【文献快递】脑转移性疾病的术前立体定向放射外科治疗:回顾性剂量-体积研究
文摘
健康
2025-01-07 05:00
上海
《Radiotherapy and Oncology》杂志2022年7月26日在线发表美国宾州Danville市Geisinger Health的 等Alejandro Bugarini , Evan Meekins , Joshua Salazar ,撰写的《脑转移性疾病的术前立体定向放射外科治疗:回顾性剂量-体积研究。Pre-operative Stereotactic Radiosurgery for Cerebral Metastatic Disease: A Retrospective Dose-Volume Study》（doi: 10.1016/j.radonc.2022.07.019.）。
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最大程度安全切除后的立体定向放射外科治疗(SRS)是脑转移瘤患者公认的治疗策略。尽管具有高度适形性，放射性坏死(RN)的发生率仍然很高。术前进行SRS可降低RN的发生率。在一组接受术后SRS治疗的患者中，我们试图评估新辅助SRS治疗是否可以减少放疗剂量。脑转移瘤是致死致残率的一个重要原因，在高达40%的实体恶性肿瘤成人患者中发生。最大程度安全切除后的立体定向放射外科治疗(SRS)由于避免了全脑放疗，具有良好的局部控制和提高总体生存率，已成为一种常见的治疗策略。尽管该方法具有较高的适形性，但放射性坏死(RN)的发生率估计为5%-25%。对放射性坏死(RN)引起的恶化,患者通常需要进一步的干预，如类固醇治疗、贝伐珠单抗、切除术和选择性患者的激光间质热凝，这增加了他们的并发症发生率。这种相对高的放射性坏死（RN）发生率可以解释为在切除的瘤腔上增加2mm的边缘扩展，从而使更多的组织暴露在辐射中。此外，放射复杂的手术瘤床体积给治疗医师带来了独特的挑战，因为它在勾画这些病变时引入了一定程度的不确定性。近年来，一些研究小组对特定剂量的靶体积进行了研究，发现接受10 - 16Gy剂量的正常脑组织体积(NBT)是放射性坏死的独立危险因素（some groups have studied irradiated target volumes to particular dosages and found that the volumes of normal brain tissue (NBT) receiving doses ranging from 10 to 16 Gy were independent risk factors for radionecrosis.）。因此，人们对确定术前SRS (preSRS)治疗在这一患者群体中的作用越来越感兴趣。新辅剂SRS治疗的主要理论优势是对解剖学上完整的病灶能够更好地勾画出肿瘤体积(GTV)[ The main theoretical advantage of neoadjuvant SRS is better target delineation of the gross tumor volume (GTV) conferred by an anatomically intact lesion.]。这一因素本身可以转化为许多临床效果，包括治疗体积的减少，从而降低RN(放射性坏死)的发生率、预防局部复发，降低轻脑膜播散的发生率。由于放射副作用的风险相对较高，以及V12和RN之间的相关性，我们试图在一组术后SRS (postSRS)治疗的回顾性队列患者中评估新辅助SRS治疗是否可以降低辐射剂量。具体来说，我们对同一患者队列进行了术前成像研究的轮廓和计划，并得出了SRS放疗参数，并将其与SRS治疗后参数进行了比较对2家学术机构收治的47例脑转移瘤患者进行回顾性分析。受试者接受脑转移瘤手术摘除，随后SRS治疗照射手术瘤床。术后体积和剂量数据收集自照射计划的记录或重建;术前数据来源于假设的放疗疗程，并使用Wilcoxon符号秩检验进行比较。来自129例患者的138个脑转移瘤(BM)队列被确定并筛选用于分析。诊断为脑转移性疾病后，所有患者于2016年2月至2019年3月在两个学术机构(Geisinger Medical Center和 Geisinger Wyoming Valley Hospital)接受后续治疗。在手术切除BM并进行组织病理学确认后，使用德国慕尼黑BrainLab SRS计划软件，由治疗神经外科医生、放射肿瘤科医生和物理师协同进行手术瘤床SRS治疗计划。