海马保护的托姆刀(Tomotherapy)全脑放疗

2021
05/06

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TOMO放疗中心
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对使用分子靶向药物后发生的脑转移也有效。

前言

全脑放疗对于颅内的原发肿瘤及颅内的转移病灶,又或者是小细胞肺癌的全脑预防性照射都是一种有效的治疗手段;全脑放疗甚至在中枢神经系统肿瘤、生殖细胞瘤、儿童髓母细胞瘤等的治疗中都扮演者相当重要的角色。目前儿童及青少年中枢神经系统肿瘤发病率较高,以及包括肺癌、乳腺癌等出现脑转移增加的情况下,全脑放疗的适应症及应用也变得越来越广泛和普遍。


与此同时,颅内部分正常组织受到损伤的风险也相应的增加。射线对海马造成的损害就是一个需要特殊注意的例子。海马组织担当着关于记忆以及空间定位的作用,海马的损伤会对神经认知功能产生的影响,尤其是对短期记忆的影响。


  应用先进的在颅脑放疗的同时保护海马,这就要求我们在保证病变脑组织得到足够治疗剂量的同时降低海马解剖区的受照射剂量。在现代的放疗技术中,螺旋断层放疗(TOMO刀放疗) 等能在海马区形成较低的剂量分布从而达到保护海马的目的,更能做到在不降低颅内病变剂量的前提下有效的保护海马区。同时也有相关的文献及研究证明了海马保护性放疗的风险是可以避免的,美国多中心临床二期研究业已证实这种放疗方法的能够保持记忆力,提高生活质量。


目前在国内,海马保护性放疗仅仅还是处于探索阶段,很少应用于临床病人的放疗。保护海马功能的全脑放疗带来的益处在日本美国已达成共识,已经逐步用于临床病人的放疗,这种方式对病人的记忆力,认知功能的保护,提升生活质量是非常具有价值的。尤其是在儿童及青少年和年轻患者的肿瘤等情况,需要接受全脑放疗时,应积极寻求保护海马功能的全脑放疗。


我们分享了日本岸 和史教授关于脑转移治疗方针的文章,希望能促进大家对海马保护的全脑放疗的了解。



脳転移の治療方針


作者:日本岸 和史


我想叙述我们对脑转移及预防性全脑照射的实施及世界上最先端的情况。我们的方法是使用螺旋断层放疗(Tomotherapy)的一个新的挑战。海马是近期记忆的中枢,也作为脑的干细胞的资源的重要的一部分。


1、预防性全脑照射


关于预防性照射

预防性照射是对未见到明显病灶的部位进行放射性治疗。(既往有过病灶,对于去除病灶后的周围部位进行照射时,不称预防性)。


关于全脑照射

是对脑脊液腔及脑组织作为靶区进行照射的一种方法。但是有可能把颅骨、头皮等不必要的地方包括在照射野内。


关于预防性照射

颅内会出现,在影像学上观察不到病灶,但是已经有转移的可能的情况。主要是局限性小细胞肺癌(肺部病变完全被控之后)的完全缓解后,急性白血病的完全缓解后等。脑转移发病率为30%以上时,预防性照射会很有意义。


预防性全脑照射的一次照射量及照射次数

总剂量通常为2 Gy×15次=30 Gy或3 Gy×10次=30 Gy。

副作用:脱发,脑功能障碍等。


  • 脱发:取决于对头皮发根照射的剂量。

  • 脑功能障碍等:普通的预防性照射时,没有回避海马(近期记忆的中枢)的情况下,30%的人会在早期发生健忘等情况。作为儿童在治疗后的严重问题是会对就学、学习能力等有影响。我们提供以下陈述的“海马保护性全脑照射方法”。海马是维持脑功能及结构的脑干细胞资源的重要部分。



