Abstract
Formål
Radikal strålebehandling for hode og nakke kreft (HNC) kan gi betydelige doser til hjernestrukturer. Det er dokumentert at dette kan føre til en nedgang i nevrokognitiv funksjon (NCF). Stråledose til de mediale temporallappene, og spesielt til de hippocampi, synes å være avgjørende for å fastslå NCF utfall. Vi evaluerte muligheten for to alternative intensitet-modulert strålebehandling (IMRT) teknikker for å generere hippocampus- og hjerne-sparing HNC behandling planer for å bevare NCF.
Metoder og materialer
En planlegging studie ble foretatt for ti pasienter med HNC som planlegging målvolum (PTV) inkludert nasopharynx. Pasientene hadde tidligere blitt behandlet ved hjelp av standard (chemo) -IMRT teknikker. Bilaterale hippocampi ble avgrenset i henhold til RTOG atlas, på T1W MR co-registrert til RT planlegging CT. Hippocampus-sparing planer (HSRT), og hel-hjerne /hippocampus spar fast felt ikke i samme plan IMRT (BSRT) planer, ble generert. DVHS og dose differansekart ble brukt for å sammenligne planer. NTCP beregninger for NCF funksjon, basert på hippocampus dosimetri, ble utført for alle planer.
Resultater
Betydelige reduksjoner i hippocampus doser i forhold til standard planene ble oppnådd i åtte av ti tilfeller for både HSRT og BSRT. EQD2 D40% til bilateral hippocampi ble signifikant redusert fra et gjennomsnitt på 23,5 Gy (område 14,5 til 35,0) i standard-planene til et gjennomsnitt på 8,6 Gy (4,2 til 24,7) for HSRT (p = 0,001) og et gjennomsnitt på 9,0 Gy ( 4,3 til 17,3) for BSRT (p 0,001). Både HSRT og BSRT resulterte i en betydelig reduksjon i doser til hele hjernen, hjernestammen og lillehjernen.
Konklusjon
Vi viser at IMRT planer for HNC involverer nasopharynx kan med hell optimalisert for å redusere dosen til den bilaterale hippocampi og hele hjernen. Størrelsen på de oppnåedosereduksjon resulterer i betydelige reduksjoner i sannsynligheten for stråling-indusert NCF nedgang. Disse resultatene kan lett bli oversatt til en fremtidig klinisk studie
Citation. Dunlop A, walisisk L, McQuaid D, Dean J, Gulliford S, Hansen V, et al. (2015) Brain spar Metoder for IMRT av hode og nakke kreft. PLoS ONE 10 (3): e0120141. doi: 10,1371 /journal.pone.0120141
Academic Redaktør: Jian Jian Li, University of California Davis, USA
mottatt: 18 juli 2014; Godkjent: 19 januar 2015; Publisert: 17 mars 2015
Copyright: © 2015 Dunlop et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
finansiering:. Dette arbeidet ble gjennomført i The Royal Marsden NHS Foundation Trust som fikk en andel av sin finansiering fra NHS direktør; Synspunktene i denne publikasjonen er forfatternes og ikke nødvendigvis de av NHS direktør. Dette arbeidet ble støttet av Cancer Research UK Program Grants C46 /A10588 og C7224 /A13407. Forfatterne erkjenner også støtte fra National Institute for Health Research konge Marsden og Institutt for kreftforskning Biomedical Research Centre. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Rundt to tredjedeler av pasienter med hode- og halskreft (HNC) til stede med lokalavansert sykdom, og de fleste får radikal cellegift eller strålebehandling (RT) [1-3]. Intensity-modulert strålebehandling (IMRT) utviklingen det siste tiåret har bedret dose-sparing av organer-at-risk (årer) samtidig opprettholde, eller til og med eskalerende, planlegging målvolum (PTV) dose [4, 5]. Imrt for HNC er imidlertid forbundet med en lav dose bad til normalt vev, særlig i hjernen [6, 7], og dette har blitt assosiert med øket akutt nevrotoksisitet i den PARSPORT randomisert studie av glandula spar imrt for HNC [4] . Analyse av dosemålende data fra PARSPORT viser forsøket at det overskytende tretthet i imrt arm er forbundet med økt dose til den bakre fossa, og spesielt til cerebellum [6].