放疗最终由Varian Trilogy和Truebeam直线加速器以1-5次分割进行（delivered by Varian and Truebeam Linear Accelerators in 1-5 fractions. ）。纳入最终分析的受试者为手术切除后SRS照射手术瘤床，并具有术前高分辨率的大脑MRI，用于放疗计划(图1)。42例患者的47个脑转移瘤符合这些标准并进行分析。患者特征见表1。该研究已经过盖辛格卫生系统机构审查委员会（he Geisinger Health System Institutional Review Board）(IRB# 2019-0975)的审查，并被批准为一项豁免研究（approved as an exempt study）。![]()
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术后体积和剂量数据来自记录或重建的临床照射计划。收集的剂量学数据包括大体肿瘤体积（GTV）、计划肿瘤体积(Planned Tumor Volumes，PTV)、处方放疗剂量(Prescribed Radiotherapy Doses，Rx)、适形性指数(Conformity Index ，CI)、梯度指数(Gradient Index，GI)，以及NBT（正常脑组织，Normal Brain Tissue）受照10Gy的体积 (V10)、受照12Gy的体积 (V12)和受照14Gy 的体积(V14)。所有等剂量线线由两名操作员(E.M.和J.S.)完成，并由一名专家观察员(A.M.)确认，以限制观察者之间的变化。![]()
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GTV定义为整个手术瘤床以及在T1加权磁共振成像中大脑的任何增强部分。PTV是GTV的2mm均匀边缘扩展。剂量由手术瘤床或BM的最大直径决定。≦2cm病变的初始剂量为24 Gy, 2.1-3 cm病变的初始剂量为18 Gy, ≧3.1 cm病变的初始剂量为15 Gy。如果PTV > 3cm，以3至5次分割，剂量均匀照射到95%的等剂量线。术后瘤腔方处方设计基于NBT危及和器官的剂量约束保护，因为这些处方是在临床上应用的。术后处方剂量可总结如下:3-7cm的病变分3- 5次分割30 - 24Gy, 2-3.5 cm的病变单次照射22 - 18Gy, 3-4 cm的病变单次照射15Gy。同样，剂量被均匀照射到95%等剂量线。CI和GI在这里被描述为常规定义。术前数据集由BrainLab的 Multiple-Met Elements planning software 利用术前高分辨率的大脑MRI从计划的假设放疗课程中导出。这里，GTV定义为基于T1加权脑MRI的病灶增强部分。PTV、CI和GI的定义如前所述。处方剂量、等剂量线和分割标准与术后相同。在计算由于处方和分割造成的放射生物学反应差异后，将这些假设的术前放疗计划的剂量数据与各自的临床实施计划的剂量数据进行比较。术后计划肿瘤体积增加(中位[IQR] 12.28 [6.54, 18.69]cc vs. 10.20 [4.53, 21.70]cc, p=0.4150)。中位处方放疗剂量(DRx)为术前16Gy，术后24Gy (p<0.0001)。进一步调查显示，术前适形性指数(1.23[1.20,1.29]vs. 1.29[1.23, 1.39]， p=0.0098)和梯度指数(2.72[2.59,2.98]vs. 94[2.69, 3.47]， p=0.0004)均有所改善。正常脑组织暴露于10Gy (12.97[6.78, 25.54]cc vs. 32.13[19.42, 48.40]cc, p<0.0001)、12Gy (9.31[4.56, 17.43]cc vs. 23.80[14.74, 36.56]cc, p<0.0001)和14Gy (5.62[3.23, 11.61]cc vs. 17.47[9.00, 28.31]cc, p<0.0001)的差异有统计学意义，有利于术前SRS。![]()
