文献快递定义颅骨外形轮廓对ICON型

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《ActaNeurochirurgica(Wien)》杂志年6月18日在线发表法国和瑞士的LeroyHA,TuleascaC,ZeverinoM,等撰写的《定义颅骨外形轮廓对ICON型Leksll伽玛刀治疗计划的影响。ImpactoftheskullcontourdefinitiononLeksellGammaKnife?Icon?radiosurgerytreatmentplanning.》(doi:10./s---8.)。简介:伽玛刀(GammaKnife)计划软件(瑞典ElektaInstrumentsAB公司,TMR10)提供了两种定义颅骨体积的方法,“旧的”方法使用(仍在一些中心进行的)手工测量,新的方法使用基于图像的颅骨轮廓。我们的目的是评估对同一患者连续使用上述两种技术进行剂量传递照射计算的潜在变化。在50多年来,立体定向放射外科(SRS)应用的(瑞典ElektaInstrumentsAB公司生产的LGK)Leksell伽玛刀,一直是神经外科设备的一部分。通过这段时间框架,技术的进步,包括高分辨率MRI和CT扫描的普遍应用用,提高了LGK治疗计划的靶区清晰度和准确性。技术的发展,包括自Perxion型LGK出现后的先进自动化步骤,也降低了一些治疗过程的并发症的发生率,例如,在良性肿瘤,如前庭神经鞘瘤,的情况下,面瘫的风险几乎变成零。定义颅骨外形轮廓是剂量测量计划的关键步骤之一,因为它被算法用来计算射线束从外部进入患者头部时的衰减。伽玛刀计划软件(瑞典ElektaInstrumentsAB公司,TMR10)提供了两种定义颅骨体积的方法,“旧的”方法使用(现在仍在一些中心进行的)手工测量,新的方法使用基于图像定义颅骨外形轮廓。我们的目的是比较上述两种技术之间治疗参数的潜在变化。新的算法允许基于图像的颅骨轮廓定义已经在最新治疗计划工作流程可以获得。前者是作为手工定义颅骨轮廓的一种替代方法而开发的,手工定义颅骨轮廓使用放置在立体定向头架上的专用的塑料球形颅骨测量仪(plasticsphericalskullscalinginstrument),并使用尺子确定个体患者的颅骨外形轮廓。由于使用基于图像的等高线来定义颅骨轮廓更为准确,我们假设它应该是剂量学计划的首选。然而,更确切地说,有关颅骨定义的改变可能如何影响剂量照射及其进一步的放射生物学后果这一主题的数据很少。事实上,由于40多年来收集的临床数据都是基于人工头颅测量仪计算的照射剂量,切换到基于图像的技术可能会影响照射的辐射剂量,最终会影响到SRS治疗后的肿瘤控制和相关并发症发生率。本研究评估了两种可能的颅骨体积定义在使用IconTM型LGK和最新的TMR10算法时对最终剂量学的影响。这是在持续使用人工测量40多年后,第一次试图评估治疗射线的开启时间,并最终对放射生物学的影响。在这种背景下,可以假定人工和CT测量的剂量计划是相同的。在这里,我们的主要研究重点是射线开启的时长(beam-ontime),且根据最近发表的使用GKRS对该参数的研究。材料与方法:我们纳入了年7月至年1医院(LausanneUniversityHospital,Switzerland,)接受伽玛刀放射外科(GKRS)治疗的50例患者,这些患者被分为四组:凸面靶区(convexitytargets)(n=18)、深部靶区(deep-seatedtargets)(n=13)、前庭神经鞘瘤(n=11)和三叉神经痛(n=8)。采用2种定义颅骨的技术连续执行每个规划。根据两种定义颅骨的技术的不同,我们对每次治疗记录射线开启的时长(beam-ontime)(分钟min)、靶区体积覆盖率(%)、处方等剂量体积(cm3)和距离最近的危及器官的最大受照剂量(Gy)。对所有患者基于图像的头颅外形轮廓定义是使用基于标准的窗宽窗位的CT扫描断层。结果:人工测量和基于图像轮廓的射线开启的时长(beam-ontime)的中位数差(mediandifference)为+0.45分钟(min)(IQR0.2-0.6);具有显著的统计学意义(p0.),对应于在使用基于图像的外形轮廓定义时,每次治疗增加1.28%的射线开启的时长(beam-ontime)。靶区位置与射线开启的时长(beam-ontime)的变化无关(p=0.15)。在靶区体积覆盖率(p=0.13)、处方等剂量体积(p=0.2)和危及器官的最大受照剂量(p=0.85)方面,两种定义颅骨外形轮廓的技术无统计学上的差异。讨论:我们目前的研究系列,是唯一使用最新的ICON型Leksell伽玛刀(LGK)和GammaPlan11版来评估此类剂量学参数的研究系列,定义颅骨外形轮廓的方式极大地影响射线开启的时长。使用最新的基于图像的定义颅骨轮廓,中位射线开启的时长显著增加了0.45分钟,相应的中位治疗过程延长了1.28%。这一点已得到承认,但病人的剂量计划没有任何改变,两种测量技术之间的比较仍然是相同的。我们将这种显著增加的射线开启时长归因于系统差异,而不是依赖用户的变化(user-dependentvariation)。事实上,用基于图像的轮廓来定义颅骨的方法并不意味着用户的输入(除了选择CT或MRI参考图像),而人工测量是需要用户输入的。用手工技术,用一个钝的探棒去触碰头皮,以便提供测量。只需要多花一点对头皮施加压力,以测量头皮是否变薄。