【文献快递】伽玛刀放射外科治疗矢状窦旁脑膜瘤中的MRV成像
《Asian Journal of Neurosurgery》 杂志 2021年5月2 8日刊载[16(2):307-311]印度昌吉加尔PGIMER的Sushanta Kumar Sahoo, Chirag Kamal Ahuja, Sivashanmugam Dhandapani,等撰写的《伽玛刀放射外科治疗矢状窦旁脑膜瘤中的MRV成像:静脉保护的技术要点和文献复习。MR Venography in Gamma Knife Radiosurgery for Parasagittal Meningiomas: A Technical Note with the Rationale of Venous Protection and a Review of Literature》( 10.4103/ajns.AJNS_436_20. ) 。
因为矢状窦旁脑膜瘤邻近大静脉窦和皮层静脉， 放射外科治疗矢状窦旁脑膜瘤后可伴有症状性脑水肿。行静脉保护的放射外科计划较少被报道。在这里，我们讨论一种新的方法，在增强MRV(CEMRV)图像上勾画肿瘤体积，安全排除相邻的皮层静脉和静脉窦。
本文研究6例矢状窦旁脑膜瘤，在CEMRV序列上进行伽玛刀放射外科治疗计划。采用双倍对比剂注射方法获得CEMRV图像。增强扫描差异（ The differential contrast enhancement ）显示脑膜瘤附近静脉窦和皮层静脉移位、受压。在对比增强的磁共振成像(CEMRI)和磁共振静脉成像(MRV)上对肿瘤轮廓进行对比分析。50%边缘等剂量线上处方剂量为15Gy，定量评估显示MRV计划与CEMRI计划相比，相邻静脉和静脉窦的暴露剂量减少。平均随访34.2个月，所有患者均无症状。
对比增强后的MRV是一个简单的序列，可以用来勾画矢状窦旁脑膜瘤的邻近静脉结构。肿瘤轮廓直接根据这个序列指导外科医生在放射外科治疗计划中保护皮层静脉和静脉窦的同时，处方足够的照射剂量。
简介
伽玛刀放射外科(GKRS)治疗是一种公认的治疗脑膜瘤的方法，副作用少。GKRS治疗矢状窦旁脑膜瘤后会出现GKRS治疗后的脑水肿。除了肿瘤大小、位置和组织学外，辐射引起的静脉损害是瘤周脑水肿的因素之一。区分邻近静脉与脑膜瘤可能有助于在制定治疗计划时对静脉予以保护。然而，借助常规磁共振成像，这可能是困难的，特别是在治疗术后肿瘤残留。数字减影血管造影(DSA)或计算机断层静脉造影(CTV)在对比增强磁共振成像(CEMRI)上的重叠是可能的，尽管会有额外的检查和辐射暴露。然而，还没有在放射外科治疗中使用MR静脉造影成像(MRV)保护静脉的报道。在这里，我们讨论了MRV在GKRS治疗中区分肿瘤与相邻静脉和大的静脉窦的原理和作用。
技术要点
患者群体和放射影像学
纳入连续6例(4男2女)矢状窦旁脑膜瘤患者在GKRS治疗方案中获得的MRV图像进行评估。4例患者接受先期GKRS治疗治疗，2例患者接受治疗后残留病变治疗。安装Leksell伽玛刀头架后，使用12通道头线圈在(德国Erlangen的Siemens Medical Solutions的Verio )3.0T MR扫描仪上进行MRI检查。每次伽玛刀要求的磁共振成像协议设置为:TR 2140 ms, TE 6.37ms,FoV read245mm，FoV phase 100%,base solution 256,phase solution 100%,slice resolution100%,层厚1毫米, slice per slab160片, phase oversampling0%, phase oversampling 25%,concentrations1,体素大小1毫米x1毫米x1毫米,flip angle16。随后分别取非对比T1、T2和增强T1序列。采用钆基双倍剂量对比剂注射方法，总的对比剂剂量为0.2 mmol/kg体重。一半的对比剂以1.5 ml/s的速度注射，另一半在间隔90 s后以3 ml/s的速度注射。然后，采集快速低角度拍摄数据（fast low angle shot data）获取时间分辨对比MRV序列。然后，所有的序列都被传送到Elekta软件中进行GKRS计划，就像肿瘤的常规MR序列一样。