Hvorvidt denne lave dose stråling bad til hjernen forårsaker langsiktig nevrotoksisitet er uklart. Stråling-indusert hjerneskade (RIBIs) på grunn av konvensjonell strålebehandling for HNC, spesielt nasofaryngeal karsinom (NPC), har lenge vært assosiert med sen nevro, inkludert tinninglappen nekrose og nedsatt nevrokognitiv funksjon (NCF) [8-10]. Nedsatt NCF følgende hjernebestråling er positivt forbundet med stråledose til temporallappene og, mer spesifikt, med dose til hippocampi [11-14]. Potensielle NCF resultatdata fra en RTOG studie av fraksjonert hjernen strålebehandling for godartede og lavgradige hjernesvulster funnet at en biologisk ekvivalent dose på 2 Gy fraksjoner (EQD2) til 40% (D40%) av de bilaterale hippocampi større enn 7,3 Gy (forutsatt en α /β forhold på 2 Gy) er assosiert med utviklingen av NCF funksjon [13]. En normal vev komplikasjon sannsynlighet (NTCP) modell for NCF fall følgende hippocampus bestråling ble utviklet fra disse dataene [13]. Slik at for forskjeller i fraksjonering, kan typiske imrt planene for HNC resultere i hippocampus doser av tilstrekkelig styrke til å overskride denne NTCP-modellerte terskel, som fører til en høy sannsynlighet for NCF funksjon [6, 7, 11, 12]. De begrensede tilgjengelige kliniske data ikke viser små, men statistisk signifikant, avtar i NCF følgende moderne (cellegift) -IMRT for NPC [11], og andre HNC områder [12]. Det gjenstår imidlertid den kliniske betydningen av disse observerte nedgangen i NCF uklare og ytterligere prospektive studier er nødvendig for å løse dette problemet [24].
Det er økende bevis for differensial Radiosensitivity tvers av ulike anatomiske områder av hjernen [14-16] . Innenfor de mediale temporallappene, er neural stamceller i subgranular sonen av hippocampus dentate gyrus vist seg å være utsøkt radiosensitive, og bestråling av denne hjerneregion forutsier for påfølgende NCF funksjon, og spesielt for redusert korttidshukommelsen funksjon [15 , 17, 18]. Det er derfor en sterk begrunnelse for å minimalisere stråledose til hippocampus under strålebehandling for HNC å bevare NCF [17]. Dette hippocampus-sparing hypotesen har nylig fått ytterligere støtte fra resultatene av RTOG 0933 fase II studie av hippocampus som skåner WBRT for pasienter med hjernemetastaser [19].
lav dose stråling bade til hjernen også forstyrrer blod-hjerne-barrieren [20, 21]. Derfor har det potensiale for å øke hjernens eksponering for samtidig levert kjemoterapeutiske midler, så som cisplatin, som har signifikant nevrotoksisitet [22, 23]. Derfor, for å minimere radioterapi-indusert blod-hjerne-barrieren avbrudd, og derved neurotoksisitet fra samtidig kjemoterapi, kan det være viktig å minimalisere hele hjernen stråledosen, ut over det ytterligere spesielt behov for å spare hippocampi.
