Summary
立体定向体放疗 (SBRT) 需要严格的准确性和精确度, 以提供高辐射剂量每分数到小的治疗量, 以改善肿瘤控制和同时减少毒性。在此, 我们提出了一个无创和临床方便的呼吸运动管理协议 SBRT 肝转移。
Abstract
由于有效的化疗和 oligometastatic 手术, 在过去数十年中, 转移性癌症患者的预后有所改善。对于无法手术的病人, 局部消融治疗, 如立体定向体放射治疗 (SBRT), 可以提供有效的局部肿瘤控制和最小的毒性。由于它的高精度和准确性, SBRT 提供了更高的辐射剂量每分数, 是更有效的, 并针对较小的辐射量比常规放疗。此外, 利用 SBRT 实现了靶向病灶向周围正常组织的陡峭剂量梯度;因此, SBRT 提供更有效的肿瘤控制, 并表现出较少的副作用比常规放疗。使用 SBRT 是普遍的治疗颅内病变 (称为立体定向放射外科);然而, 它现在也被用于治疗脊柱和肾上腺转移。由于在图像引导辅助和呼吸运动管理方面的进步, 一些研究已经研究了使用 SBRT 治疗肺或肝肿瘤, 这是作为一个病人呼吸移动。这些研究的结果表明, SBRT 有利控制肿瘤的运动性病变。
四维计算机断层扫描 (4 维 ct) 与腹部压缩机 (AC) 是临床上方便有效的呼吸运动管理。因为这种方法是无创的, 并允许自由呼吸, 它的使用减少并发症。此外, 病人认为这种方法很方便。此外, 它被认为比其他方法的呼吸运动管理的医生和治疗师。应用4维 CT 和 AC 治疗肺部病变也得到了广泛的研究, 该技术正在获得接受治疗肝损害。然而, 使用4维 CT 的交流治疗肝脏病变的协议与治疗肺部病变的方法不同。在本文中, 我们描述了一个新的协议 SBRT 4 维 CT 和交流治疗肝转移。
Introduction
传统上, 转移被认为是癌症的末期阶段, 与预后和生存率差有关。但是, 山et al。在1984年报告说, 根据他们20年的经验, 完整的手术切除肺转移导致一个相对较高的存活率, 如果主要肿瘤部位是在系统控制的时候, 手术1。赫尔曼和 Weichselbaum 在1995年首次提出 oligometastases, 一个中间阶段之间的局部病变和系统性疾病与 polymetastases, 这可以治愈使用额外的局部治疗2,3。在过去的几十年中, 早期发现转移, 新的手术方法治疗 oligometastases (后) 和有效的化疗改善了预后的转移。肝脏是实体肿瘤最常见的转移器官之一, 肝 oligometastases 的手术切除可以改善生存。局部消融方法, 包括射频消融, radioembolization 和放疗, 为治疗肝转移已建议一些无法手术的病人, 以实现必要的局部肿瘤控制3,4,5,6,7. 在过去几年中, 一些前瞻性和回顾性的研究报告通过立体定向体放疗 (SBRT), 也称为立体定向消融放疗, 对肝转移瘤进行有效的局部肿瘤控制, 可耐受毒性4,5,8,9。
在病人定位和固定化方法方面已经有了改进;图像采集、整合和转移到放疗系统;呼吸运动管理;高剂量输出和快速辐射输送;以及从靶病变到周围正常组织的陡峭剂量梯度。由于这些进展, SBRT 实现高度精确和精确的放射治疗与极小的严重毒性10,11。呼吸运动管理是 SBRT 的基础, 特别是对肝脏和肺部病变。一种无创、临床方便的呼吸管理技术将极大地提高 SBRT 作为治疗方案的普及程度。本文详细介绍了肝转移的 SBRT 协议, 使用四维计算机断层扫描 (4 d-CT) 与腹部压缩机 (AC) 的图像引导帮助和肝脏运动管理。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