I−A既往的全脑照射法

我们通常进行对穿野或三维照射,靶区以外的正常组织也会有较多的照射(图1)。


图1. 既往照射方法:使用对穿方块野照射。(放射线治疗指南2004)现在还有很多医院使用头盔形及方块野照射进行治疗。


I-B使用螺旋断层放疗(Tomotherapy)进行全脑照射

图2显示根据螺旋断层放疗(Tomotherapy)的全颅照射的线量分布图。可以均匀地照射到脑脊液腔和靶区的脑组织,骨头及皮肤的照射量是很少。对于大多数女性来说头发还是很重要的。


图2. 螺旋断层放疗(Tomotherapy):淡蓝色区域是代表脑脊液腔和脑组织,骨头和皮肤是蓝色(25~15Gy)或者无色(15 Gy)。蓝色的剂量以下的话,通常可以避免脱发。


I-C海马保护性全脑照射(Hippocampussparing PCI : HS-PCI)

海马保护性全脑照射是现在最新的全脑照射方法。此方法是把海马的最大线量限制到10 Gy以下的方法。据报道根据此方法认知障碍的发生率由30%减少到7%。(RTOG美国的放射肿瘤学组织和RTOG和地方临床肿瘤学组织CCOP的临床试验结果,2013年9月美国放射肿瘤学学会年会)。*报告也提到了海马的转移率很低,靶区不包含海马的情况下,对脑转移的危险性并没有影响。*

http://www.rtog.org/News/tabid/72/articleType/ArticleView/articleId/73/Avoidance-of-the-Hippocampus-Is-Shown-to-Preserve-Memory.aspx


关于海马勾画中MRI的作用

因为海马是患者的个体差距比较大的器官,海马的正确勾画需要放射治疗医师正确的MRI读片技术,以及做放射治疗计划需要的CT数据正确融合到MRI的图像融合技术。我们北斗医院放射治疗医师宫本主任,即本人在长期的工作当中熟练地掌握这些技术。但是在熟练的基础上,我们还是会在图像处理当中花很大的功夫。因为干细胞区域不仅是在海马,还存在于侧脑室壁,所以我们相信靶区的勾画越精确,我们提供的治疗质量也会提高。


螺旋断层放疗的卓越性

图3A是使用螺旋断层放疗计划的海马保护性全脑照射的剂量分布图。海马以外的脑组织及脑脊液腔可以均匀地照射,但是海马没有被照射。图4A是使用另一种放射治疗计划系统(Elekta Infinity linear accelerator)的IMRT方法计划出来的海马保护性全脑照射的剂量分布图。虽说是最先端技术,但是后者的计划中还是可以看到35 Gy以上的斑点部分(橙色>35 Gy,红色>37.5 Gy)。此类型斑点是因为过多的剂量分布,会对正常脑组织有影响。


图3B是用螺旋断层放疗计划的海马保护性全脑照射的剂量-体积直方图(DVH)。DVH是显示多少射线剂量,照射到多少%比体积的图。根据螺旋断层放疗做出来的计划当中海马的部分是10Gy以下。颅内和脑脊液腔中也没有剂量特别高的部分。这类计划比起其它计划还是很有优势。


图3A. 使用螺旋断层放疗计划的海马保护性全脑照射的剂量分布图


图3B. 螺旋断层放疗计划的海马保护性全脑照射的剂量-体积直方图(DVH)

最左边的红色是海马剂量,也实现了10 Gy以下的目标。此外螺旋断层放疗还可以限制眼球、耳蜗、视神经等的剂量。也不会像下列其它医院的IMRT,会接受到35 Gy以上的照射。(脑的剂量里包含了海马的剂量)
图4A. 使用Elekta Infinity直线加速器计划IMRT的剂量分布图

出处:Nevelsky A. et al,J Appl Clin Med Phys. 2013 May 6;14(3):4205. doi: 10.1120/jacmp.v14i3.4205.http://www.jacmp.org/index.php/jacmp/article/view/4205/2927
图4B. 使用Elekta Infinity直线加速器计划IMRT的剂量体积直方图

海马剂量有超过10 Gy。脑脊脑脊液腔也存在35 Gy以上的部分。


Q脑转移以外的情况海马保护性照射也有效吗?