Minimising RT dose til hjernen, og spesielt til de hippocampi, er en åpenbar strategi for å redusere risikoen for behandling-indusert NCF nyrefunksjon på grunn av (cellegift) -IMRT for HNC [24]. Her presenterer vi to forskjellige fotonbasert IMRT planlegging tilnærminger til å redusere hjernen dose for HNC pasienter samtidig opprettholde klinisk akseptable planer. Den første tilnærmingen, kalt hippocampus spar RT (HSRT) har som mål spesielt for å redusere hippocampus RT dose. Den andre tilnærmingen, kalt hjerne spar RT (BSRT), har som mål å redusere hele hjernen RT dose i tillegg til å spare hippocampi. Ved sparsom hele hjernen, kan dette sistnevnte tilnærmingen oppnå reduksjoner i akutte og sene neurotoxicities (f.eks NCF).
Materialer og metoder
Pasient egenskaper
Dette er en ikke- intervensjons retrospektiv planlegging studie hos voksne pasienter med HNC. Skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle pasienter. Denne forskningen ble godkjent av Institutional Review Board (Royal Marsden Hospital Utvalget for klinisk forskning CCR3767) og forskningsetisk komité (NHS REC nummer 10 /H0801 /32). Ti pasienter med HNC som ble behandlet med radikal strålebehandling til en PTV som inkluderte nasopharynx ble valgt for studien. Indikasjonen for nasopharyngeal bestråling var enten som en del av behandlingen for en primær svulst i nasopharynx (NPT, 8 pasienter), eller som en del av total slimhinne bestråling for et hode og hals plateepitelkarsinom ukjent primær opprinnelse (SCCUP, 2 pasienter) . Dette HNC pasient kohorten ble valgt på grunnlag av at pasienter som gjennomgår nasopharyngeal bestråling ofte motta betydelige stråledoser til hjernen. Karakteristikker for pasientene er gitt i tabell 1. Pasientene ble behandlet med (kjemoterapi) -IMRT, som tidligere beskrevet [25], til doser på 65 Gy og 54 Gy i 30 fraksjoner over 6 uker, foreskrevet til middelverdien av den primære mål inkludert involverte noder (PTV1), og valg mål inkludert ikke-involverte nakke noder (PTV2), henholdsvis.
RT struktur avgrensing
Pasientene gjennomgikk computertomografi (CT) for IMRT planlegging, med 2 mm skive tykkelse, av hele hodet og nakke regionen ved hjelp av termomaske immobilisering. T1-vektet (T1W) magnetic resonance imaging (MRI) med 2 mm skive tykkelse ble kjøpt i samme anatomiske region. CT og T1W MR bildene ble manuelt strengt co-registrert bruker Philips Pinnacle
3 versjon 9.0 (Philips, Fitchburg, WI) strålebehandling planleggingssystem (TPS). Hippocampi ble avgrenset på den T1W MR henhold til RTOG hippocampus atlas [13, 28]. Hippocampale plan organ-og-risiko volumer (PRVs) ble dannet ved isotropisk utvide hippocampi ved 5 mm i henhold til RTOG 0933 protokollen (fig. 1) [26]. Kliniske målet volumer (CTVs), og organ-at-risk volumer (årer), ble avgrenset på planleggingen CT i henhold til standard institusjonelle protokoller. For NPT pasienter, ble hele sphenoid sinus inkludert i CTV1 for T4 sykdom med skallebasis invasjon; i fravær av T4 skallebasis engasjement, ble den overlegne halvdel av sphenoid sinus inkludert i CTV2, og den nedre halvdel i CTV1. Sphenoid sinus ble ikke inkludert i CTV for pasienter med SCCUP. CTVs ble isotropically utvidet med 3 mm for å generere PTVs. Redigert PTVs ble generert for plan vurdering og behandling resept, definert som PTV ekskludert vev innenfor 5 mm av den ytre kroppen kontur. I tillegg ble årer for lillehjernen, hjernestammen, tinninglappene, og cochleae avgrenset i henhold til institusjonelle protokoller etter en erfaren stråling onkolog (LW). Ifølge anbefalinger fra Den internasjonale kommisjon for Radiologisk enheter og målinger (ICRU), ble den gjenværende volum i fare (RVR) definert som den gjenværende ikke-formet normalt vev [27].
sagittal utsikt over (A) RT planlegging CT; (B) den registrerte T1W bildet; (C) T1W bilde med venstre hippocampus og venstre hippocampus PRV vist; (D) standard kliniske, (E) HSRT og (F) BSRT HNC behandling planer. I C, D, E og F hippocampus og hippocampus PRV er vist som blå og rosa konturer hhv.