本研究获得台北医科大学联合机构评审委员会批准。
1. SBRT 咨询
- 通过咨询多学科肿瘤委员会, 评估 SBRT 治疗肝转移瘤患者的资格。
注意: 需要进行局部消融以及手术和其他治疗选择必须由肿瘤委员会评估。我们的选择标准如下: 1) 具有良好表现状态的成年患者 (东方合作肿瘤组 0-1), 2) 通过抗癌药物控制癌症状态, 仅在肝脏 oligometastases, 3) 肝损害数≤3和最大的肿瘤≤6厘米直径, 4) 肝体积 (肝脏不包括总肿瘤) 大于700厘米3, 5), 没有急性肝炎或慢性乙型肝炎在稳定的抗病毒控制。 - 讨论 SBRT 及其相关的风险以及 SBRT 与常规放疗之间的差异与患者9,19。
2. CT 模拟
-
把病人放在仰卧位, 头先放在沙发上, 手臂放在头上。
- 使用系统 (例如, BodyFIX) 来固定病人。将病人放置在一个个性化的, 真空的减压袋中, 用盖子盖住病人。
- 应用腹部压缩机 (ac), 并标记交流的深度。
注意: AC 限制患者的呼吸运动;因此, 有些病人可能会在这个过程中产生呼吸困难。应提供通过鼻腔插管补充氧气, 以减轻他们的不适。 - 将呼吸跟踪传感器放在胸腔壁上, 并监测呼吸波形。
-
获得放射治疗计划的 CT 图像。
- 选择4维 CT 扫描模式, 3 毫米切片厚度。
- 进行 surview 扫描 (120 伏, 30 mA), 以获得患者的前后 (AP) 和侧面视图。在屏幕和控制面板上单击"转到"。
- 确定 "螺旋扫描" 分页下的 ct 扫描覆盖率, 并在 "肺门扫描" 分页中决定4维 ct 扫描范围。
注: 螺旋扫描的覆盖范围应从肺的顶端延伸到离肝尾缘至少5厘米的距离。肺门扫描的领域, 这是小于螺旋扫描, 应该覆盖肝脏与3-5 厘米延伸从颅和尾部的肝脏。 - 监测呼吸波形, 直到它保持稳定3分钟。
- 注射100毫升造影剂 (例如, 欧乃派克), 速度为4-5 毫升/秒, 通过18克静脉注射导管进入 antecubital 静脉。
- 进行对比螺旋 CT 扫描 (120 kV, 400 mAs/切片), 十五年代后造影注射。
- 随后通过点击 "下一个系列" 进行非对比的4维 CT 扫描 (120 伏, 2000 mAs/切片)。
3. 放疗治疗计划
-
将图像从 CT 模拟和诊断扫描导入计划系统。
注: 诊断图像可能包括正电子发射断层扫描 (pet)/pet-ct, 磁共振图像, 或诊断螺旋 CT 扫描。 -
轮廓转移肿瘤成总肿瘤体积和相邻器官的危险 (桨)。
- 选择一个器官 (这里, 胃) 和使用刷子, 铅笔,等。在 CT 图像的每个切片中对器官进行轮廓。圈或定义感兴趣的器官。使用 "向上" 和 "向下" 按钮查看每个图像切片。
注: 桨叶包括肺部、胃、十二指肠、脊髓、肝脏、小肠、肋骨和肾脏。
- 选择一个器官 (这里, 胃) 和使用刷子, 铅笔,等。在 CT 图像的每个切片中对器官进行轮廓。圈或定义感兴趣的器官。使用 "向上" 和 "向下" 按钮查看每个图像切片。
-
根据动态跟踪图像观察到的器官运动, 对肿瘤的内靶容积 (ITV) 进行轮廓分析。在 ITV 中添加一个5毫米的边距以获得规划目标卷 (PTV)。
- 选择一个器官 (这里, 胃) 和使用刷子, 铅笔,等。在 CT 图像的每个切片中对器官进行轮廓。圈或定义感兴趣的器官。使用 "向上" 和 "向下" 按钮查看每个图像切片。
- 为相对较大的肿瘤, 在五个馏分中规定辐射剂量为48至三分或 35 PTV。
