方法文章

采用内靶区法进行立体定向体部放疗治疗肝转移瘤

14.1K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/57050

⸱

2018年5月8日

 ,  , 
1Department of Radiation Oncology, Taipei Medical University Hospital, 2Department of Radiology, School of Medicine, College of Medicine, Taipei Medical University, 3Taipei Cancer Center, Taipei Medical University, 4Graduate Institute of Biomedical Materials & Tissue Engineering, College of Biomedical Engineering, Taipei Medical University

本文内容

摘要

立体定向体部放疗（SBRT）要求严格的准确性和精确性，以将高剂量辐射分次递送至较小的治疗靶区，从而提高肿瘤控制率并同时降低毒性。本文介绍一种用于肝转移瘤SBRT的无创且临床操作便捷的呼吸运动管理方案。

摘要

由于有效的化疗和寡转移性手术，转移性癌症患者的预后在过去几十年中已得到改善。对于无法手术的患者，局部消融治疗（如立体定向体部放疗，SBRT）能够以最小的毒性实现有效的局部肿瘤控制。由于SBRT具有高度的精确性和准确性，其每次分割所给予的辐射剂量更高，疗效更佳，且照射体积较传统放疗更小。此外，SBRT可在靶病灶与周围正常组织之间实现陡峭的剂量梯度，因此相较于传统放疗，SBRT能提供更有效的肿瘤控制并产生更少的副作用。SBRT目前广泛用于治疗颅内病变（称为立体定向放射外科）；然而，它现在也已用于治疗脊柱和肾上腺转移灶。随着影像引导技术及呼吸运动管理技术的进步，多项研究已探讨了SBRT在治疗随患者呼吸而移动的肺部或肝脏肿瘤中的应用。这些研究结果表明，SBRT在移动性病灶的情况下仍能良好地控制肿瘤。

使用腹部压迫装置（AC）的四维计算机断层扫描（4D-CT）在临床上便于有效管理呼吸运动。由于该方法具有无创性且允许自由呼吸，因此可减少并发症的发生。此外，患者认为该方法使用方便。同时，医生和治疗师也认为该方法相较于其他呼吸运动管理方式更为高效。目前，4D-CT联合腹部压迫装置用于肺部病灶治疗的研究已广泛开展，并逐渐被接受用于肝脏病灶的治疗。然而，针对肝脏病灶使用4D-CT联合腹部压迫装置的治疗方案与肺部病灶的方案有所不同。本文介绍了一种采用4D-CT结合腹部压迫装置治疗肝转移瘤的立体定向体部放疗（SBRT）新方案。

引言

传统上，转移被视为癌症的终末阶段，与不良预后和生存率降低相关。然而，Mountain et al. 在1984年报告称，根据他们20年的经验，如果原发肿瘤病灶在手术时已得到系统性控制，则完全手术切除肺转移灶可获得相对较高的生存率1。Hellman和Weichselbaum于1995年首次提出寡转移概念，即介于局部病变与多发转移性全身疾病之间的一种中间状态，可通过额外的局部治疗实现治愈2,3。在过去几十年中，转移灶的早期检测、治疗寡转移的新外科技术（转移灶切除术）以及有效的化疗显著改善了转移患者的整体预后。肝脏是实体瘤最常见的转移器官之一，对手术可切除的肝寡转移灶进行外科切除可提高患者生存率。对于部分无法手术的患者，推荐采用局部消融方法治疗肝转移灶，包括射频消融、放射性栓塞和放射治疗，以实现必要的局部肿瘤控制3,4,5,6,7。近年来，多项前瞻性和回顾性研究报道，采用立体定向体部放疗（SBRT），也称为立体定向消融放疗，可在可耐受的毒性范围内有效实现肝转移灶的局部控制4,5,8,9。

在患者体位固定和 immobilization 方法、影像获取、整合及向放射治疗系统的传输、呼吸运动管理、高剂量输出和快速放射递送，以及从靶区病灶到周围正常组织的陡峭剂量梯度等方面均取得了显著改进。由于这些技术进步，立体定向体部放疗（SBRT）能够实现高度精确和准确的放射治疗，同时严重毒性反应最小化10,11。呼吸运动管理是 SBRT 的基础，尤其对于肝脏和肺部病灶至关重要。一种无创且临床操作便捷的呼吸管理技术将显著提升 SBRT 作为治疗选择的普及程度。本文详细描述了一种用于肝转移瘤的 SBRT 治疗方案，该方案采用四维计算机断层扫描（4D-CT）结合腹部压迫器（AC），以实现影像引导辅助和肝脏运动管理。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