Planlegging mål og teknikker
Alle strålebehandling planene ble generert og optimalisert ved hjelp Philips Pinnacle
3 v9.0 TPS. Standard kliniske planer som brukes til behandling ble generert i henhold til institusjonelle protokoller ved hjelp av enten fast-feltet steg-og-skyt IMRT (n = 2), eller en enkelt VMAT bjelke (n = 8). Kliniske VMAT planer besto av 180 kontrollpunkter med 2 ° kontrollpunkt mellomrom, optimalisert ved hjelp av Pinnacles SmartArc algoritme. Kliniske fast felt imrt planer besto av mellom 5 og 7 co-planar bjelker med maksimalt 60 kontrollpunkter totalt. To ekstra hjernespar planene ble senere generert for hver av de 10 pasientene:. 1) en hippocampus-sparsom (HSRT) plan, og 2) en hel hjerne-sparing fast felt som ikke er i samme plan IMRT (BSRT) plan
Pinnacle direkte Machine Parameter optimalisering (DMPO) algoritme og dose motoren ble brukt til å optimalisere former og vekter av de enkelte åpninger av fast felt imrt planer. For å unngå den optimizeren forsterke målvevet innenfor oppbygningen region av pasienten, virtuelle bolus (densitet = 1,0 g /cm
3) ble generert utenfor legemet kontur slik at PTV1 og PTV2 var alltid minst ett cm fra enten det ytre karosserilinjer eller den virtuelle bolus overflaten. Planene ble optimalisert ved hjelp av skreddersydde objektfunksjonene for hver pasient for å generere optimale planer og for å tilfredsstille målene klinisk dose (S1 Table). Når en tilfredsstillende plan ble generert, ble virtuell bolus fjernet og dosen forskrevet til de redigerte PTV volumer.
For å generere HSRT planer, ytterligere optimalisering mål, både for maksimums- og gjennomsnittsdoser, ble brukt for det bilaterale hippocampi, og venstre og høyre hippocampus PRVs. Maksimal dose målene ble bestemt ut fra avstanden mellom OAR og PTV, mens en gjennomsnittsdose på 12 Gy ble i utgangspunktet satt for begge årene. Bjelken anordning som brukes for HSRT var som for de kliniske planene. HSRT planene ble optimalisert for å oppnå lavest hippocampus dose samtidig opprettholde klinisk akseptabelt PTV dekning og OAR sparing. BSRT behandlingsplaner ble samlet ved hjelp av et fast felt imrt teknikk bestående av mellom 6-8 ikke-koplanare stråler, inkludert anterior superior skrå, og bakre nedre skrå, bjelker er utformet for å unngå store regioner av hjernen, inkludert den bilaterale hippocampi (S1 Fig .). For å sikre at HSRT og BSRT planer var leveransen med tilstrekkelig nøyaktighet, ble en undergruppe av disse planene (2 av hver, tilfeldig valgt) bekreftet ved hjelp av Delta4 (ScandiDos, Uppsala, Sverige) fantom, med en global gamma kriterium på 3% /3 mm. Planer ble ansett som akseptabelt dersom minst 95% av punktene viste en gamma indeks over. 1
Behandling plan evaluering og analyse av data
Sammen med de statistiske målene kliniske dosen (S1 Table), flere parametere ble brukt for å evaluere de vanlige kliniske, HSRT, og BSRT strålebehandling planer inkludert dosen til det bilaterale hippocampi, hele hjernen, lillehjernen, tinninglappene, cochleae, kjeven, og RVR. Homogeniteten indeksen (HI) kvantifiserer dose homogenitet i målevolumet, og er definert som HI = (D
2% -D
98%) /D
midtlinje, hvor D
2% og D
98% er den maksimale doser til 2% og 98% av målet volum, henholdsvis. Mindre HI verdier tilsvarer mer homogene planer med HI = 0 tilsvarer absolutt homogenitet innenfor målet volum. Den Paddick samsvar indeksen (CI) ble anvendt for å kvantifisere hvor godt dosefordeling dannet til størrelsen og formen av målet, med CI = ([TV (PIV)]
2) /[TV * V (RI)] , hvor TV (PIV), TV, og V (RI) er volumene av målet dekket av 95% isodose, mål-volumet, og det totale volum som dekkes av 95% isodose, henholdsvis [28]. En perfekt konforme planen tilsvarer CI = 1, og mindre verdier av CI representerer mindre konforme dosefordelinger. Dose kuber ble eksportert fra Pinnacle til RayStation TPS (RaySearch, Stockholm, Sverige) for å generere dosedifferansekart.
