立体定向体部放疗（SBRT）是一种图像引导下的消融性放射治疗，适用于对化疗或常规放疗不敏感的肿瘤病灶。配备机械臂的Cyberknife SBRT系统利用先进的靶区定位技术，可递送高分次剂量的放射线，有效灭活肿瘤靶区。本文将探讨SBRT在妇科肿瘤治疗中的新应用。
本文内容
摘要
摘要
立体定向体部放射治疗（SBRT）的特点在于需要更严格的患者固定，需考虑呼吸运动的影响，进行复杂的治疗计划设计，使用机载影像引导，并以较少次数的消融性放射剂量对通常对化疗和常规放疗不敏感的肿瘤靶区进行治疗。SBRT具有陡峭的剂量跌落梯度，使得可采用狭窄的“笔形束”照射野，将消融性放射治疗浓缩在1至3次治疗中完成。
临床医生必须认识到，立体定向体部放疗（SBRT）存在更高的正常组织损伤风险以及肿瘤定位遗漏的可能性。上述两种风险均需通过固定肿瘤靶区和实施高精度治疗递送来加以解决。目前已采用带定位索引的定制泡沫模具、真空负压袋或带有与患者无关的腹部压迫装置的体位固定模体来实现肿瘤靶区的固定1-3。由于呼吸导致的分次内肿瘤运动，现在可通过患者响应性屏气技术4、患者口腔装置主动呼吸协调5、呼吸相关性计算机断层扫描6，或对植入于移动肿瘤内部及周围标记物进行影像引导追踪等方法加以减少7-9。Cyberknife 系统（Accuray [Sunnyvale, CA]）采用安装在工业机器人手臂上的放射线直线加速器，通过摄像头追踪贴合于患者体表背心上的发光二极管（LED）阵列，精确跟随患者的呼吸运动10。通过运动追踪可显著缩小放疗边界，最终实现更小的计划靶区体积，并以亚毫米级精度进行照射11-13。
采用立体定向体部放疗（SBRT）治疗的肿瘤靶区由多个汇聚且高度准直的射线束进行照射。由此产生的肿瘤靶区剂量-体积直方图呈现出更明显的辐射“肩部”，表明靶区高剂量覆盖比例较高，同时具有较小的高剂量“尾部”。因此，SBRT中更高的靶区适形度是以降低剂量均匀性为代价的。这可能对SBRT靶区内后续的肿瘤控制以及邻近危险器官的正常组织耐受性均产生影响。由于SBRT具有剂量迅速跌落的特性，当肿瘤靶区未能被充分识别或SBRT剂量边界设定不足时，可能存在隐匿性病灶逃逸消融性辐射剂量的风险。7,8 将临床靶区（CTV）外扩0.5 cm，从而形成更大的计划靶区（PTV），可在不造成过度正常组织损伤的前提下提高靶区控制率。通过整合2-[18F]氟-2-脱氧-D-葡萄糖（18F-FDG）正电子发射断层扫描（PET），可进一步降低地理性遗漏的概率。8 在SBRT治疗计划中使用18F-FDG PET/CT仅是探索妇科肿瘤新型影像学靶向分子标志物的初步尝试。
方案
1. 立体定向射波刀放射外科会诊
- 描述 Cyberknife 放射外科治疗。 Cyberknife 放射外科治疗采用安装在工业机械臂上的直线加速器，该机械臂类似于用于制造汽车的设备。在治疗过程中，机械臂带动直线加速器在患者周围三维空间内移动，并在多个治疗“停靠点”进行射线照射。治疗期间会获取正交平面 X 射线图像，以确认患者处于正确的治疗位置。由于射线照射不受限于二维平面，该系统能够更精确地将高剂量辐射集中于肿瘤靶区，同时最大限度减少对关键皮肤及内脏器官结构的辐射剂量。
- 讨论 Cyberknife 放射外科治疗的风险。 Cyberknife 放射外科治疗可能导致皮肤轻微变黑或发红、疲劳、偶发性恶心或腹泻、罕见的内脏器官损伤、肌肉、神经及骨骼损伤，以及极低概率的继发性癌症风险。
2. 立体定向射波刀放射外科标记物置入
- 描述标志物的放置。 接受治疗的持续性或复发性妇科癌症女性患者需进行手术或CT引导下的放置 至少三个 单个1.6 × 3 mm金质软组织标记物（大小约如米粒），置于肿瘤靶区内部或附近。既往手术时放置的外科夹因密度不足，无法用作放射外科标记物。由于密度差异，外科夹不会干扰放射外科的靶向定位。
- 标记定位标记相对于放射外科靶点的位置。 定位标记物应置于放射外科靶区周围不同组织深度处，且彼此间隔需达到2厘米或以上。定位标记物应位于距离靶区4至6厘米的范围内。
3. 立体定向射波刀放射外科治疗计划
- 讨论放射外科治疗计划。 在放置标记物至少一周后（以确保组织愈合并最小化标记物移动），患者将接受CT引导下的SBRT治疗模拟。在本项目中，采用双针定位的真空负压袋式盆腔固定装置。
- 说明患者在治疗床中的体位。 女性患者在Cyberknife放射外科专用的平面治疗床上采取仰卧位进行治疗。
- 讨论靶区及患者的固定措施。 患者可使用真空负压袋进行固定，以减少放疗过程中分次内的移动。固定完成后，女性患者接受无对比剂的连续轴向高分辨率CT成像（螺距1至1，层厚1.0 mm，电压120 kVp，电流450 mAs）。
- 讨论高级影像技术在靶区定位中的应用。 CT成像后，女性患者应优先在相同的SBRT治疗体位下接受常规18F-FDG PET/CT成像。也可选择接受常规增强盆腔磁共振成像。
- 描述影像配准在放射外科治疗计划中的应用。 高分辨率CT与18F-FDG PET/CT图像将被导入MultiPlan 3.5.2治疗计划系统（Accuray），用于逆向放射治疗计划设计。
