra rapid metabolizers, which might expose those patients to the risk of non-response. Memantine is mainly eliminated unchanged by the kidney, with implication of tubular secretion by renal transporters. A population pharmacokinetic model was developed to quantify the effects of clinical factors and genetic variations in renal cation transporters (SLC22A1/2/5, SLC47A1, ABCB1), and nuclear receptors (NR1I2, NR1I3, PPARG) involved in transporter expression, on memantine plasma levels. In addition to the renal function and gender, a genetic variation in the nuclear receptor Pregnane-X-Receptor (NR1I2) significantly affected memantine elimination. These findings suggest that an individualized therapy approach for antidementia drugs, taking into account clinical characteristics and genetic background of a patient, might increase efficacy and safety of the treatment. - Les différences interindividuelles dans l'efficacité et la tolérance des médicaments sont un problème connu en pharmacothérapie. Les raisons sont multiples, et le choix du médicament et de la dose, basé sur des facteurs cliniques et génétiques spécifiques au patient, peut contribuer à améliorer la réponse clinique. Quatre médicaments sont couramment utilisés dans le traitement de la maladie d'Alzheimer : trois inhibiteurs de l'acétylcholinestérase (donépézil, galantamine, rivastigmine) et un antagoniste du récepteur N-méthyl-D-aspartate, la mémantine. Une forte variabilité interindividuelle dans les taux plasmatiques de ces quatre composés a été observée, ce qui pourrait influencer la réponse au traitement. L'objectif principal de ce travail de thèse est de mieux comprendre les facteurs cliniques et génétiques influençant les taux des médicaments pro-cognitifs. En outre, des associations entre les taux, la variabilité génétique et les effets secondaires ont été recherchées. Dans ce but, 300 patients sous traitement avec un médicament pro-cognitif ont été recrutés pour une étude pharmacogénétique. Des méthodes de dosage simultané de médicaments pro-cognitifs par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse ont été développées et validées. Ces méthodes sont actuellement utilisées dans le service de suivi thérapeutique de notre unité. Malgré le fait qu'un suivi des taux sanguins des pro-cognitifs ne puisse pas encore être recommandé en routine, un dosage peut être utile dans des cas cliniques spécifiques, comme une réponse insuffisante, une intolérance ou une interaction médicamenteuse. Le donépézil et la galantamine sont fortement métabolisés par les cytochromes P450 (CYP) 2D6 et 3A, et sont également substrats du transporteur P-glycoprotéine. Les associations entre les polymorphismes génétiques de ces enzymes, cofacteur, récepteur nucléaire et transporteur (CYP2D6, CYP3A, POR, NR1I2, ABCB1) et les taux de donépézil et de galantamine ont été étudiées. Le génotype du CYP2D6 a été montré comme le facteur génétique majeur impliqué dans la pharmacocinétique de ces deux médicaments. Ainsi, les métaboliseurs déficients du CYP2D6 ont démontré des taux plasmatiques significativement plus élevés comparé aux bons métaboliseurs. De plus, dans la population traitée avec le donépézil, la fréquence des effets secondaires était plus élevée chez les métaboliseurs déficients. Des taux plasmatiques bas ont été mesurés chez les métaboliseurs ultra-rapides traités avec le donépézil, ce qui pourrait être un facteur de risque à une non-réponse au traitement. La mémantine est principalement éliminée sous forme inchangée par les reins, et partiellement par sécrétion tubulaire grâce à des transporteurs rénaux. Un modèle de cinétique de population a été développé pour quantifier les effets des différents facteurs cliniques et de la variabilité génétique des transporteurs rénaux (SLC22A1/2/5, SLC47A1, ABCB1) et des récepteurs nucléaires (NR1I2, NR1I3, PPARG, impliqués dans l'expression des transporteurs) sur les taux plasmatiques de mémantine. En plus de la fonction rénale et du genre, une variation génétique dans le récepteur nucléaire Pregnane-X-Receptor (NR1I2) a montré une influence significative sur l'élimination de la mémantine. Ces résultats suggèrent qu'une approche thérapeutique individualisée, prenant en compte des facteurs cliniques et génétiques du patient, pourrait améliorer l'efficacité et la sécurité du traitement pro-cognitif.