A:有效,在2014年 Radiation Oncology杂志上发表文章认为,对原发性脑肿瘤的恶性胶质瘤是有效的。


Ali AN1, et.al. Improved hippocampaldose with reduced margin radiotherapy for glioblastoma multiforme.Radiat Oncol. 2014 Jan 10;9:20. doi:10.1186/1748-717X-9-20.



2、脑的立体定向放射外科/治疗


II-A 脑的立体定向放射治疗

  脑的立体定向放疗是,针对脑的肿瘤部分进行照射治疗的方法。用于转移性脑肿瘤(脑转移)、脑动静脉畸形、原发性脑肿瘤等。

  关于立体定向放疗,固定颅骨后从图像计算出肿瘤位置,直接用放射线达到肿瘤部位,此方法可以尽可能保护到正常脑组织。治疗装备有使用钴60、伽马刀、使用X线、螺旋断层放疗还有X刀等。使用X线的定向照射的费用是固定的(10%负担是62000日元,其它还需要诊疗费等)。


  •  螺旋断层放疗的优点

  • 通常使用X线的定向放射治疗是,IMRT技术可以使用的野数是有限的(一次照射1~130子野左右)。1次20 Gy左右,10次分割治疗的话一次5 Gy,也可以是其范围之内的剂量。由于螺旋断层放疗可以分割成1万以上的子野,可以形成更加精确、更加适形的剂量分布图。

  • 螺旋断层放疗可以一次性对多发肿瘤进行更精确、更适形的剂量分布的照射治疗。通常一到数日就可以完成照射。可在门诊或是住院完成。

  • 伽马刀、X刀都是只能针对一个肿瘤进行治疗,所以多发肿瘤的情况必须要一次一次地进行治疗。


费用

    使用保险的话(正常情况都可以使用),多发转移灶的情况下,分割成几个疗程,如果在保险范围之内的话,定向照射的费用只需要花1个疗程的费用。如果治疗后超过几个月后,新发现转移灶的话,可能会重新订制保险方案。保险范围外是指没有保险的情况(非日本国籍等)。

图5A


图5B


图5C


图5A,B,C. 上图显示的是使用螺旋断层放疗计划对多发脑转移灶进行一次性全部照射时出现的剂量分布。

使用螺旋断层放疗技术,7个病灶也可以同时进行照射。这个计划是对靶区进行50 Gy的照射,但对眼球、晶体、视神经及内耳等严格制定为限制剂量以下的剂量。

A图显示使用螺旋断层放疗,尽管是多发的情况,也可以一次性全病灶照射。



  • 对使用分子靶向药物后发生的脑转移也有效


 多数分子靶向药是很难通过血脑屏障的。长期使用分子靶向药物后,可能会出现单发或多发的脑转移灶。这是一种较新的转移模式。接受分子靶向药物的患者,根据自身情况需要定期检查头部MRI。


  • 定向照射的局限和解决方法


  只有螺旋断层放疗可同时进行预防性全脑照射。包括伽马刀、射波刀、X刀等普通的定向照射方法,原则上同时计划或实施全脑照射是有困难的。

  比如,先使用定向照射进行50 Gy的照射,然后叠加全脑照射30 Gy的话,两个计划之间会产生误差,在病灶周围会出现剂量的重叠,更容易产生严重功能损伤。我们应该避免这类不足。

  多发脑转移或有多发脑转移倾向的肿瘤,有时需要按照定向照射方法,来提前计划预防性的照射。我们提供使用螺旋断层放疗的附加全脑照射的立体定向放射治疗(SRT)。介绍如下。