Etter gondi et al. [13], vi beregnet EQD2 D40% for det bilaterale hippocampi (forutsatt at α /β = 2 Gy), for å vurdere risikoen for behandling-indusert NCF verdifall for de kliniske, HSRT, og BSRT planer. Effekten av endringer i hippocampus EQD2 D40% på sannsynligheten for NCF verdifall ble evaluert ved bruk av NTCP modell av NCF fall avledet fra voksne pasienter behandlet med fraksjonert stereotactic RT for godartet eller lavgradige primære hjernesvulster [13]. Denne modellen gjelder sannsynligheten for en nedgang i korttidshukommelsen, målt ved Wechsler Memory Scale-III ordlister forsinket tilbakekalling på 18 måneder etter RT, til bilaterale hippocampus EQD2 D40%. Effektene av HSRT og BSRT på doser til bakre skallegrop og lillehjernen, som kan relateres til forekomsten av akutt trøtthet under IMRT, ble analysert ved sammenligning av DVHS og ved å beregne OAR volum motta minst 20 Gy (V20Gy). Den V20Gy dose beregningen gjenspeiler endringer i lav dose bad mottatt av disse strukturene.
Statistiske data analyse ble utført ved hjelp av R (R Foundation for Statistiske Computing, Wien, Østerrike). To-sidige sammenkoblede t-tester ble brukt for å sammenligne bety dose beregninger for standard kliniske, HSRT og BSRT planer, med en statistisk signifikans nivå av alpha = 0,05.
Resultater
proximities av hippocampi PRVs til PTV for hver av de 10 tilfellene i denne studien er vist i fig. 2. I de to SCCUP tilfeller dårligere aspektet av de bilaterale hippocampus åre volumene 8 mm overlegen til den overlegne omfanget av PTV, slik at de kliniske planene allerede oppnådd lave hippocampus doser ( 4,5 Gy betyr dose). Derfor ble disse to tilfellene ekskludert fra parvis statistisk analyse rapportert i resten av dette avsnittet. Dosereduksjoner oppnådde HSRT og BSRT for de 8 NPT tilfeller er oppsummert i fig. 3 og tabell 2. I en PT tilfelle, overlapping mellom de fremre hippocampus PRVs og bakre del av primærtumor PTV begrenset oppnåe hippocampus dosereduksjoner. For dette tilfelle BSRT (bilateral hippocampi EQD2 D40% = 17,3 Gy) var mer effektiv enn HSRT (24,7 Gy) ved reduksjon av hippocampus dose fra den til standard kliniske plan (33,9 Gy). For de andre 7 NPT tilfeller mye større reduksjoner i hippocampus dose var oppnåelig ved både HSRT og BSRT (tabell 2). Den midlere EQD2 D40% for bilateral hippocampi for alle 8 NPT tilfeller ble redusert fra 23,5 Gy (område 14,5 til 35,0) for de kliniske standard planer, til 8,6 Gy (4,2 til 24,7) for HSRT (p = 0,001), og til 9,0 Gy (4,3 til 17,3) for BSRT (p 0,001).
case nummerering er som per tabell 1. PTV1 er vist som en lys rosa colourwash, PTV2 som en lilla colourwash, mens venstre hippocampus, ikke sant Hippocampus og hippocampus PRVs er illustrert som røde, grønne og blå konturer hhv. Axial eller sagittal bilder som vises for hvert enkelt tilfelle i henhold til flyet som transekter begge volumene.
