《Reports of Practical Oncology and Radiotherapy》杂志2022 年3月 22日刊载[27(1):10-14]意大利的Simona Borghesi, Cynthia Aristei , Francesco Marampon 撰写的综述《立体定向放射治疗的剂量、分割和约束。Doses, fractionations, constraints for stereotactic radiotherapy Radiobiology of Stereotactic radiotherapy 》(doi: 10.5603/RPOR.a2021.0139.)。
本文介绍了如何根据病变的大小和部位、危及器官的距离和生物效应剂量选择最合适的立体定向放疗(SRT)剂量和分割方案。在单剂量SRT中,通常使用15-34 Gy,而在分割SRT中,以2-5次分割给量30至75 Gy。专门针对SRT治疗的ICRU第91号报告提供了剂量处方(及其定义和基本步骤)、剂量照射和最佳覆盖范围的适应证(provided indications for dose prescription (with its definition and essential steps), dose delivery and optimal coverage),最佳覆盖范围被定义为在辐照区可获得的最佳计划靶体积覆盖范围(optimal coverage which was defined as the best planning target volume coverage that can be obtained in the irradiated district.)。给出了计算算法和OAR的剂量约束,以及治疗计划系统的特点、建议的射线束能量和多叶准直器的栅叶大小。最后,给出了辐照几何参数和计划质量参数。
引言
立体定向放疗(SRT)是具有长期疾病控制潜力和低毒性的治疗选择:最合适的适应证是快速扩展,包括寡转移性疾病,最近被分类为不同的临床场景,即低复发、低进展和低持续,取决于是否在无治疗期或积极全身治疗期间得到诊断,或在当前影像学上是否有进展(the most appropriate indications are rapidly expanding and included oligometastatic disease, recently classified in different clinical scenarios, i.e. oligo-recurrence, oligo-progression and oligo-persistence, depending on whether it was diagnosed during a treatment-free interval or active systemic therapy or whether it progressed on current imaging)。为了实现疾病控制,同时减少毒性和并发症的风险,SRT剂量和分割方案根据病变大小和部位、危及器官(OARs)的邻近程度和每个治疗方案的生物效应剂量而有所不同。此外,SRT在进行处方、记录和报告时需要特别注意( SRT requires special care in prescribing, recording and reporting)。本文对这些方面进行了分析。
目前状况
SRT的目的是确保靶体积内的高适形剂量分布和最小的正常组织照射(to ensure highly conformal dose distributions in the target volume and a minimal normal-tissue irradiation)。在SRT中,通过考虑病变的大小和部位、OARs的邻近性和生物效应剂量来选择最合适的剂量和分割。在单剂量SRT中,一般使用15-34 Gy,而在分割SRT中,以2-5次分割给量30至75 Gy。为了确定最大可耐受剂量,达到至少90%的肿瘤控制概率,对不同原发肿瘤和不同转移部位进行了剂量递增研究。剂量处方以≦80%等剂量线,靶区内热点高达处方剂量的150%,以改善靶区外即刻的剂量梯度和保护危及器官(The dose was prescribed at ≤ 80% isodoses, with hot spots of up to 150% of the prescription dose within the target to improve the dose gradient immediately outside the target and spare OARs)。靶剂量不均质性和热点有助于根治乏氧细胞,乏氧细胞更可能出现在肿瘤的中心部位。
ICRU报告91号所定义的SRT剂量处方是指,照射在计划靶体积(PTV)外缘的剂量或更作为最大剂量百分比的适形于PTV表面的表面等剂量线,保护相邻危及器官(OAR),其规定其必须包括以下步骤:
1.对计划目标(planning objectives)的定义:应明确每个医疗中心的危及器官(OARs)剂量限制并遵守( OARs dose limits should be well defined for each Center and complied with. )。