本研究获得了中国台湾台北医学大学联合机构审查委员会的批准。

1. 立体定向体部放疗（SBRT）会诊

  1. 通过多学科肿瘤委员会会诊，评估患者是否适合接受立体定向体部放疗（SBRT）治疗肝转移瘤。
    注意：肿瘤委员会必须评估患者是否需要局部消融、手术及其他治疗方案。我们的入选标准如下：1）一般状况良好（美国东部肿瘤协作组评分0-1分）的成年患者；2）通过抗癌药物治疗控制原发肿瘤，并且仅在肝脏存在寡转移灶；3）肝内病灶数目≤3个，且最大肿瘤直径≤6 cm；4）肝脏体积（不含大体肿瘤的肝脏组织）大于700 cm3；5）无急性肝炎，或慢性乙型肝炎在稳定抗病毒治疗下得到控制。
  2. 与患者讨论SBRT及其相关风险，并说明SBRT与常规放射治疗之间的差异9,19。

2. CT 模拟

  1. 将患者仰卧位头先进置于检查床上，双臂上举过头。
    1. 使用一个系统（例如，BodyFIX）固定患者。将患者置于个性化的真空负压袋中，并用覆盖 sheet 覆盖患者。
    2. 应用腹部压迫器（AC），并标记AC的压迫深度。
      注意：腹部压控装置会限制患者的呼吸运动，因此部分患者在此过程中可能出现呼吸困难。应通过鼻导管给予氧气补充，以缓解其不适。
    3. 将呼吸追踪传感器放置于胸壁，并监测呼吸波形。
  2. 获取用于放射治疗计划的CT图像。
    1. 选择4D-CT扫描模式，层厚为3 mm。
    2. 进行扫描（120 kV，30 mA），获取患者的前后位（AP）和侧位影像。点击 "开始" 在屏幕和控制面板上。
    3. 确定CT扫描的覆盖范围 "螺旋扫描" 分页并确定4D-CT的扫描范围 "肺门控扫描" 页码
      注意：螺旋扫描的范围应从双肺尖延伸至肝尾侧边界至少5 cm处。肺门门控扫描的范围较螺旋扫描小，应覆盖肝脏，并从肝脏头侧和尾侧边界各延伸3-5 cm。
    4. 监测呼吸波形，直至其稳定持续3分钟。
    5. 注射 100 mL 对比剂（例如，通过18 G静脉导管以4-5 mL/s的速度注入肘前静脉（造影剂：Omnipaque）。
    6. 在注射对比剂后15秒，进行对比增强螺旋CT扫描（120 kV，400 mAs/层）。
    7. 随后，通过点击执行一次非增强4D-CT扫描（120 kV，2,000 mAs/层） "下一个系列".

3. 放射治疗计划

  1. 将CT模拟和诊断扫描的图像导入计划系统。
    注意：诊断影像可能包括正电子发射断层扫描（PET）/PET-CT、磁共振成像或诊断性螺旋CT扫描。
  2. 将转移性肿瘤勾画为大体肿瘤体积，并勾画邻近的危及器官（OARs）。
    1. 选择一个器官（此处为胃），并使用画笔、铅笔， 等等. 在CT图像的每一层中勾画器官轮廓。圈出或定义目标器官。使用 "向上" 和 "向下" 按钮以查看每个图像切片。
      注意：OARs 包括肺、胃、十二指肠、脊髓、肝、小肠、肋骨和肾。
  3. 根据动态追踪图像上观察到的器官运动，勾画肿瘤的内靶区体积（ITV）。在ITV基础上外扩5 mm，得到计划靶区体积（PTV）。
    1. 选择一个器官（此处为胃），并使用画笔、铅笔， 等等. 在CT图像的每一层中勾画器官轮廓。圈出或定义目标器官。使用 "向上" 和 "向下" 按钮以查看每个图像切片。
  4. 对相对较大的肿瘤，向 PTV 处方 48 Gy/3 次或 35 Gy/5 次的放射剂量。
    注意：制定治疗计划时必须考虑危及器官（OARs）的限制条件；如果危及器官的受照剂量在限定范围内，则相对较高的处方剂量可能是可接受的表1).