Alle kurver som vises er gjennomsnitts DVHS for de 8 PT sakene som ble gjen planlagt å bruke både HSRT og BSRT metoder, bortsett fra øverst til venstre panel, som viser de enkelte DVH kurvene for hver pasient.
Alle HSRT planene ble klinisk akseptabelt, både i form av PTV dose dekning, og OAR sparsom (i henhold til kliniske formål nevnt i S1 tabell); valgte dose statistikk er oppført i tabell 2. Dose differansekart viser at HSRT resulterte i økt dose til noen regioner av ikke-avrundede normalt vev (Fig. 4B). For å begrense dose til hippocampi, HSRT vanligvis resultert i økt dose til overkjevens bihulene og Antero-lateral tinninglappene. I to av de 8 PT tilfeller ble denne øket antero-lateral temporallapps dose anses uønsket på grunn av mulig fare for neurotoksisitet (S3 fig.).
(A), (C) og (E) display aksial (øverst) og sagittal (nederst) skiver av typiske HSRT, standard klinisk, og BSRT behandling planer, henholdsvis. (B) og (D) viser dose forskjell maps mellom (A) og (C), og (E) og (C), henholdsvis.
BSRT ble spesielt utviklet for å møte den økte fremre temp lapp dose observert med HSRT og å forsøke å spare hele hjernen. Alle BSRT planer var klinisk akseptabelt i form av både PTV dekning, og sparing av årer (tabell 2). Verken HSRT heller BSRT teknikker resultert i planer med økt maksimal dose til chiasma, optiske nervene, hjernestammen, lillehjernen, hele hjernen, tinninglappene eller hippocampi, sammenlignet med standard klinisk IMRT (tabell 2). Dosedifferansekart viser BSRT resulterer i høyere doser til enkelte regioner av ikke-formet vev (fig. 4D). Disse regioner av høyere dose svarer til bjelken inngangsveier som følge av den nye bjelke konfigurasjon som brukes for BSRT. Men disse dose forskjellene er små ( = 6 Gy), og forventes ikke å være av klinisk betydning. BSRT var vellykket på å redusere dosen til Antero-lateral tinninglappene sett med HSRT (S3 fig.).
Fig. 1 (E og F) viser et representativt eksempel på oppnåelig hippocampus- og hjerne-sparsom med HSRT og BSRT planer. Det var ingen signifikante forskjeller mellom de kliniske og HSRT eller BSRT behandlingsplaner i form av CI eller HI (tabell 2). Kumulative normalis DVHS for ulike årer for de 8 NPT tilfellene er vist i fig. 3. øyet, glandula, kjeven, og RVR doser var ikke signifikant forskjellig mellom de ulike planleggingsteknikker. Den midlere dose for lillehjernen ble signifikant redusert fra 34,1 til 29,2 Gy Gy for HSRT (p = 0,033), og til 28,3 for BSRT (p = 0,037). Både HSRT og BSRT betydelig redusert dose til hele hjernen, tinninglappene og hjernestammen, selv om dosereduksjoner var mer uttalt for BSRT (tabell 2, figur 3.). HSRT og BSRT redusert gjennomsnitts hele hjernen dose fra 12,6 Gy til 10.4 Gy (p = 0,006), og 9,3 Gy (p 0,001), henholdsvis
BSRT betydelig redusert V20Gy for cerebellum fra 93,6% til. 74,9% (p = 0,011), og for hjernestammen fra 91,8% til 75,1% (p 0,001), og disse dosereduksjoner er også illustrert ved de komparative DVHS
NTCP modellen (Fig. 3). av NCF nyrefunksjon på grunn av hjerne RT gondi et al. [13] spådd at reduksjoner i EQD2 D40% av de bilaterale hippocampi oppnås ved HSRT og BSRT for de 8 NPT pasientene ville føre til betydelige reduksjoner i risikoen for RT-indusert NCF verdifall. Den NTCP Sannsynligheten ble redusert fra et gjennomsnitt på 0,78 (min.-maks. Område 0,48 til 0,98) til et gjennomsnitt på 0,24 (0,09 til 0,89) for HSRT (p = 0,001), og til et gjennomsnitt på 0,25 (0,10 til 0,62) for BSRT (p 0,001) (S2 fig.)