伽玛刀放射外科计划
6例患者的GKRS治疗计划细节见表1。在Elekta的GKRS治疗系统中确定的T1W、T2W、CEMRI和MRV序列。脑膜瘤在CEMRI 上表现为均匀强化。然而，由于强化差异，脑膜瘤在MRV成像上比相邻的皮层静脉和SSS(均质强化)显得更亮(不均匀强化)。在CEMRI和MRV图像上分别勾画肿瘤轮廓，但在MRV计划中勾画邻近的静脉和SSS的轮廓作为危及区域（at risk）。在50%等剂量线15Gy的治疗计划后，通过调整靶点的大小、数目和位置、剂量约束、权重和动态塑形（dose restriction to the adjacent veins and sinuses was done by adjusting the size, number and placement of shots, dose constraints, weight, and dynamic shaping）限制照射邻近静脉和静脉窦的剂量。然后分别在CEMRI和MRV计划中以50%体积计算相邻静脉和静脉窦的效应剂量（the effective dose to the adjacent veins and sinuses）。
表1:肿瘤、皮层静脉、上矢状窦立体定向放射外科治疗参数。
放射外科参数分析
CEMRI计划上勾画的肿瘤体积(TV)大于MRV计划上的(8.15cc vs. 7.68cc)。MRV图像能勾画出的相邻静脉和静脉窦的平均体积分别为77.91 mm3和858.35 mm3。MRV计划对邻近静脉的散射剂量(10.73 Gy vs. 14.56 Gy)和SSS (10.23 Gy vs. 14.46 Gy)均低于CEMRI计划。最终的治疗方案通过MRV计划确认。
随访:
所有患者未出现GKRS治疗后的其他症状。患者随访的放射影像学没有显示任何肿瘤周围脑水肿。平均随访34.2个月，所有患者情况良好。
图示病例
一位43岁女性，以头痛6个月及2次全身性强直-阵挛发作为主诉。放射影像学显示右侧中间三分之一的矢状窦旁脑膜瘤（ left middle third parasagittal meningioma），大小约1.4 cmx1.2 cmx1 cm。她计划接受先期（upfront）GKRS治疗。在CEMRI磁共振成像和MRV磁共振成像上勾画的TV区别后缘移位的皮质静脉和邻近的SSS的轮廓[图1]。边缘剂量为15G，50%等剂量线。CEMRI磁共振成像上测得的TV为5.5cc，MRV磁共振成像上测得的TV为5.1cc。MRV计划上计算出的50%皮层静脉体积受照射剂量为11.4 Gy, CEMRI计划上的为15.2 Gy。对于SSS，根据MRV和CEMRI计划，计算得出的50%勾画体积的受照剂量分别为9.2 Gy和14.6 Gy。患者接受MRV的计划治疗[图2]。他于同一天出院，服用了逐渐减少剂量的类固醇(地塞米松)。在30个月的随访中，TV相对不变，没有任何瘤周脑水肿。
图1:(a-c)轴位、冠状位和矢状位T1W造影显示右侧中三分之一矢状窦旁脑膜瘤。肿瘤强化类似于上矢状窦和皮层静脉。(d-f)增强磁共振静脉造影成像显示轴位、冠状位和矢状位相同的病变。注意肿瘤、上矢状窦和皮层静脉的不同强化。磁共振静脉造影成像显示受危及的相邻的皮层静脉和静脉窦。
图2:(a和b)磁共振静脉造影成像显示伽玛刀对肿瘤的照射剂量。皮层静脉和静脉窦与肿瘤体积被清楚区分。
讨论
矢状窦旁脑膜瘤的放射外科治疗与脑水肿