Etalonnage de trois épreuves de recognition continue : Effets de l'âge, du sexe et du niveau socio-professionnel sur les mesures de discrimination et de biais de réponse. [Standardization of three continuous recognition test forms - Effects of age, sex and socio-economic level on measurements of discrimination and response bias.]

Nous présontons l'étalonnage d'un test mnésique de recognition dans un échantillon de 180 adultes francophones de la Suisse Romande. Le test comprend trois formes utilisant un matériel verbal (mots) ou non verbal (visages ou paysages). Une attention particulière est accordée à l'âge dans la présentation des résultats. Celui-ci affecte plus précocement et plus intensément la performance aux formes non verbales qu'à la forme verbale du test. Il induit également une importante augmentation du nombre de fausses reconnaissances pour les formes non verbales.

Study of the impact of tissue density heterogeneities on 3-dimensional abdominal dosimetry: comparison between dose kernel convolution and direct monte carlo methods.

Dose kernel convolution (DK) methods have been proposed to speed up absorbed dose calculations in molecular radionuclide therapy. Our aim was to evaluate the impact of tissue density heterogeneities (TDH) on dosimetry when using a DK method and to propose a simple density-correction method. METHODS: This study has been conducted on 3 clinical cases: case 1, non-Hodgkin lymphoma treated with (131)I-tositumomab; case 2, a neuroendocrine tumor treatment simulated with (177)Lu-peptides; and case 3, hepatocellular carcinoma treated with (90)Y-microspheres. Absorbed dose calculations were performed using a direct Monte Carlo approach accounting for TDH (3D-RD), and a DK approach (VoxelDose, or VD). For each individual voxel, the VD absorbed dose, D(VD), calculated assuming uniform density, was corrected for density, giving D(VDd). The average 3D-RD absorbed dose values, D(3DRD), were compared with D(VD) and D(VDd), using the relative difference Δ(VD/3DRD). At the voxel level, density-binned Δ(VD/3DRD) and Δ(VDd/3DRD) were plotted against ρ and fitted with a linear regression. RESULTS: The D(VD) calculations showed a good agreement with D(3DRD). Δ(VD/3DRD) was less than 3.5%, except for the tumor of case 1 (5.9%) and the renal cortex of case 2 (5.6%). At the voxel level, the Δ(VD/3DRD) range was 0%-14% for cases 1 and 2, and -3% to 7% for case 3. All 3 cases showed a linear relationship between voxel bin-averaged Δ(VD/3DRD) and density, ρ: case 1 (Δ = -0.56ρ + 0.62, R(2) = 0.93), case 2 (Δ = -0.91ρ + 0.96, R(2) = 0.99), and case 3 (Δ = -0.69ρ + 0.72, R(2) = 0.91). The density correction improved the agreement of the DK method with the Monte Carlo approach (Δ(VDd/3DRD) < 1.1%), but with a lesser extent for the tumor of case 1 (3.1%). At the voxel level, the Δ(VDd/3DRD) range decreased for the 3 clinical cases (case 1, -1% to 4%; case 2, -0.5% to 1.5%, and -1.5% to 2%). No more linear regression existed for cases 2 and 3, contrary to case 1 (Δ = 0.41ρ - 0.38, R(2) = 0.88) although the slope in case 1 was less pronounced. CONCLUSION: This study shows a small influence of TDH in the abdominal region for 3 representative clinical cases. A simple density-correction method was proposed and improved the comparison in the absorbed dose calculations when using our voxel S value implementation.

Treatment of brain metastases from non-small cell lung cancer with whole-brain radiotherapy (wbrt) in combination with gefitinib (gft) or temozolomide (tmz): a randomized multicenter phase ii trial of the swiss group of clinical cancer research (sakk #70/03)