II-B 定向/全脑一体照射的叠加计划

  使用螺旋断层放疗的立体定向/全脑一体照射是同步进行全脑照射及定向放射线照射的方法。对于多发的肿瘤,跟螺旋断层放疗相同,一次性照射可以给出更精确、更适形的剂量分布。多数情况下在预防性全脑照射(PCI)10次就可以结束,不需要住院。

  外地病人或全身状态不佳的患者可以根据治疗次数考虑住院。



  • 肿瘤控制率比较高的方案有,10天对局部可以照射50 Gy+,对全脑照射30Gy。(图6A、B)这个换算成为一次2 Gy的剂量的话,α/β=2、3、10,局部等于87.5、80、 62.5 Gy,全脑等于37.5、36、32.5 Gy。我们可以按个体化方案制定计划。



图6A、B. 根据螺旋断层放疗作出的定向照射+全脑照射的剂量分布图和剂量体积的DVH。

使用螺旋断层放疗叠加的定向照射50 Gy和开始就把全脑照射30 Gy剂量加在一起的定向/全脑一体照射的计划比起分开照射的情况,更不容易产生误差也不会在肿瘤周围的剂量重叠的地方产生热点剂量。这个定向/全脑一体照射不会影响到眼球、危险器官等。


Q:在定向放射治疗后再计划全脑照射的话,计划也是相同的吗?(SRT后的PCI)

A:如果SRT后进行PCI的话,在定向放疗时肿瘤周边正常组织接受的剂量会叠加在全脑照射的剂量当中,因此照射对脑功能损伤会更严重一些。我们建议开始就该考虑到SRT后的PCI的情况,所以应该去做定向/全脑一体照射(SRT+ PCI)。由于定向放射线治疗后的全脑照射的费用是另算的,所以SRT后的PCI就意味着脑损伤更加严重,加上费用更高等,SRT后的PCI是没有任何好处的组合。

 

Q:因为脑转移病灶是多发性,所以医师建议我做治疗性的全脑照射,一次2Gy,一共40Gy。

A:40 Gy左右的剂量的话,多数情况(除非对放射线敏感性比较高的肿瘤以外),对转移肿瘤的局部控制还是有一定的局限的。应该考虑是否更适合定向/全脑一体照射。

 

Q:定向/全脑一体照射对转移瘤的数量有限制吗?

A:定向/全脑一体照射是优点相对多的方法,但是转移灶的数目及其分布如果太多数或太弥漫性的话,有可能没有意义。弥漫性地分布在一个区域的话也有可能有方法解决,希望治疗的话可以单独跟我们联系。

Q:接受全脑照射后可以接受定向治疗吗?

A:可以。但是比起“定向/全脑一体”的方法,有效性/安全性相对差一些。全脑预防性照射后发生了脑转移的情况下,我们会根据病灶部位提供个体化治疗方案。


II-C.海马保护-定向/全脑一体照射

  这个计划是利用螺旋断层放疗的最大功能一次性进行定向+全脑+海马保护的治疗。有需求的患者可以随时跟我们联系。我们提供精确的照射治疗。


  • 肿瘤控制效果比较高的计划可以在10天治疗期间中,给予病灶局部剂量50 Gy+,全脑剂量30 Gy,海马剂量10 Gy以下。大体肿瘤区域如果换算成一次2 Gy的剂量的话,α/β=2、3、10,局部剂量等于87.5、80、62.5 Gy,以及全脑等于37.5、36、32.5 Gy,跟定向照射没有差距,但是具有全脑照射加上海马得到保护的优点。




图7A、B. 使用螺旋断层放疗的海马保护定向/全脑一体照射的剂量分布图和剂量体积DVH。

(DVH体积单位用cc表示)10 Gy以下的红线是海马,30 Gy的蓝线显示全脑,50 Gy以下的红线是靶区。


本文作者:岸 和史 北海道大野纪念病院副院长


本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
托姆刀,海马,放疗,保护,病灶

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