Når det gjelder leveringsdyktighet, alle 4 av de testede planer (2 HSRT og to BSRT) bekreftet suksess på grunnlag av delta4 behandling verifiseringen (data. ikke vist).
Diskusjoner
Pasienter som får IMRT for HNC ofte får biologisk betydelige stråledoser til hjernen. Omfanget av hjernebestråling fra imrt for HNC er avhengig av den anatomiske lokalisering av primær tumor [24]. Pasienter med para sinus svulster vanligvis får de høyeste hjernen stråledoser, men pasienter med nasofaryngeale svulster får også relativt høye hjerne doser (Tabell 1) [24]. For 8 av de 10 pasientene som ble undersøkt her HNC, til standard kliniske imrt planene levert dose som er tilstrekkelig til å hippocampi resultere i en høy sannsynlighet (~80%) av påfølgende nedgang i NCF på basis av en modell NTCP.
pasientene for denne studien ble selektert på grunnlag av at deres PTVs omfattet nasopharynx, og derfor resulterer i en betydelig strålingsdose bad til hjernen ved hjelp av standard imrt, og disse pasientene er ikke representative for den generelle HNC pasientpopulasjonen. Vi valgte bevisst disse pasientene, slik som å presentere en betydelig utfordring for hjernen spar IMRT planprosessen. Konvensjonell IMRT for orofaryngeal primære svulster og tilhørende livmorhalslymfeknutemetastaser kan noen ganger føre til betydelige hippocampus stråledoser [6], og begge HSRT og BSRT er lett anvendelig til IMRT planlegging for slike pasienter.
Denne studien viser gjennomførbarhet generere klinisk akseptable og lever strålebehandling planer for HNC som enten spesifikt overs den bilaterale hippocampi (HSRT) eller overs hele hjernen i tillegg til hippocampi (BSRT). Begge planlegging metoder føre til betydelige reduksjoner i doser til hippocampi og derfor sannsynligheten for etterfølgende behandling-indusert NCF verdifall. Friheten til å velge spredningsvinkler i den ikke-koplanare med fast felt imrt planer (BSRT) gjør denne fremgangsmåten spesielt effektiv ved sparsom de bilaterale hippocampi, samt resten av hjernen, ved behandling av HNC (fig. 1). Evnen til BSRT for å spare mest mulig ut av hjernen kan være viktig for å redusere forstyrrelse av BBB og derved redusere adgang til hjernen for samtidig levert kjemoterapeutika. Den relativt komplekse ikke-koplanare bjelke ordningen brukes av BSRT resulterer uunngåelig i lengre behandling leveringstider enn standard IMRT eller HSRT, men potensialet reduksjon i slutten av toksisitet kan rettferdiggjøre denne kostnaden for utvalgte HNC pasienter. Hvorvidt de grader av hippocampus og hjerne stråledose som skåner oppnådd ved HSRT og BSRT er tilstrekkelig til å resultere i redusert sen nevrotoksisitet og bevaring av NCF krever testing i prospektive kliniske studier. Evnen til HSRT og BSRT å bevare NCF kan blant annet avhenge av de relative bidrag fra strålebehandling og kjemoterapi til slutten av nevrotoksisitet. Men mens de dosimetriske hensyn presenteres her gir opphav til bekymring om NCF utfall for pasienter behandlet ved hjelp av standard (cellegift) -IMRT for HNC, er det i dag en mangelen av kliniske data på NCF utfall for disse pasientene [24]. Ytterligere data om NCF utfall for HNC pasienter som får moderne standard behandling er nødvendig, som et forspill til intervensjonsstudier testing NCF-sparing tiltak [24].