BACKGROUND: Patients with BM rarely survive .6 months and are commonly excluded from clinical trials. We aimed at improving outcome by exploring 2 combined modality regimens with at the time novel agents for which single-agent activity had been shown. METHODS: NSCLC patients with multiple BM were randomized to WBRT (10 × 3 Gy) and either GFT 250 mg p.o. daily or TMZ 75 mg/m2 p.o. daily ×21/28 days, starting on Day 1 of RT and to be continued until PD. Primary endpoint was overall survival, a Simon's optimal 2-stage design was based on assumptions for the 3-month survival rate. Cognitive functioning and quality of life were also evaluated. RESULTS: Fifty-nine patients (36 M, 23 F; 9 after prior chemo) were included. Median age was 61 years (range 46-82), WHO PS was 0 in 18 patients, 1 in 31 patients, and 2 in 10 patients. All but 1 patients had extracranial disease; 33 of 43 (TMZ) and 15 of 16 (GFT) had adenocarcinoma histology. GFT arm was closed early after stage 1 analysis when the prespecified 3-mo survival rate threshold (66%) was not reached, causes of death were not GFT related. Main causes of death were PD in the CNS 24%, systemic 41%, both 8%, and toxicity 10% [intestinal perforation (2 patients), pneumonia (2), pulmonary emboli (1), pneumonitis NOS (1), seizure (1)]. We summarize here other patients' characteristics for the 2 trial arms: TMZ (n ¼ 43)/GFT (n ¼ 16); median treatment duration: 1.6 /1.8 mo; Grade 3-4 toxicity: lymphopenia 5 patients (12%)/0; fatigue 8 patients (19%)/2 patients (13%). Survival data for TMZ/GFT arms: 3-month survival rate: 58.1% (95% CI 42.1-73)/62.5% (95% CI 35- 85); median OS: 4.9 months (95% CI 2.5-5.6)/6.3 months (95% CI 2.2- 14.6); median PFS: 1.8 months (95% CI 1.5-1.8)/1.8 (95% CI 1.1-3.9); median time to neurol. progr.: 8.0 months (95% CI 2.2-X)/4.8 (95% CI 3.9-10.5). In a model to predict survival time including the variables' age, PS, number of BM, global QL, total MMSE score, and subjective cognitive function, none of the variables accounted for a significant improvement in survival time. CONCLUSIONS: The combinations of WBRT with GFT or TMZ were feasible. However, in this unselected patient population, survival remains poor and a high rate of complication was observed. Four patients died as a result of high-dose corticosteroids. Preliminary evaluation of cognitive function andQL failed to show significant improvement. Indications and patient selection for palliative treatment should be revisited and careful monitoring and supportive care is required. Research and progress for this frequent clinical situation is urgently needed. Trial partly supported by AstraZeneca (Switzerland), Essex Chemie (Switzerland) and Swiss Federal Government.

Arterial wall dosimetry for non-Hodgkin lymphoma patients treated with radioimmunotherapy.

Tumors in non-Hodgkin lymphoma (NHL) patients are often proximal to the major blood vessels in the abdomen or neck. In external-beam radiotherapy, these tumors present a challenge because imaging resolution prevents the beam from being targeted to the tumor lesion without also irradiating the artery wall. This problem has led to potentially life-threatening delayed toxicity. Because radioimmunotherapy has resulted in long-term survival of NHL patients, we investigated whether the absorbed dose (AD) to the artery wall in radioimmunotherapy of NHL is of potential concern for delayed toxicity. SPECT resolution is not sufficient to enable dosimetric analysis of anatomic features of the thickness of the aortic wall. Therefore, we present a model of aortic wall toxicity based on data from 4 patients treated with (131)I-tositumomab. METHODS: Four NHL patients with periaortic tumors were administered pretherapeutic (131)I-tositumomab. Abdominal SPECT and whole-body planar images were obtained at 48, 72, and 144 h after tracer administration. Blood-pool activity concentrations were obtained from regions of interest drawn on the heart on the planar images. Tumor and blood activity concentrations, scaled to therapeutic administered activities-both standard and myeloablative-were input into a geometry and tracking model (GEANT, version 4) of the aorta. The simulated energy deposited in the arterial walls was collected and fitted, and the AD and biologic effective dose values to the aortic wall and tumors were obtained for standard therapeutic and hypothetical myeloablative administered activities. RESULTS: Arterial wall ADs from standard therapy were lower (0.6-3.7 Gy) than those typical from external-beam therapy, as were the tumor ADs (1.4-10.5 Gy). The ratios of tumor AD to arterial wall AD were greater for radioimmunotherapy by a factor of 1.9-4.0. For myeloablative therapy, artery wall ADs were in general less than those typical for external-beam therapy (9.4-11.4 Gy for 3 of 4 patients) but comparable for 1 patient (32.6 Gy). CONCLUSION: Blood vessel radiation dose can be estimated using the software package 3D-RD combined with GEANT modeling. The dosimetry analysis suggested that arterial wall toxicity is highly unlikely in standard dose radioimmunotherapy but should be considered a potential concern and limiting factor in myeloablative therapy.

