【文献快递】对伽玛刀技术治疗不同处方等剂量和体积的脑膜瘤的计划参数的分析
《Appllied Radiation and Isotopes》 2021 年2月 25日在线发表波兰August Chełkowski Institute of Physics的K Antończyk-Szewczyk, 和B Kozłowska撰写的《对伽玛刀技术治疗不同处方等剂量和体积的脑膜瘤的计划参数的分析Analysis of treatment planning parameters in the Gamma Knife® technique for different prescription isodoses and volumes of meningiomas》. （doi: 10.1016/j.apradiso.2021.109653.）。
比较各种剂量分布的均质性、梯度、适形性、Paddick适形性和新适形性（ Homogeneity, Gradient, Conformity, Paddick Conformity and New Conformity）。本文讨论了评估高剂量照射危及器官的参数:V10/TV、V90%/TV和积分剂量（ the Integral Dose）。处方等剂量线越高，靶区剂量分布越均匀(The higher the prescription isodose, the more uniform the dose distribution in the target，而在肿瘤体积较大的情况下，由于并发症风险较低，这是非常有益的。对于较小的肿瘤，较高的剂量不均质性是可取的。这可以用40%的处方等剂量线得到。
引言
脑膜瘤总体上属于良性肿瘤，完全切除肿瘤是可以治愈病人的。脑膜瘤的特征之一是其生长缓慢，而在脑膜瘤被发现之前，周围脑组织有时间适应其生长。需要解决的主要挑战包括它的困难位置和通常的大体积。
在对接受放疗的脑膜瘤进行分类时，应考虑其重要特征，如:位置、血液供应、靠近关键器官和神经、大小体积和患者的年龄。在脑膜瘤的治疗中，主要的目标是减轻可逆的症状，控制生长，同时维持接受治疗的患者良好的生活质量。
辐射引起并发症的风险随着受照射的肿瘤体积(TV)的增大而增加。在10 cm3以下的肿瘤中效果最好。可以治疗体积达20- 30 cm3的肿瘤，但应计划分期治疗，即脑膜瘤分两期照射，通常间隔6个月。在照射剂量方面，照射至肿瘤边缘的剂量为12 - 15 Gy时，发生并发症的风险尽可能低。在边缘剂量高于16Gy和最大剂量高于30Gy的患者中，观察到有受照射后明显的水肿和神经损伤。事实上，放疗本身在一段时间后也会导致脑膜瘤的生长。就这一事实那些生存不受疾病本身限制的患者必须加以考虑。
Perfexion型Leksell Gamma Knife伽玛刀 (LGK PFX)共有192个60Co源，在五个环和每个环的8个扇区中以圆柱形配置排列。对于LGK PFX系统，只有三种准直器(射线束大小)，即4、8和16毫米。Leksell GammaPlan(LGP) 10.1.1版本用于计算剂量分布。它应用了一种简单的算法，称为组织最大比例算法(the Tissue Maximum Ratio algorithm, TMR 10) 。
许多作者通过分析治疗方案的指标，将他们的研究集中在优化处方等剂量的测量上，主要使用伽玛刀放射外科(GKRS)技术和其他立体定向放射治疗技术针对转移瘤、听神经鞘瘤。在颅内脑膜瘤的患者中，试图在GKRS技术中分析治疗方案，但没有考虑除中位51.5%等剂量线以外的更广泛的指标组合和处方等剂量线。以上作者只研究了三个指标:均质性指数(HI)、梯度指数(GI)和适形性指数(CI)以及它们之间的关系，反映了治疗毒性的发展。
其他作者分析的参数(GI, CI, HI)是LPG治疗计划的基本参数。LPG治疗计划的经验表明，对一组更大、更详细的参数作分析可以为给定的治疗计划提供可靠的信息。因此，这项工作提出了计划的基本参数和选择的等剂量体积对TV的依赖性。
根据ICRU报告83(1999)的指南和世界其他研究小组立体定向放射外科(SRS)的经验 ，对64例脑膜瘤患者的治疗方案进行综合分析。在本研究中，除了HI、GI和CI外，还使用了另外两个指标，即Paddick适形性指数(PCI)、新适形性指数(NCI)来评估每个LPG治疗计划的质量。采用V10/TV、V90%/TV和累积分剂量评估高剂量对危及器官的影响，其中TV为肿瘤体积