4. 治疗实施

  1. 通过每日质量保证重新确认辐射束数据，并确保数据处于正常范围内。
  2. 根据患者的姓名、出生日期和身份证号码确认患者身份。将患者置于真空垫中，放置覆盖单，并按照CT模拟部分所述程序固定AC。
  3. 获取4D锥形束CT（CBCT）图像，并调整治疗床，使4D-CBCT图像中获得的目标位置与模拟CT图像中的位置相对应。
    1. 选择4D CBCT模式并确认设置数据。在操作面板上点击 "Go"。
  4. 完成4D CBCT后，将获取的4D CBCT图像载入IGRT系统。左上和右下图像来自CT模拟，用于勾画和治疗计划。右上和左下图像来自每日每次分次治疗前进行的4D CBCT。
    1. 使用软件调整摆位，然后手动调节治疗床上的各个参数。治疗床仅具有X、Y、Z三个线性方向的运动，而系统可进行六个自由度的调整，包括旋转、俯仰和侧倾。因此，技术人员需要协同验证调整结果。
    2. 记录并打印每日调整参数。
      注意：若肿瘤位置在任一自由度上的偏移超过5 mm的容差限值，应重新摆位患者。
  5. 实施放射治疗。确认治疗计划和系统配置，点击“Go”开始治疗。在整个治疗过程中使用实时摄像机监测患者，以确保患者安全。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

SBRT 可通过调强放射治疗（IMRT）（采用 figure-results-1 6束放射线）或容积旋转调强放疗（VMAT）（在机架连续旋转的同时进行剂量递送），以便在一次治疗中覆盖所有靶区，因为单次手术可能无法完全切除所有肿瘤。当手术不可行时，一个典型的立体定向体部放疗（SBRT）治疗方案成功实现了对两个肝转移灶的放疗计划。这两个转移灶的长度分别为3 cm（跨越肝Ⅳ段至Ⅷ段）和4.3 cm（位于肝Ⅷ段），体积分别为13 cm³3 和 22 cm3分别为。处方剂量为50 Gy，分5次完成，射束方向需避开OAR（图1A- C）。复杂的治疗方案由四个部分束弧组成，即 180° 到 50°, 260° 至 50°, 335° 到 35°，以及 50° 到 180° (

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

呼吸引起的肝脏形变和器官运动增加了放射治疗实施的难度，同时也导致靶区勾画（靶区界定）的问题。器官运动管理技术的进步提高了治疗的准确性和精确性，这对于立体定向体部放疗（SBRT）至关重要。目前已有多种图像引导技术和呼吸运动管理系统可供使用。植入标记物（fiducial marker）是常用的靶区定位技术之一。标记物通常为圆柱形金粒，长度为2.5至5 mm，直径为0.8 mm。在病灶附近植入标记物可使基于X射线的图像引导系统实现靶区定位。然而，已有超过>30%的患者报告出现与使用标记物相关的并发症，包括内出血、发热、疼痛、移位和感染。患者对这种侵入性操作的接受度是另一个值得关注的问题12。此外，气流呼吸协调（ABC）和深吸气屏气（DIBH）技术也常用于图像引导放疗；这些非侵入性呼吸控制系统的目的是帮助患者屏住呼吸，从而在放射治疗期间固定靶区。然而，尽管在治疗前会对患者进行训练，但每次分次治疗时间延长、呼吸困难以及个体健康状况等因素限制了ABC和DIBH技术的应用13,14

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

致谢

本研究由台北医学大学医院（106TMUH-NE-02）资助。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
CT 扫描PhilipsBrilliance Big Bore 16 Slice CT, 7387获取用于勾画和计划的 CT 图像
CT 造影剂GE HealthcareOmnipaque 350 mg L/mL增强 CT 图像中的病灶显示
直线加速器ElektaSynergy实施放射治疗
计划系统PinnaclePinnacle 9.8执行放射治疗计划
固定装置：BlueBag BodyFixElekta900 mm x 2325 mm, P10104840固定患者体位
固定装置：BodyFix 覆盖单Elekta2700 mm x 1400 mm, P10102-304固定患者体位
固定装置：BodyFix 腹部压迫器Elekta膈肌控制, P10102-149限制呼吸运动及器官/病灶移动
固定装置：真空泵Elekta真空泵, p2 120V, P10102-110根据患者体型塑形体袋和覆盖单