Low concentrations of 3-hydroxy glutarate leads to ammonium accumulation and non-apoptotic cell death in developing brain cells

We previously showed in a 3D rat brain cell in vitro model for glutaric aciduria type-I that repeated application of 1mM 3-hydroxy-glutarate (3-OHGA) caused ammonium accumulation, morphologic alterations and induction of non-apoptotic cell death in developing brain cells. Here, we performed a dose-response study with lower concentrations of 3- OHGA.We exposed our cultures to 0.1, 0.33 and 1mM 3-OHGA every 12h over three days at two developmental stages (DIV5-8 and DIV11-14). Ammonium accumulation was observed at both stages starting from 0.1mM 3-OHGA, in parallel with a glutamine decrease. Morphological changes started at 0.33mM with loss of MBP expression and loss of astrocytic processes. Neurons were not substantially affected. At DIV8, release of LDH in the medium and cellular TUNEL staining increased from 0.1mM and 0.33mM 3-OHGA exposure, respectively. No increase in activated caspase-3 was observed. We confirmed ammonium accumulation and non-apoptotic cell death of brain cells in our in vitro model at lower 3-OHGA concentrations thus strongly suggesting that the observed effects are likely to take place in the brain of affected patients. The concomitant glutamine decrease suggests a defect in the astrocyte ammonium buffering system. Ammonium accumulation might be the cause of non-apoptotic cell death.

Développement et validation d'une méthode de calcul indépendant des unités moniteur basée sur les simulations Monte Carlo pour la vérification des traitements IMRT