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对于可切除的脑转移性疾病患者，切除后SRS治疗仍然是一种可接受的优秀治疗选择。尽管如此，与这种方法相关的RN发生率是有意义的，与处方辐射剂量成正比，并可大大降低患者的生活质量。基于越来越多的证据，新辅助SRS治疗已成为一种替代治疗模式。一些研究小组认为这种策略与描述目标的能力增强有关。手术瘤床固有的体积复杂性给放疗计划带来了独特的挑战和不确定性。例如，Patel等发现，与常规2mm边缘的术后方案相比，新辅助PTV明显降低。与既往研究一致，我们发现术前计算PTV降低，但没有达到统计学意义，可能与样本量小有关。接下来，我们分析了这些参数在计算照射完整脑部基底核和大脑其他结构的辐射剂量方面的作用。重要的是，尽管PTV相似，我们注意到术前DRx有统计学显著降低。这可以解释为计划是基于靶区大小。具体来说，由于术前体积较小，这些靶区的剂量也较低。此外，分割严格根据先前BM/手术瘤床的大小进行讨论。这一标准以医疗机构准则为基础，因此内在地纳入了我们的比较分析。可以推断，组间PTV的相似性可能是所有脑转移瘤的大变异性的次要因素（ It can be inferred that the PTV similarity between groups was likely secondary to the large variability across all BMs. ）。由于DRx和体积参数互相依赖，我们进一步确定与手术前SRS治疗方法相关的适形性的改善（ Since DRx and volumetric parameters are highly co-dependent, we further identified improved conformality associated with a pre-operative SRS approach）。正如GI（梯度指数）所提示的，给完整的脑转移的辐射被更好地勾画描绘出来，因此可以导致邻近的NBT（正常脑组织）的受照剂量更小[radiation given to intact BM is much better delineated and could therefore result in less dose to adjacent NBT.]。对于脑转移瘤，尽管目前的指南建议PTV小于13cc时使用15Gy，从而可以更好地进行局部控制（although current guidelines recommend 15Gy for PTV less than 13cc, which leads to better local control.），SRS治疗剂量仍存在争议。考虑到这一建议，Minniti等人表示，照射转移瘤的V10Gy大于12.6 cc和照射转移瘤的V12 Gy大于10.9 cc的放射性坏死风险为47%。有趣的是，术后V10、V12和V14至少是术前值的两倍。这支持术前SRS(preSRS)可能与有症状RN（放射性坏死）发生率降低相关的观点。最后，我们研究了术后高处方放射剂量（DRx）是否可以转化为对脑干、视交叉和海马皮层的高剂量照射。这是相关的，因为这些结构对辐射诱导的损伤非常敏感，因此较高的辐射可能与预期的毒性相关。此外，由于复发性疾病而接受多种治疗的患者经常观察到有累积效应。有证据表明，尽量避免这些重要的大脑区域与更好的功能结果相关。我们一致发现，所有这些结构的平均生物效应剂量(BED)都有所下降，尽管我们的结果在统计上并不显著。重要的是,BED的比较是考虑到大多数术后SRS是根据病变大小进行分割的。此外，考虑到脑转移性疾病的空间异质性，对这一发现应谨慎解释。在此时此刻，因为大部分BM位于后颅窝，我们只能推测术前SRS(preSRS)有可能改善这些区域的保护，特别是脑干。我们研究的局限性包括样本量和回顾性。由于缺乏匹配的治疗组，我们小组决定从术前影像学研究中获取数据。报告的NBT剂量-体积比较也有局限性，因为它们对所有脑转移瘤并不具有生物学上的同等性，因为一些SRS治疗后计划的照射时间为1-5分。这阻碍了V10、V12和V14的统计比较。我们的研究提供了广泛的放疗数据，可以支持进一步的临床试验来评估新辅助SRS治疗脑转移瘤的优越性。综上所述，我们的分析表明术前SRS（preSRS）可能与减少辐射相关并发症有关。新辅助SRS与降低DRx、更好的适形轮廓和对正常组织的辐射降低相关。这些发现可能支持使用新辅助SRS治疗脑转移瘤（ Neoadjuvant SRS is associated reduced DRx, better conformality profile and decreased radiation to normal tissue. These findings could support the use of neoadjuvant SRS for the treatment of BMs. ）。新辅助SRS与降低DRx，更好的适形轮廓，以及减少辐射照射到对放射性坏死敏感的大脑结构相关。这些发现可能支持使用新辅助SRS治疗脑转移性疾病。
