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紐約質(zhì)子中心質(zhì)子立體定向放療(SBRT)臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

紐約質(zhì)子中心簡介
紐約質(zhì)子中心(NYPC)位于紐約曼哈頓,總投資3.3億美元,是紐約州第一家質(zhì)子中心;2019年8月,中心開展首例患者質(zhì)子治療;截至2020年5月底,中心已經(jīng)收治473例患者。更多關(guān)于NYPC的信息請見質(zhì)子中國往期報(bào)道《Varian將為紐約質(zhì)子中心提供質(zhì)子治療設(shè)備》、《紐約時(shí)報(bào)|紐約質(zhì)子中心目前正在進(jìn)行設(shè)備安裝,計(jì)劃2019年2月開始治療患者》、《紐約質(zhì)子中心開始治療首批患者,預(yù)計(jì)每年可治療1400例患者》。

旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室

中心配備瓦里安ProBeam?質(zhì)子治療系統(tǒng),共4間治療室,包括3間360°旋轉(zhuǎn)治機(jī)架治療室與1間用于小動(dòng)物質(zhì)子試驗(yàn)的固定束治療室。目前,治療室均已投入臨床使用,3間旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室均實(shí)現(xiàn)束流匹配,若某治療室出現(xiàn)設(shè)備故障,患者可及時(shí)更換治療室進(jìn)行治療。治療室均配備筆形束掃描(PBS),可進(jìn)行質(zhì)子調(diào)強(qiáng)治療(IMPT);3間旋轉(zhuǎn)機(jī)架治療室均配備高質(zhì)量的錐形束CT(CBCT),可進(jìn)行圖像引導(dǎo)。

中心配備的軟件系統(tǒng)包括Aria放療網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),Eclipse治療計(jì)劃系統(tǒng)和Velocity圖像處理系統(tǒng)。另外,中心還配備了2臺CT、1臺PET/CT、1臺1.5T的MRI,用于臨床診斷、模擬定位、自適應(yīng)放療和治療評估。目前,中心每天工作12小時(shí),計(jì)劃于今年底實(shí)現(xiàn)16小時(shí)工作時(shí)間。

質(zhì)子SBRT簡介

隨著質(zhì)子技術(shù)的發(fā)展,質(zhì)子SBRT具有日趨增長的趨勢,主要原因如下:

  • 質(zhì)子治療可降低正常組織的照射劑量,從而減少相關(guān)毒性反應(yīng)的發(fā)生;

  • 為提高腫瘤照射劑量提供了安全空間;

  • 可用于光子SBRT無法實(shí)現(xiàn)的疑難腫瘤的治療,如大體積腫瘤的治療;

  • 可用于某些復(fù)發(fā)性腫瘤的治療。

近年來的臨床數(shù)據(jù)表明,質(zhì)子SBRT在肺癌、轉(zhuǎn)移性肝癌、腦部良性腫瘤顯示出良好的療效;另外,早期臨床證據(jù)顯示,質(zhì)子SBRT在腎癌、前列腺癌、胰腺癌、腦轉(zhuǎn)移癌和頭頸部復(fù)發(fā)性腫瘤方面也有一定優(yōu)勢。

質(zhì)子筆形束掃描技術(shù)與傳統(tǒng)散射技術(shù)相比,顯示出明顯的劑量學(xué)優(yōu)勢,進(jìn)一步推動(dòng)了質(zhì)子SBRT的應(yīng)用;另外,CBCT在質(zhì)子治療中的普及化和和呼吸運(yùn)動(dòng)的控制管理在質(zhì)子治療中的廣泛應(yīng)用,使質(zhì)子SBRT變得更加安全、有效。

中心質(zhì)子SBRT臨床應(yīng)用
患者概況

截至2020年5月底,中心收治的473例患者中,42%的患者既往接受過放療;17.8%的患者接受了自適應(yīng)放療,7.2%(34例)的患者接受了質(zhì)子SBRT。

接受質(zhì)子SBRT的34例患者大致可分為5大類:上消化道腫瘤、盆腔腫瘤、胸部腫瘤、脊椎體瘤和腦部腫瘤。值得注意的是,在接受質(zhì)子SBRT的患者中,僅有15%的患者為首次接受放療,大部分患者既往接受過放療,增大了中心進(jìn)行質(zhì)子SBRT計(jì)劃和治療的難度。

運(yùn)動(dòng)管理

在16例接受質(zhì)子SBRT的患者(肝癌、肺癌)中,一半的患者接受腹壓帶與4D-CT評估,25%的患者采取深呼吸的屏氣技術(shù),25%的患者采取自由呼吸4D-CT技術(shù)。就靶區(qū)體積而言,光子SBRT治療的腫瘤直徑≤5 cm,而中心16例接受質(zhì)子SBRT的患者,有43.8%的患者腫瘤直徑>10 cm。