Résumé : La radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT) est une technique de traitement qui utilise des faisceaux dont la fluence de rayonnement est modulée. L'IMRT, largement utilisée dans les pays industrialisés, permet d'atteindre une meilleure homogénéité de la dose à l'intérieur du volume cible et de réduire la dose aux organes à risque. Une méthode usuelle pour réaliser pratiquement la modulation des faisceaux est de sommer de petits faisceaux (segments) qui ont la même incidence. Cette technique est appelée IMRT step-and-shoot. Dans le contexte clinique, il est nécessaire de vérifier les plans de traitement des patients avant la première irradiation. Cette question n'est toujours pas résolue de manière satisfaisante. En effet, un calcul indépendant des unités moniteur (représentatif de la pondération des chaque segment) ne peut pas être réalisé pour les traitements IMRT step-and-shoot, car les poids des segments ne sont pas connus à priori, mais calculés au moment de la planification inverse. Par ailleurs, la vérification des plans de traitement par comparaison avec des mesures prend du temps et ne restitue pas la géométrie exacte du traitement. Dans ce travail, une méthode indépendante de calcul des plans de traitement IMRT step-and-shoot est décrite. Cette méthode est basée sur le code Monte Carlo EGSnrc/BEAMnrc, dont la modélisation de la tête de l'accélérateur linéaire a été validée dans une large gamme de situations. Les segments d'un plan de traitement IMRT sont simulés individuellement dans la géométrie exacte du traitement. Ensuite, les distributions de dose sont converties en dose absorbée dans l'eau par unité moniteur. La dose totale du traitement dans chaque élément de volume du patient (voxel) peut être exprimée comme une équation matricielle linéaire des unités moniteur et de la dose par unité moniteur de chacun des faisceaux. La résolution de cette équation est effectuée par l'inversion d'une matrice à l'aide de l'algorithme dit Non-Negative Least Square fit (NNLS). L'ensemble des voxels contenus dans le volume patient ne pouvant être utilisés dans le calcul pour des raisons de limitations informatiques, plusieurs possibilités de sélection ont été testées. Le meilleur choix consiste à utiliser les voxels contenus dans le Volume Cible de Planification (PTV). La méthode proposée dans ce travail a été testée avec huit cas cliniques représentatifs des traitements habituels de radiothérapie. Les unités moniteur obtenues conduisent à des distributions de dose globale cliniquement équivalentes à celles issues du logiciel de planification des traitements. Ainsi, cette méthode indépendante de calcul des unités moniteur pour l'IMRT step-andshootest validée pour une utilisation clinique. Par analogie, il serait possible d'envisager d'appliquer une méthode similaire pour d'autres modalités de traitement comme par exemple la tomothérapie. Abstract : Intensity Modulated RadioTherapy (IMRT) is a treatment technique that uses modulated beam fluence. IMRT is now widespread in more advanced countries, due to its improvement of dose conformation around target volume, and its ability to lower doses to organs at risk in complex clinical cases. One way to carry out beam modulation is to sum smaller beams (beamlets) with the same incidence. This technique is called step-and-shoot IMRT. In a clinical context, it is necessary to verify treatment plans before the first irradiation. IMRT Plan verification is still an issue for this technique. Independent monitor unit calculation (representative of the weight of each beamlet) can indeed not be performed for IMRT step-and-shoot, because beamlet weights are not known a priori, but calculated by inverse planning. Besides, treatment plan verification by comparison with measured data is time consuming and performed in a simple geometry, usually in a cubic water phantom with all machine angles set to zero. In this work, an independent method for monitor unit calculation for step-and-shoot IMRT is described. This method is based on the Monte Carlo code EGSnrc/BEAMnrc. The Monte Carlo model of the head of the linear accelerator is validated by comparison of simulated and measured dose distributions in a large range of situations. The beamlets of an IMRT treatment plan are calculated individually by Monte Carlo, in the exact geometry of the treatment. Then, the dose distributions of the beamlets are converted in absorbed dose to water per monitor unit. The dose of the whole treatment in each volume element (voxel) can be expressed through a linear matrix equation of the monitor units and dose per monitor unit of every beamlets. This equation is solved by a Non-Negative Least Sqvare fif algorithm (NNLS). However, not every voxels inside the patient volume can be used in order to solve this equation, because of computer limitations. Several ways of voxel selection have been tested and the best choice consists in using voxels inside the Planning Target Volume (PTV). The method presented in this work was tested with eight clinical cases, which were representative of usual radiotherapy treatments. The monitor units obtained lead to clinically equivalent global dose distributions. Thus, this independent monitor unit calculation method for step-and-shoot IMRT is validated and can therefore be used in a clinical routine. It would be possible to consider applying a similar method for other treatment modalities, such as for instance tomotherapy or volumetric modulated arc therapy.

Stereotactic body radiotherapy with helical TomoTherapy for medically inoperable early stage primary and second-primary non-small-cell lung neoplasm: 1-year outcome and toxicity analysis.

OBJECTIVE: This study investigated the effectiveness of stereotactic body radiotherapy with helical TomoTherapy (T-SBRT) for treating medically inoperable primary and second-primary early stage non-small-cell lung neoplasm (SPLN) and evaluated whether the movement of organizing pneumonia (OP) within the irradiation field (IF) can be detected via analysis of radiological changes. METHODS: Patients (n = 16) treated for 1 year (2011-12) at our hospital by T-SBRT at a total dose of 60 Gy in five fractions were examined retrospectively. Outcome and toxicity were recorded and were separately described for SPLN. CT scans were reviewed by a single radiologist. RESULTS: Of the 16 patients, 5 (31.3%) had primary lung malignancies, 10 (62.5%) had SPLN, and 1 case (6.3%) had isolated mediastinal metastasis of lung neoplasm. Pathological evidence was obtained for 72.2% of all lesions. The median radiological follow-up was 11 months (10.5 months for SPLN). For all cases, the 6- and 12-month survival rates were 100% and 77.7% (100% and 71.4%, respectively, for SPLN), and the 6- and 12-month locoregional control rates were 100% in all cases. 2 (12.5%) of 16 patients developed grade 3 late transient radiation pneumonitis following steroid therapy and 1 (6.3%) presented asymptomatic infiltrates comparable to OP opacities. CONCLUSION: T-SBRT seems to be safe and effective. ADVANCES IN KNOWLEDGE: Mild OP is likely associated with radiation-induced anomalies in the IF, identification of migrating opacities can help discern relapse of radiation-induced opacities.