参考文献

  1. Mountain, C. F., McMurtrey, M. J., Hermes, K. E. Surgery for pulmonary metastasis: a 20-year experience. Ann Thorac Surg. 38 (4), 323-330 (1984).
  2. Hellman, S., Weichselbaum, R. R. Oligometastases. J Clin Oncol. 13 (1), 8-10 (1995).
  3. Weichselbaum, R. R., Hellman, S. Oligometastases revisited. Na. Rev Clin Oncol. 8 (6), 378-382 (2011).
  4. Comito, T., Clerici, E., Tozzi, A., D'Agostino, G. Liver metastases and SBRT: A new paradigm? Rep Pract Oncol Radiother. 20 (6), 464-471 (2015).
  5. Scorsetti, M., Clerici, E., Comito, T. Stereotactic body radiation therapy for liver metastases. J Gastrointest Oncol. 5 (3), 190-197 (2014).
  6. Shady, W., et al. Percutaneous Radiofrequency Ablation of Colorectal Cancer Liver Metastases: Factors Affecting Outcomes--A 10-year Experience at a Single Center. Radiology. 278 (2), 601-611 (2016).
  7. van Hazel, G. A., et al. SIRFLOX: Randomized Phase III Trial Comparing First-Line mFOLFOX6 (Plus or Minus Bevacizumab) Versus mFOLFOX6 (Plus or Minus Bevacizumab) Plus Selective Internal Radiation Therapy in Patients With Metastatic Colorectal Cancer. J Clin Oncol. 34 (15), 1723-1731 (2016).
  8. Salama, J. K., Milano, M. T. Radical irradiation of extracranial oligometastases. J Clin Oncol. 32 (26), 2902-2912 (2014).
  9. Rusthoven, K. E., et al. Multi-institutional phase I/II trial of stereotactic body radiation therapy for liver metastases. J Clin Oncol. 27 (10), 1572-1578 (2009).
  10. Ricardi, U., Badellino, S., Filippi, A. R. Clinical applications of stereotactic radiation therapy for oligometastatic cancer patients: a disease-oriented approach. J Radiat Res. 57 (Suppl 1), i58-i68 (2016).
  11. Wild, A. T., Yamada, Y. Treatment Options in Oligometastatic Disease: Stereotactic Body Radiation Therapy - Focus on Colorectal Cancer. Visc Med. 33 (1), 54-61 (2017).
  12. Gill, S., et al. Patient-reported complications from fiducial marker implantation for prostate image-guided radiotherapy. Br J Radiol. 85 (1015), 1011-1017 (2012).
  13. Eldredge-Hindy, H., et al. Active Breathing Coordinator Reduces Radiation Dose to the Heart and Preserves Local Control in Patients with Left Breast Cancer: Report of a Prospective Trial. Pract Radiat Oncol. 5 (1), 4-10 (2015).
  14. Swanson, T., et al. Six-year experience routinely using moderate deep inspiration breath-hold for the reduction of cardiac dose in left-sided breast irradiation for patients with early-stage or locally advanced breast cancer. Am J Clin Oncol. 36 (1), 24-30 (2013).
  15. Sweeney, R. A., et al. Accuracy and inter-observer variability of 3D versus 4D cone-beam CT based image-guidance in SBRT for lung tumors. Radiat Oncol. 7, 81(2012).
  16. Takahashi, W., et al. Verification of Planning Target Volume Settings in Volumetric Modulated Arc Therapy for Stereotactic Body Radiation Therapy by Using In-Treatment 4-Dimensional Cone Beam Computed Tomography. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 86 (3), 426-431 (2013).
  17. Yeo, U. A., et al. Evaluation of dosimetric misrepresentations from 3D conventional planning of liver SBRT using 4D deformable dose integration. J Appl Clin Med Phys. 15 (6), 4978(2014).
  18. Shinmohigashi, Y., et al. Tumor motion changes in stereotactic body radiotherapy for liver tumors: an evaluation based on four-dimensional cone-beam computed tomography and fiducial markers. Radiat Oncol. 12, 61(2017).
  19. Goodman, B. D., et al. Long-term safety and efficacy of stereotactic body radiation therapy for hepatic oligometastases. Pract Radiat Oncol. 6 (2), 86-95 (2016).
  20. Scorsetti, M., et al. Is stereotactic body radiation therapy an attractive option for unresectable liver metastases? A preliminary report from a phase 2 trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 86 (2), 336-342 (2013).
  21. Andratschke, N. H., et al. Stereotactic radiation therapy for liver metastases: factors affecting local control and survival. Radiat Oncol. 10, 69(2015).
  22. Huang, R., et al. Clinical parameters for predicting radiation-induced liver disease after intrahepatic reirradiation for hepatocellular carcinoma. Radiat Oncol. 11 (89), (2016).
  23. Huang, F., Wu, G., Yang, K. Oligometastasis and oligo-recurrence: more than a mirage. Radiat Oncol. 31 (9), 230(2014).

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表

申请许可

标签

4D CT CT

相关文章