对个别参数及其与TV的选定比率的研究，使我们有可能确定与TV和所使用的处方等剂量线有关的参数的有效性。这些参数为治疗计划提供了定性信息。迄今为止，在GKRS治疗计划中，还没有针对个体参数的依赖性及其与应用处方等剂量和TV之间的相互关系进行全面的研究。GKRS技术是为数不多的放射外科方法之一，在这些方法中，“热点”，即TV中与指定剂量相关的辐射剂量增加的地方，是需要的。“热点”是分配到的90%的处方等剂量线的体积所发生的。这意味着，当处方剂量被指定按90%等剂量线时，处方剂量与靶区范围内的最大剂量之间只有10%的差异。事实上，“热点”在治疗计划中非常重要，因为它们的任务是通过高剂量的辐射来“切除（cut-out）”癌细胞。
图1A、B、C显示了95%、90%、80%、70%、20%、10%的等剂量线的分布，以及对同一靶区的40%(图1A)、50%(图1B)和60%(图1C)处方等剂量线的分析。
讨论：
表2所示的均质性指数（HI）是一个有用的工具，用于评估治疗计划，并解决使用GKRS症在治疗计划期间选择处方等剂量线方面的频繁困境。我们的研究证实了处方等剂量线对HI的显著影响。处方等剂量线值越低，HI值越高，即靶区剂量均匀性恶化，这在GKRS技术中是可取的。选择40%的处方等剂量线似乎对GKRS最有利，但也要考虑肿瘤的体积。随着TV的增加，40%等剂量线的应用风险较大。
我们的研究显示，梯度指数（GI）、适形性指数（CI）、Paddick适形性指数（PCI）和新适形性指数（NCI）值没有依赖关系，包括与处方等剂量线和TV(高达11 cm3)有关的结果在平均值周围的分布。对于体积小于3 cm3的TV，确定GI、PCI和NCI的因子值尤为重要。注意到该亚组与理论值有高度偏差。所获得的指定等剂量线的PCI和NCI结果表明，对于体积小于3 cm3的TV使用这些参数是不必要的。
所研究的所有处方等剂量线的V10/TV比值的平均值为1.42± 0.16，这意味着在所研究的处方等剂量线范围内，10 Gy等剂量的体积将大约是TV的1.5倍。这可以用于估计GKRS治疗中会发生脑内局部变化的体积(对大脑有意义)。这一因素不能允许LGP治疗计划明确评估40%、50%和60%的处方等剂量线的TV(高达11 cm3)。
随着TV的增加，40%、50%和60%处方等剂量线的V90%/TV比率的差异较小(图2)。此外，得到的结果表明，对于体积小于3 cm3的TV，处方等剂量线对于V90%是必需的。处方等剂量线越高，V90%/TV比率越高。对于体积大于6.5 cm3的TV，40%和50%的处方等剂量线之间没有显著差异。这意味着对于小的和中等肿瘤亚群I和II，选择处方等剂量线很重要。图2所示的V90%/TV分析中出现了一个有趣而重要的观察结果。高分散结果的原因在于使用了通过4毫米、8毫米和16毫米准直器的辐射照射，这取决于TV和选定的处方等剂量线。考虑到为了在肿瘤边缘建立处方剂量，当处方等剂量线为60%时观察到的偏差最大,使用8 mm和16 mm准直器比分别使用40%和50%处方等剂量线的治疗计划的辐射暴露更多。肿瘤体积越大，所研究处方等剂量线的V90%/TV比率之间的差异就越小，这源于以下事实:对于所有处方等剂量线中较大的TVs，治疗计划使用4mm、8mm和16mm准直器照射。这可能意味着对较大的TV使用8毫米和16毫米准直器照射更为安全。在有 待分析的TVs范围内(高达11 cm3)，处方等剂量线40%和50%是首选。由图2分析可知，对于体积小于6.5 cm3的脑膜瘤，使用处方等剂量线40%更为有利，而对于体积大于6.5 cm3的脑膜瘤，使用等50%处方剂量线更为有利。
在得到的结果的基础上，还可以注意到，积分剂量的值，取决于各自处方等剂量线对应的TV的线性增加。对于体积大于3 cm3的的TV，可以观察到各个处方等剂量线之间的缓慢增加的差异。这表明，对于大于3 cm3的电TV，病灶附近健康组织的暴露量随着处方等剂量线的减少而增加。我们的研究表明，对于大于6 cm3的TV，一个较高的处方等剂量小较为有益(图3)。
总的来说，重要的参数已经确定，在LGP中对治疗计划这将能有一个客观和快速的评估，而在常规验证治疗计划和选择适当的处方等剂量线方面，已经提出了许多疑问。
5. 结论
GKRS是一种有效的脑膜瘤治疗方法。肿瘤体积(TV)是GKRS计划的重要因素。
对于体积小于3 cm3的肿瘤体积（TV），使用60%的处方等剂量线是不利的。HI、GI、CI、PCI、NCI和V90%/TV是评估计划的有用因素。
对于体积在3到6.5 cm3之间的TV，最好使用40%到50%范围内的处方等剂量线。HI, NCI, V90%/TV和积分剂量是评估计划的有用因素。
对于体积大于6.5 cm3的TV，评估治疗计划需要确定如下因素:HI, GI, NCI, V90%/TV和积分剂量。
处方等剂量线越高，靶区剂量分布越均匀(表2)，对于较大体积的肿瘤，由于并发症风险较低(亚组III肿瘤)，这是非常有益的。对于较小的肿瘤(小于6,5 cm3)，达到较高剂量的异质性似乎是可取的。这可以通过使用40%的处方等剂量线获得。