这会给出一个较小的轮廓,从而与(没有人工压痕的)会使头皮外形轮廓变大的CT扫描的测量相比,需要较短的射线开启的时长以照射一定的辐射剂量。对头皮较厚和在例如,老年病患头皮变薄,尤其是秃顶的,几乎不存在头皮(non-existent)的人,两种技术之间的差距将会较大。之前使用Perfexion?和4C?型LGK设备的研究,如Xu等人的研究,报告了两种颅骨轮廓界定技术类似的差异范围(2.5%)。、Kobayashi等人的[6]团队也得出过同样的结果(2%)。Rojas-Villabona等人也报告用CT扫描得到头部轮廓,射线开启的照射时长(BOT)增加1.45%。当我们使用TMR10,我们可以假设射线开启的照射时长的增加,只是由于不同的头部颅骨测量方法所致。TMR10算法考虑到整个颅骨体积是由同样的密度的水组成,因为它是一种基于水的算法。如果颅骨体积较大,则算法考虑到在颅骨表面和治疗靶点之间的辐射衰减,会计算出较长的射线开启的时长。因此,人们可能会认为与手工颅骨测量相比,使用新得到的基于图像的轮廓得出的“额外的”射线开启的时长可能会增加总的照射剂量。更重要的是,射线开启时长的变化可能会潜在地影响所期望的放射生物学效应,就如Jones和Hopewell所明确的(stipulate)效果。在目前的研究中,我们发现,当使用两种不同方法定义颅骨测量时,尽管保持相同的剂量计划,对于一个特发性三叉神经痛患者,使用一个4mm的靶点,在%等剂量线接受90Gy,治疗时长增加0.6min,相对于2Gy的额外剂量。这表示脑干受最大照剂量增加0.2Gy。在另一个例子中,前庭神经鞘瘤III级伴有有效听力的患者接受治疗,使用在50%等剂量线上受照12Gy,利用14个靶点照射(图3)。随着治疗时间增加0.8分钟,这进一步对应于0.3Gy的额外照射。随着治疗时长的增加,人们认为生物有效剂量(BED)会有潜在的变化,从而进一步影响治疗。而耳蜗受照剂量却没有不同。然而,在此阶段,随访期间没有可能与较高的照射剂量有关的短期临床事件。这些变化的长期影响仍有待确立。当射线开启时长增加时,也能反映出BED的变化,确切的潜在放射生物学变化应该得到评估。此外,虽然这个计算方法对于三叉神经TN患者是可行的,对于其他如肿瘤患者也是可行的,但这仍然会更加复杂。值得注意的是,我们也可以考虑到不同区域的剂量率差异巨大,且进一步取决于使用了多少个等中心点,准直器的大小等等因素。但是,目前的计划软件没有提供这类信息。最初,我们假设在颅骨体积中病灶位置越低,射线开启时长的变化会越明显。的确,在使用塑料头颅骨测量仪和量棒进行手动测量时,对测量值的线性外推是由在颅骨下部容积软件完成的(图1),不能通过测量工具获得,而基于图像的颅骨体积的定义似乎对较低的区域(例如后颅窝的定义)更为准确(图2)。然而,根据我们的结果,同一患者的同样的剂量计划,靶区位置和射线开启的时长的变化之间无相关性的报道。射线开启的照射时长的增加与如处方剂量、靶体积覆盖率,甚至矩阵宽度等其他剂量学参数的变化无关。其他剂量学参数关于靶区体积覆盖率(TVC,targetvolumecoverage)方面,使用相同的剂量计划,两种颅骨轮廓方法之间没有显著差异。枕部胶质瘤(凸面病变)的TVC的最大差异为7mm3。处方等剂量线体积(PIV,prescriptionisodosevolume)的差异范围较大,但仍未达到有统计学意义。在一个有顶部转移瘤的患者(凸面病变),最大的差异是mm3。在我们的研究系列中,凸面病灶比深部病灶受颅骨定义技术的影响更大。因此,我们无法确定这些细微的差异是否会影响患者的预后。关于危及器官(OAR)的受照剂量,最重要的变化是一例接受三叉神经痛治疗时脑干受照剂量+0.9Gy。其他三叉神经痛患者也有0.5Gy的差异。虽然这些结果没有达到统计学上的显著意义,但符合我们之前的假设,即颅后窝病变的剂量测定受颅骨定义技术的影响更大。结论:使用基于图像定义外形轮廓,射线开启的时长(beam-ontime)显著增加,导致使用新的TMR10算法每次治疗的总的照射剂量的增加。其他剂量学参数无显著差异。这就提出了其他潜在影响上的问题。一个问题是潜在剂量调整(potentialdosemodulation),应对新技术发展进行调整。第二个问题是,随着射线开启的时长、照射剂量等的增加,将会如何改变每个患者的生物等效剂量,以及这将如何潜在地改变GKRS对个体患者的放射生物学效应。目前的剂量学研究同时使用基于图像颅骨轮廓的最新算法评估ICON型LGK,报告在相同的剂量计划下,这种新方法和前一种方法(即,手工定义颅骨轮廓)在射线开启的时长(beam-ontime)方面在统计学上的显著差异。应该进行更多的多中心研究来巩固我们的结果。射线开启的照射时间是一个相关的剂量学参数,而使用基于CT扫描定义颅骨轮廓会显著增加射线开启的照射时间,从而会进一步导致每次治疗的总的照射剂量增加。这种在短期内的变化对临床影响不显著。但是,需要长期随访以作进一步评估。评估这些患者的确切BED也是相关的,因为这个参数(BED)取决于射线开启的时长,未来的研发应该将其纳入LeksellGammaPlan软件。关于其他的剂量学参数,特别是TVC、PIV和照射到OAR,凸面病变和三叉神经痛的治疗受定义颅骨技术的影响较大,但无统计学意义。在函数运算的特殊情况下(Intheparticularcaseoffunctionalprocedures),其临床影响需要作进一步调查。伽玛刀张南大夫



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