- 描述多学科团队在放射外科治疗计划中的协作。 在制定治疗计划时，由放射肿瘤学家和妇科肿瘤学家共同勾画肿瘤靶区的临床靶体积（CTV）。其他处于风险中的病灶组织也被勾画并纳入CTV。邻近的正常组织结构，如小肠、直肠、膀胱、肝脏、肾脏、肺、双侧近端股骨、阴道及骶神经根，由放射肿瘤学家进行勾画。
- 描述放射剂量处方。 所选放射剂量处方为3次×800 cGy = 2400 cGy（通常覆盖至70%等剂量线）。按200 cGy生物等效剂量计算，假设肿瘤的“α/β”比值为10，则该处方剂量可提供近6170 cGy的生物效应剂量。SBRT直线加速器发出的射线可通过12个固定钨制圆形准直器（5至60 mm）之一，或通过钨铜合金制成的六边形分段IRIS准直器进行准直。14 正常器官对辐射具有一定的耐受限度，消融性立体定向放射外科中用于正常组织限制的剂量-体积直方图参数列于表1中。
4. 立体定向射波刀放射外科治疗实施
- 进行横断面图像验证。 在Cyberknife SBRT治疗期间，通过正交平面X射线成像追踪软组织标记物（或在某些情况下追踪刚性解剖标志，如颅内病变的颅骨和脊柱病变的脊柱），并由目标定位系统（TLS）子系统确认其位于预期的目标位置。
- 验证目标定位。 参考标记物在三个至六个自由度（即 x、y、z、俯仰、滚动和偏航）中被追踪。地面激光扫描仪（TLS）生成的图像会自动配准，并与基于初始治疗计划 CT 扫描生成的数字重建放射影像（DRR）进行比较。
- 验证目标定位。 如果自动配准结果显示，任一自由度（x、y、z、俯仰、横滚和偏航）下的标记物位移超出预设容差范围，则治疗将自动暂停，并进行患者重新摆位。
- 考虑目标运动。 利用Synchrony呼吸追踪子系统（Synchrony）对随呼吸运动而移动的靶区进行治疗。系统通过安装在治疗室内的摄像头，持续追踪患者呼吸模式（即获取体表位置数据），其方法是在患者胸壁周围的背心上固定发光二极管（LED）。10 结合通过平面间X射线获得的基准标记位置信息（内部位置数据），Synchrony系统建立外部数据与内部数据之间的相关性模型。该相关性模型使机械臂能够在所有治疗射束输送过程中，实时追踪靶区因呼吸而产生的任何运动。
- 治疗可能涉及机械臂的100至150个可实施治疗位置。治疗时间可能持续30至90分钟。
5. 代表性结果
立体定向体部放射治疗（SBRT）可能涉及多个独立的放射线束（蓝色矢量），所有射束均汇聚于单个或多个紧密关联的临床放疗靶区，如图1A所示。一个典型的优质放射外科治疗计划可实现可执行的SBRT治疗，具有较高的辐射剂量对肿瘤靶区的覆盖度以及良好的靶区适形性。图1B-D显示，使用131条射束在42分钟内治疗了一例对化疗耐药的卵巢癌骨盆复发靶区。处方剂量设定在80%等剂量线，实现了100%的临床靶区体积覆盖，适形指数为1.94，总剂量为2400 cGy，分3次每日照射，每次800 cGy。临床靶区（红色）以及直肠（棕色）、膀胱（黄色）、小肠（浅蓝色）、骶神经（黄褐色）和髋关节（橙色）等关键结构的剂量-体积直方图如图2所示。
图1. 点击此处查看高清大图。
图 2. 临床靶区（红色）以及直肠（棕色）、膀胱（黄色）、小肠（浅蓝色）、骶神经（黄褐色）和髋关节（橙色）等关键结构的剂量-体积直方图。
讨论
早期SBRT的良好疗效已推动了放射外科在治疗持续性或复发性妇科癌症中的临床研究7, 8, 15。目前数据仍在探讨SBRT引起的放射生物学效应及其导致的细胞死亡方式。一些小型临床研究表明，SBRT提供的消融性辐射剂量可实现超过90%的靶向疾病控制率。与常规放疗不同，将SBRT与放射增敏剂及细胞毒性/细胞抑制性化疗药物联合应用仍具挑战性。通过扩大计划靶区范围以及整合18F-FDG PET/CT图像，肿瘤靶向性得到提升，从而改善了临床疗效。尽管迫切需要探索其他高精度递增剂量放疗的递送方法，但SBRT是否能提供与低剂量率和高剂量率近距离放疗相当的治疗效果仍有待确定。事实上，近距离放疗是目前在妇科肿瘤靶区实现放疗剂量递增更为常用且经过验证的技术。因此，在解读现有SBRT治疗妇科癌症的数据时，保持热情与谨慎均属必要。
披露
我们（CAK、JMB、RD）没有需要披露的内容。
致谢
本研究由凯斯综合癌症中心（P30 CA43703）资助。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 射波刀系统 | Accuray |
参考文献
- Sherouse, G., Bourland, J., Reynolds, K. Virtual simulation in the clinical setting: some practical considerations. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 19, 1059-1065 (1990).
- Dickesn, C. Personalized fixation using a vacuum consolidation technique. Br. J. Radiol. 54, 257-258 (1981).