注: 治疗计划必须考虑因桨而造成的限制;如果桨的辐射剂量在约束范围内 (表 1), 则相对较高的处方剂量是可以接受的。
4. 治疗分娩
- 使用每日质量保证确认辐射光束数据, 确保数据在正常范围内。
- 使用病人的姓名、出生日期和身份证识别病人。将病人放置在真空袋中, 放置盖板, 并根据 CT 模拟部分所描述的程序固定 AC。
-
获取4D 锥束 CT (总站) 图像, 调整沙发, 使其与在模拟 CT 图像上获得的4维总站图像的目标位置相关联。
- 选择4D 总站模式并确认安装数据。单击面板上的"转到" 。
-
4D 总站后, 将获得的4D 总站图像加载到 IGRT 系统中。左上、右下图像均由 CT 模拟作为轮廓和治疗计划。右上角和下左图像来自4D 总站, 每天在每个分数之前执行。
- 使用软件调整设置。然后, 手动调整沙发上的每个参数。沙发在 X、Y 和 Z 轴上只有3直线运动, 而系统在6中可以调整, 包括旋转、俯仰和滚动。因此, 技术员需要证实调整。
- 记录和打印每日调整的参数。
注: 如果肿瘤位置在任何一个六轴上超过5毫米的公差限制, 病人应重新定位。
- 提供放射治疗。确认处理计划和系统配置。单击 "转到" 开始治疗。在整个治疗过程中用实时摄像头监控病人, 以确保病人的安全。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
SBRT 可以通过强调制放疗 (IMRT) (与6辐射束) 或容积式电弧放疗 (VMAT) (连续剂量传递和龙门旋转) 来覆盖所有目标的单一治疗, 因为单一的手术可能
不能达到切除所有肿瘤的效果。有代表性的 SBRT 治疗计划表明, 手术不可行时两种肝转移瘤的放疗计划成功。两个转移肿瘤的长度为 3cm (从段4到段 8) 和4.3 厘米 (段 8), 其体积分别为13厘米3和22厘米3。所规定的剂量为5个分数的 50, 而光束被定向以避免桨 (图 1A-c)。复杂的处理计划包括四部分光束弧, 即180°到 50°, 260°到 50°, 335° 35°, 50°到 180° (图 1D)。剂量容积直方图显示了肿瘤的覆盖范围, 100% 的 PTVs 的体积由 > 95% 所规定的剂量;桨的辐射剂量在约束范围内 (图 2)。
| 3分数 | 5分数 | |
| 覆盖 | ||
| PTV | D105% < 15% | |
| V100% ≥95% | ||
| 桨 | ||
| 正常肝脏容量12 | > 700 厘米3 at < 15 | 平均 < 15 |
| 胃、十二指肠、小肠 | D 3 厘米3 at < 21 | D 0.5 厘米3 at < 32 |
| 两个肾脏 | V 15 < 35% | 平均 < 12Gy |
| 脊髓 | D 1 厘米3 at < 18 | D 0.5 厘米3 at < 28 |
| 心 | D 1 厘米3 at < 30 | V 32 < 15 cm3 |
| 两肺 | V 12.4 到 < 1000 cm3 | V 11.4 到 < 1000 cm3 |
| 肋 | D 30 厘米3 at < 30 | 零 |
表 1: 建议的风险器官剂量限制 (桨).PTV: 计划目标量。桨: 有危险的器官。1总肝脏体积-累计总肿瘤体积。2建议正常肝脏容积为 > 700 厘米3。
图 1:剂量分布 (-c) 和波束方向 (D)。紫色和淡蓝色线条指示计划目标卷, 而黄色和粉红色的线条分别表示50和 30 (-c)。请单击此处查看此图的较大版本.