器官運(yùn)動(dòng)管理方面,林海波教授表示,對于上消化道腫瘤的患者,如果患者能夠耐受屏氣時(shí)間>30 s,首選屏氣技術(shù),若患者不能耐受,則采用腹壓帶與4D-CT。對于胸部腫瘤的患者,由于肺功能較差,大部分患者無法耐受屏氣技術(shù)。此時(shí),根據(jù)腫瘤的位置選擇不同的方式,若腫瘤位于下肺,通常運(yùn)動(dòng)幅度較大,選用腹壓帶與4D-CT,以減少運(yùn)動(dòng)幅度;若腫瘤位于上肺,通常無需做運(yùn)動(dòng)管理,采用4D-CT進(jìn)行評估即可。運(yùn)動(dòng)管理的目標(biāo)是控制運(yùn)動(dòng)范圍<10 mm,理想情況是<5 mm。

在PBS治療過程中,通常采用重復(fù)掃描技術(shù)(Repainting)來降低質(zhì)子劑量遞送與呼吸之間的動(dòng)態(tài)相互作用。重復(fù)掃描包括以下兩種方式:①體積重復(fù)掃描,即復(fù)制射野,同一角度,多次照射,該方法雖然會(huì)導(dǎo)致治療時(shí)間的增加,但對于運(yùn)動(dòng)管理是非常有效的;②層內(nèi)重復(fù)掃描(In-layer repainting),即將同一能量層的束流分多次進(jìn)行照射,該方法雖不會(huì)增加治療時(shí)間,但運(yùn)動(dòng)管理的效果不如體積掃描理想。

質(zhì)子治療計(jì)劃

質(zhì)子治療通常采用3~5個(gè)射野,大多數(shù)情況下,傾向于使用單野優(yōu)化技術(shù)(SFO),以實(shí)現(xiàn)臨床靶區(qū)(CTV/iCTV)的魯棒性優(yōu)化。

治療計(jì)劃完成后,需對其進(jìn)行評估,保證在吸氣末和呼氣末這兩種極端情況下,具有足夠的靶區(qū)覆蓋率。另外,還需要做治療計(jì)劃的魯棒性評估,主要包括以下兩部分:①射程穩(wěn)定性,在±3.5%射程的情況下,重要的危及器官(OAR)必須滿足劑量限制條件;②擺位誤差3 mm和±3.5%射程不確定的次最壞情況下,盡量實(shí)現(xiàn)95%的靶區(qū)接受>95%的處方劑量。

基于日常引導(dǎo)的CBCT圖像,每天治療前需要監(jiān)測靶區(qū)和射野路徑的變化,決定當(dāng)日受否需要做一次評估CT,若靶區(qū)或射野變化較大,則需基于評估CT的結(jié)果,并快速生成自適應(yīng)質(zhì)子治療計(jì)劃,保證高質(zhì)量的質(zhì)子治療。

34例接受質(zhì)子SBRT的患者中,17.6%的患者接受評估CT,包括2例肺癌,3例肝癌和1例腦部腫瘤患者,14.7%的患者做了自適應(yīng)再計(jì)劃(除1例腦部腫瘤患者)。

質(zhì)子SBRT病例

病例1

肝癌患者,男性,67歲,T4N0M0。

  • 患者先前接受過光子放療,接受照射的區(qū)域與靶區(qū)體積(ITV)(166 cc)重疊;
  • 處方劑量:8 Gy×5=40 Gy,一周內(nèi)完成治療;
  • 采用4個(gè)射野(下圖中粉色箭頭所示);
  • 采用射程偏移器放大質(zhì)子束斑;
  • 采用體積重復(fù)掃描技術(shù),降低器官運(yùn)動(dòng)的影響;
  • ITV的魯棒性優(yōu)化采用5 mm的誤差和3.5%的射程擾動(dòng)。

盡管腫瘤靶區(qū)較大,質(zhì)子治療仍較好的保護(hù)了正常肝組織,這對于接受再程放療的患者尤其重要。計(jì)劃評估圖顯示,臨床上靶區(qū)和危及器官的受量變化均在可接受范圍內(nèi)。

病例2

非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者,女性,67歲,T3N0。

  • 既往于2015年接受右側(cè)乳房放療;
  • 自由呼吸狀態(tài)下,4D-CT運(yùn)動(dòng)評估顯示,運(yùn)動(dòng)幅度為2.5 mm;
  • ITV:179 cc;
  • 處方劑量:12 Gy×5=60 Gy,隔日治療;
  • 未采用運(yùn)動(dòng)管理方法;
  • 采用4個(gè)射野(圖中粉色箭頭所示);
  • ITV的魯棒性優(yōu)化采用5 mm的誤差和3.5%的射程擾動(dòng)。

第一次治療結(jié)束后,CBCT顯示,與第一次計(jì)劃CT相比,ITV體積增大40%,隨后進(jìn)行了優(yōu)化自適應(yīng)計(jì)劃。由于靶區(qū)增大,因此危及器官劑量均略有增加,但仍在劑量限制范圍內(nèi)。

表格顯示兩次計(jì)劃對比,右圖顯示原始計(jì)劃和自適應(yīng)計(jì)劃DVH的比較
質(zhì)子治療的未來:FLASH治療

FLASH治療最早從高劑量率電子束開始,以小動(dòng)物臨床前試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)。目前的研究顯示,與常規(guī)劑量率相比,F(xiàn)LASH治療不僅可以更好的保護(hù)正常組織,而且隨著劑量率的增加,對正常組織的保護(hù)效果更好;另外,F(xiàn)LASH治療對腫瘤控制的效果更好。未來,若FLASH治療可以應(yīng)用于臨床,將使更多患者受益。

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