脑膜瘤是最常见的肿瘤之一，会造成巨大的负担（ immense burden），因为它们不总是能够被完全切除，需要放射外科作为主要的治疗方式（ a primary modality）或作为辅助治疗。放射外科脑膜瘤后可出现脑水肿，并发症发生率高达38%。然而，尚不清楚发生脑水肿的病理生理机制。术后水肿与年龄、性别、肿瘤大小、照射疗剂量或等剂量线的数值无关。许多研究系列报道放射外科治疗矢状窦旁脑膜瘤后，瘤周脑水肿的可能性更大。由于这些肿瘤起源于和生长在主静脉窦和皮层静脉附近，GKRS治疗后静脉阻塞可能是最可能的机制，类似于手术操作。虽然尚不明确GKRS对正常皮层静脉的影响，但有人认为在肿瘤边缘静脉窦部分闭塞或静脉受压，更容易发生放射性炎症，导致有症状的脑水肿。Patil等人还指出，在放射外科治疗后，与其他颅底脑膜瘤相比，矢状窦旁脑膜瘤发生症状性脑水肿的可能性要高4倍。Sheehan等在他们的研究中得出结论，脑膜瘤的旁矢状窦位置和静脉窦受压或受侵袭与GKRS治疗后形成脑水肿呈正相关。对所有这些文献的回顾进一步支持了瘤周静脉损伤可能对GKRS治疗矢状窦旁脑膜瘤后发生症状性脑水肿起作用。这要求在GKRS计划时对瘤周静脉结构进行彻底评估。
矢状窦旁脑膜瘤相邻静脉和静脉窦的轮廓勾画
传统上，在放射外科治疗中，TV是通过增强T1W MR序列来勾画的。脑膜瘤是一种高度血管性的肿瘤，强烈的对比剂摄取使得它在CEMRI上更容易被识别。然而，当脑膜瘤位于大的静脉窦或皮层静脉附近时，就会出现困难。由于静脉窦和静脉也显示类似的增强强化，肿瘤与这些静脉结构的分界变得棘手。逐渐受压迫的静脉窦也可使侧静脉通路发育。在为GKRS治疗区分肿瘤时，需要保护这些静脉。以往曾尝试将计算机断层扫描(CT)静脉成像与增强磁共振图像相结合，以排除静脉和静脉窦，同时勾画肿瘤边缘。Conti等人描述了一种鉴别肿瘤和皮质静脉的双对比CT静脉成像技术。他们在MR图像上勾画肿瘤轮廓，并将这些图像覆盖在CT静脉成像上，以排除邻近的皮层静脉。在GKRS治疗矢状窦旁脑膜瘤勾画轮廓时，DSA图像已被用来确定脑膜瘤的静脉引流模式，这些血管造影图像可以与MR图像合并，可以排除瘤周静脉。然而，这需要额外的检查和辐射暴露。
磁共振静脉造影成像引导副皮层静脉和静脉窦进行保护的放射外科治疗
在文献中，对比后MRV成像用于鉴别皮层静脉和静脉窦是很好的。在过去有报道对矢状窦旁脑膜瘤进行静脉保护的显微手术，但在放射外科中报道不多。我们在计划对矢状窦旁脑膜瘤进行GKRS时使用了MRV成像，以避免可能的辐射导致对相邻皮层静脉和静脉窦的损伤。此外，双对比剂方法对肿瘤及邻近静脉进行了差异性增强腔（[图1]d，[图1]e，[图1]f）。因此，可以在单一图像中同时定义肿瘤、静脉和静脉窦，从而在放射外科治疗计划中合并单独的静脉造影成像对其避开。有时，受压的静脉窦或皮层静脉可能被误认为硬脑膜尾征，在对比T1W序列勾画肿瘤轮廓时，很难保护它们免受辐射照射。即使肿瘤侵袭主要静脉窦，脑膜瘤和邻近静脉强化的差异有助于清晰地区分静脉和静脉窦从而划定肿瘤边缘。
我们分析了6例矢状窦旁脑膜瘤患者，除了SSS外，MRV还能在肿瘤边缘划分出一条相邻的皮层静脉。当分别在对CEMRI和MRV图像上进行GKRS计划时，CEMRI图像上的TV值相对较高。这可能是由于没有区分在CEMRI上有相似的表现的脑膜瘤与SSS。此外，CEMRI上对邻近皮层静脉和静脉窦的辐射剂量明显高于MRV上的。
另一种保护静脉的方法是向长期预后可疑的脑膜瘤提供较低剂量。因为邻近的静脉可以被勾画出来，在MRV序列上勾画TV的轮廓，使外科医生能够处方以足够的剂量。在平均20.5个月（原文如此）的随访中，我们所有的6名患者没有出现任何与辐射相关的副作用。然而，它需要在更大的人群中进行研究，也需要长期的随访来验证它相对于常规成像系统的优势。同时，每个病例的皮层静脉和静脉窦的受照剂量都可以被记录下来，这些数据将来可以用来确定靠近脑膜瘤的受损静脉结构的最大耐受安全剂量。
结论
进行静脉保护的GKRS治疗矢状窦旁脑膜瘤，可能有助于减少辐射引起的症状性脑水肿。MRV对比造影对矢状窦旁脑膜瘤和邻近静脉结构的放射影像学鉴别优于DSA或CT静脉造影，因为它避免了额外的检查或辐射暴露。将此序列添加到GKRS治疗的MR计划中，从而允许外科医生在保护附近静脉窦和皮质静脉的同时，处方以足够的辐射剂量。