图 2:剂量-体积直方图.规划目标卷 (PTV) 1 和 PTV2 是彩色的紫色和浅蓝色。危险器官包括正常肝脏 (橙色), 肋骨 (淡粉色), 心脏 (黄色), 左肺 (荧光绿色), 右肺 (粉红色) 和脊髓 (蓝色)。请单击此处查看此图的较大版本.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
呼吸引起的肝畸形和器官运动导致了与辐射传递有关的困难, 以及轮廓 (目标划定) 问题。对器官运动管理技术的改进提高了治疗的准确性和精确度, 这对 SBRT 是至关重要的。目前有几种图像引导技术和呼吸运动管理系统。基准标记植入是目标定位的常用技术。基准标记通常是圆柱形的金籽, 长度为2.5 到5毫米, 直径为0.8 毫米. 在病变附近植入一个基准标记, 使基于 X 射线的图像引导系统能够定位目标。然而, 在 > 30% 的患者中, 使用基准标记 (包括内出血、发热、疼痛、脱位和感染) 的并发症已被报道。患者接受侵入性手术是另一项关注事项12。此外, 空气呼吸协调 (ABC) 和深灵感呼吸保持 (DIBH) 技术经常用于图像引导放疗;这些无创的呼吸控制系统旨在帮助患者屏住呼吸, 从而在放射治疗中使靶固定。尽管在治疗前进行了耐心训练, 但是, 每一个分数的长期治疗时间、呼吸困难和个别的医疗状况限制了 ABC 和 DIBH13、14的使用。
用 AC 进行肺 SBRT 的呼吸相关 ct 和4维 ct 辅助扫描的准确性已被广泛证明15,16。最近的几项研究讨论了这种技术在呼吸相关肝运动中的应用。高桥et al。建议4维 CT 扫描与 AC 实现实质性的呼吸运动管理, 并减少 PTV 边缘 < 5 毫米16。此外, 4 维 CT 积分的肝脏 SBRT 剂量评价已被处理17。Shimohigashi et al。最近报道, 4 d-CT 与 AC 准确地代表肿瘤运动在 SBRT18期间。使用4维 CT 的交流比其他呼吸运动管理技术更有利, 因为该技术是无创的, 并允许自由呼吸。此外, 病人认为这项技术比其他管理技术更方便。医生和治疗师也可能受益于这种技术, 因为它创造了一个方便的工作流程。最近的一些研究报告说, 使用4维 CT 作为一种呼吸管理技术在肝转移 SBRT 期间19,20,21。患者不需要屏住呼吸时, 4 d-CT 与 AC 使用 (不像在病人训练时, DIBH 或 ABC 使用);因此, 4 d-CT 的交流被认为是方便的, 因此通常用于 SBRT 肺和肝脏。然而, 还应强调的是, 在肝脏运动管理中, 4 维 CT 的交流与治疗肺部病变的方法不同。
首先, 虽然规划 ct 扫描的图像质量仍未像 ct 扫描那样高, 但我们仍然建议对比 ct 能够精确地进行肿瘤的轮廓。与肺 SBRT 不同的是, 肺部病变可以很容易地与正常的肺组织区别于肺部 CT 图像。然而, 在 noncontrasted 肝脏图像中, 正常和恶性组织不能很容易区分。第二, 每日4维总站在治疗前对肿瘤部位进行验证, 对于显著提高 intrafractional 准确性至关重要;PTV 边距的3毫米以前被认为是足够的每日4维总站扫描 (尽管我们仍然遵守5毫米的 PTV 保证金标准)18。第三, 慢速 ct 扫描或电影 ct 扫描应在自由呼吸下进行。4维 CT 动态跟踪图像的各个阶段的肿瘤可作为 ITV 的肿瘤运动, 而交流限制器官运动以减少照射量。此外, 应评估肺的辐射剂量。靠近隔膜的肝脏病变可导致肺部辐射剂量增加。放射性肺炎是常见的并发症;然而, i. 级放射性肺炎通常无症状。对整个肺的剂量限制和 CT 扫描不应忽视。
从历史上看, 常规放疗对肝癌的治疗效果极低。然而, 肝脏对辐射剂量的耐受性相对较低, 辐射诱发肝病 (RILD) 可能是致命的。虽然一些研究提出了预防肝细胞癌放疗中 RILD 的预处理评价22, 但使用常规放疗治疗肝脏病变必须谨慎。SBRT 提供改进的肿瘤控制与极小的严重并发症;然而, 只有少数研究报告的风险评估, 以防止 RILD, 同时使用 SBRT 治疗肝转移。此外, 对于接受 SBRT 肝转移瘤患者的资格标准还没有明确定义, 尽管一些研究报告了一些常见的标准4,5。我们的选择标准如下: 1) 具有良好表现状态的成年患者 (东方合作肿瘤组 0-1), 2) 通过抗癌药物控制癌症状态, 仅在肝脏 oligometastases, 3) 肝损害数≤3和最大的肿瘤≤6厘米直径, 4) 肝体积 (肝脏不包括总肿瘤) 大于700厘米3, 5), 没有急性肝炎或慢性乙型肝炎在稳定的抗病毒控制。原癌的组织病理学不需要仅限于结肠、乳房和肺部, 但这些部位是首选。在拟议的议定书中需要进行多学科的肿瘤委员会讨论, 而行动应是第一个选择。其他局部消融疗法可以由肿瘤委员会讨论, 最后的治疗是根据病人的决定。
虽然局部消融包括 SBRT 可以实现局部肿瘤控制和使用 4 d-CT 的 AC 可以促进运动控制, 生存和无进展间隔严重依赖化疗的抗癌作用, 靶向治疗, 或其他系统药物。换言之, 如果没有适当的系统控制, 即使是最合适的局部消融治疗也不会提供任何整体的好处。因此, 回顾全身疗法的效果有助于选择局部消融治疗。此外, oligometastases 控制与无进展生存或整体生存之间的相关性仍需进一步调查。不同的因素, 如 oligometastases 的位置和数量, 原癌的病理组织学, 或治疗-天真的病人, 可能会对结局23产生影响。尽管有上述限制, SBRT, 这是无创的, 并在临床上方便, 作为 4 d-CT 与 AC 呼吸运动管理, 提供了相当大的局部消融作用的肝转移。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