- Wunderink, W. Reduction of respiratory liver tumor motion by abdominal compression in stereotactic body frame, analyzed by tracking fiducial markers implanted in liver. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 71, 907-915 (2008).
- Mageras, G., Yorke, E. Deep inspiration breath hold and respiratory gating strategies for reducing organ motion in radiation treatments. Semin. Radiat. Oncol. 14, 65-75 (2004).
- Wong, J., Sharpe, M., Jaffray, D. The use of active breathing control (ABC) to reduce margin for breathing motion. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 44, 911-919 (1999).
- Ford, E., Mageras, G., Yorke, E. Respiration-correlated spiral CT: a method of measuring respiratory-induced anatomic motion for radiation treatment planning. Med. Phys. 30, 88-97 (2003).
- Kunos, C. Cyberknife radiosurgery for squamous cell carcinoma of the vulva after prior pelvic radiation therapy. Technol. Cancer Res. Treat. 7, 375-380 (2008).
- Kunos, C. Stereotactic body radiosurgery for pelvic relapse of gynecologic malignancies. Technol. Cancer Res. Treat. 8, 393-400 (2009).
- Kilby, W., Dooley, J., Kuduvalli, G., Sayeh, S., Maurer, C. The Cyberknife robotic radiosurgery system in 2010. Technol. Cancer Res. Treat. 9, 431-438 (2010).
- Ozhasoglu, C. Synchrony – Cyberknife Respiratory Compensation Technology. Med. Dosimetry. 33, 117-123 (2008).
- Hoogeman, M. Clinical Accuracy of the Respiratory Tumor Tracking System of the Cyberknife: Assessment By Analysis of Log Files. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 74, 297-303 (2009).
- Antypas, C., Pantelis, E. Performance evaluation of a CyberKnife G4 image-guided robotic stereotactic radiosurgery system. Phys. Med. Biol. 53, 4697-4718 (2008).
- Wilcox, E., Daskalov, G. Evaluation of GAFCHROMIC EBT film for Cyberknife dosimetry. Med. Phys. 34, 1967-1974 (2007).
- Echner, G. The design, physical properties and clinical utility of an iris collimator for robotic radiosurgery. Phys. Med. Biol. 54, 5359-5380 (2009).
- Choi, C. Image-guided stereotactic body radiation therapy in patients with isolated para-aortic lymph node metastases from uterine cervical and corpus cancer. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 74, 147-153 (2009).
重印与许可