2,计划与优化(Planning and optimization):应优先考虑计划目标(planning objectives should be prioritized)。
3. 批准治疗计划后的最终处方:吸收剂量必须处方以覆盖PTV的最优百分比体积的等剂量面(DV),同时最优挽救计划危及器官的体积(PRV)[the absorbed dose must be prescribed to the isodose surface (DV) that covers an optimal percentage volume of the PTV, while optimally saving the planning organ at risk volume (PRV).]。
最佳覆盖(Optimal coverage)是指在受辐射区域可以获得的最佳PTV覆盖(the best PTV coverage that can be obtained in the irradiated district)。例如,对于1.5 cm3的脑转移瘤,处方可能接近100%,但对于脊椎转移瘤,处方可能超过85%,这可能不符合脊髓限。
治疗计划系统(TPS)应该包括至少一种计算算法,如叠加/卷积、解析各向异性(AAA)或蒙特卡罗算法,当射线束穿过像肺和骨骼这样有显著电子密度差异的组织之间的界面时,这些算法特别有用。使用多个野提供了具有剂量下降和各向同性、均匀分布的高剂量梯度,这是必不可少的,例如,在系列中邻近的OAR。TPS应该能够处理调强放疗(IMRT)计划的静态或动态野,或拉弧或容积技术。
射线束能量和多叶准直器(MLC)栅叶大小影响剂量梯度。对于小射线束,如在SRT中使用的,能量越大,半影就越大。6MV的光子射线束在穿透能力和半影之间提供了一个合理的折衷。虽然对于大多数治疗来说,5毫米栅叶就足够了,但当病变小于3毫米时,3毫米栅叶更好。定义辐照几何形状的关键是剂量分布、OAR保护、机械约束和入射射线束路径。一般来说,射线束越多,可塑性越好,剂量梯度越大( In general, the more beams, the better compliance and the greater the dose gradient )。
计划质量是通过与靶剂量分布、剂量均质性、OAR受照剂量限值、靶外剂量和暴露于低剂量下的健康组织体积相关的参数来评估的。健康组织的剂量限制在SRT和常规放疗中有显著差异。健康组织对放射治疗的耐受性,因此,毒性的风险取决于许多因素,主要是:
CRU第91号报告建议报告计划的参数如下:
PTV: D50%(中位吸收剂量),Dnear-max(当PTV = 2 cm3时对应D2%), Dnear-min(当PTV = 2 cm3时对应D98%);
临床靶体积(CTV): D50%;
OAR:最大,平均和最小剂量。
●总剂量和每次分割剂量;
●分割;
●体积;
●预期并发症的类型;
●预计随访时间;
●估计的并发症的风险。
Emami等报告了25个OAR不超过5%和50%的5年毒性风险的最小和最大耐受剂量。他们的发现在临床正常组织效应定量分析(QUANTEC)中得到了更新。不幸的是,很少有关于SRT治疗后如此长时间随访的后遗症的数据。包括RTOG研究的一些出版物,报道不同的OAR约束,而大多数采用美国医学物理学家协会(AAPM)101报告所报告的在单次或(3或5次)多次分割SRT中的不同OAR的最大剂量和阈值限制。例如,在脊髓单剂量SRT中,最大剂量为14 Gy,阈值剂量为低于0.35 cm3时为10 Gy,低于1.2 cm3时为7 Gy。
DVH的风险图,包含每个特定的OARs体积的子图,将所有约束条件下的数据进行汇总和总结,以便根据剂量、分割和体积进行分层风险比较。他们整合并更新了Report AAPM 101约束。例如,当肺中心病变以50Gy 5次分割照射时,当节段支气管容积为0.5 cm3时,报道约有50%的放射影像学闭塞风险。最大剂量55 Gy照射中间支气管,65 Gy照射主支气管,有50%的风险发展为1级放射影像学狭窄。
英国关于SRT约束的共识部分采用了AAPM 101剂量限制,并将其与更近期的数据相结合。
ICRU第91号报告建议计划报告的参数如下:
●PTV: D50%(中位吸收剂量),Dnear-max(当PTV = 2 cm3时对应D2%), Dnear-min(当PTV = 2 cm3时对应D98%);
●临床靶体积(CTV): D50%;
●OAR:最大,平均和最小剂量。
除了处方剂量、ICRU参考点、疗程次数和总治疗时长外,一些RT中心还报告:
●靶区覆盖范围;
●适形性指数;
●靶外剂量下降,如处方等剂量的50%体积除以PTV的比值;
●异质性指数:5% PTV受照的最高剂量与95% PTV受照的最低剂量之比;
●PTV外的高剂量区域;
●对OARs的照射剂量:体积和平均剂量的1%和5%。
结论
随着放射肿瘤学者在他们的日常临床实践中越来越多地采用SRT,这篇非系统性综述旨在为其使用和管理提供设备,考虑毒性的风险。剂量处方和照射被描述为参考报告的适应证,如计算算法,和危及器官(OARs)剂量约束。由于后者是一个关键问题,最近有两篇优秀的综述文章对其进行了深入的探讨,第一篇文章聚焦于肺SRT,另一篇文章在53个正在进行的不同身体部位的SRT临床试验中采用了OARs剂量限制。出现了OAR剂量约束的多变性,建议今后进行研究以达成标准化。