作者没有披露。
Acknowledgments
这项研究得到台北医科大学医院 (106 tmuh-02) 的支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CT scan | Philips | Brilliance Big Bore 16 Slice CT, 7387 | Acquire CT images for contouring and planning |
| CT contrast | GE Healthcare | Omnipaque 350 mg L/mL | Enhence lesion in CT images |
| Linear accelerator | Elekta | Synergy | Deliver radiotherapy |
| Palnning system | Pinnacle | Pinnacle 9.8 | Implement radiotherapy planning |
| Immobilization: BlueBag BodyFix | Elekta | 900 mm x 2325 mm, P10104840 | Immobilize the patient |
| Immobilization: BodyFix Cover sheet | Elekta | 2700 mm x 1400 mm, P10102-304 | Immobilize the patient |
| Immobilization: BodyFix abdominal compressor | Elekta | diaphragm control, P10102-149 | Restrict breath motion and organ/lesion motion |
| Immobilization: vacuum pump | Elekta | vacuum pump, p2 120V, P10102-110 | Shape body bag and cover sheet according to the patient |
References
- 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).
- Hellman, S., Weichselbaum, R. R. Oligometastases. J Clin Oncol. 13 (1), 8-10 (1995).
- Weichselbaum, R. R., Hellman, S. Oligometastases revisited. Na. Rev Clin Oncol. 8 (6), 378-382 (2011).
- 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).
- Scorsetti, M., Clerici, E., Comito, T. Stereotactic body radiation therapy for liver metastases. J Gastrointest Oncol. 5 (3), 190-197 (2014).
- 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).
- 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).
- Salama, J. K., Milano, M. T. Radical irradiation of extracranial oligometastases. J Clin Oncol. 32 (26), 2902-2912 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gill, S., et al. Patient-reported complications from fiducial marker implantation for prostate image-guided radiotherapy. Br J Radiol. 85 (1015), 1011-1017 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Andratschke, N. H., et al. Stereotactic radiation therapy for liver metastases: factors affecting local control and survival. Radiat Oncol. 10, 69 (2015).
- Huang, R., et al. Clinical parameters for predicting radiation-induced liver disease after intrahepatic reirradiation for hepatocellular carcinoma. Radiat Oncol. 11 (89), (2016).
- Huang, F., Wu, G., Yang, K. Oligometastasis and oligo-recurrence: more than a mirage. Radiat Oncol. 31 (9), 230 (2014).