For 7 av de 8 PT tilfeller gjen planlagt i denne studien, en betydelig reduksjon i hippocampus dosen ble oppnåelig ved hjelp av både HSRT og BSRT. Begge fremgangsmåter resulterte i en sideveis bøyning av dose ved den overlegne omfanget av PTV, og dette var mer uttalt vanligvis ved hjelp av HSRT. For de resterende PT tilfelle det var overlapping mellom hippocampus PRV og PTV (sak 1, fig 2).. I dette tilfelle er det bilaterale hippocampus EQD2 D40% ble redusert fra 33,9 til 24,7 Gy Gy (redusere sannsynligheten for NCF funksjon 0,98 til 0,89) for HSRT, og til 17,2 Gy (redusere sannsynligheten for NCF nedsatt til 0,62) for BSRT. Derfor, i situasjoner der det er nærhet mellom hippocampi og PTV, BSRT ville synes å være den foretrukne planlegging intervensjon.
For de to tilfeller av SCCUP, dosene til bilaterale hippocampi for standard kliniske planer var allerede tilstrekkelig lav til å resultere i lav sannsynlighet for etterbehandling NCF funksjon (NTCP på 0,05 og 0,11 for tilfeller 9 og 10, henholdsvis). Den bilaterale hippocampus Dosen ble korrelert med den aksiale avstand mellom den nedre utstrekning av hippocampus OAR volum og den overlegne omfanget av PTV. I begge tilfellene SCCUP, dose til hippocampi hovedsakelig skyldes sprednings, noe som betyr at det ikke var mulig for de i samme plan HSRT planleggingsmetode for å redusere meningsfull hippocampus dose uten at det går PTV dekning. Men i begge disse tilfellene, gjorde BSRT lykkes i å redusere hippocampus doser, samt doser til hele hjernen, hjernestammen og cerebellum.
Analyse av dosemålende data fra PARSPORT studie har vist at det overskytende tretthet i den IMRT arm er assosiert med økt dose til bakre skallegrop, og spesielt til lillehjernen [6]. Resultatene som presenteres her viser at det er mulig å skåne den bakre fossa, herunder lillehjernen, særlig ved hjelp av BSRT. En klinisk studie av BSRT for HNC ville tillate oss å teste hypotesen om at slike dosereduksjoner er tilstrekkelig til å resultere i redusert akutt trøtthet. I tillegg vil en slik undersøkelse gir data om virkningen av BSRT på NCF utfall.
Denne studien fokusert på å generere hjernespar RT planer for foton-basert HNC strålebehandling. De potensielle fordelene ved protonstråle behandling (PBT) for HNC blir nå undersøkt [29]. På grunn av den raske dose fall-off utover Bragg peak, intensitet-modulert PBT (impt) har potensial for å generere svært hjernespar behandling planer for HNC, og våre resultater viser at et mindretall av HNC pasienter kan spesielt ha nytte av impt i situasjoner hvor PTV og hippocampus PRVs lapper, eller er i umiddelbar nærhet.
til slutt, våre resultater aktualiserer behovet for innsamling av ytterligere prospektive data på NCF utfall for HNC pasientpopulasjoner behandlet med radikal (cellegift) -RT. Slike studier vil gi begrunnelsen for påfølgende kliniske studier av manøvre, som for eksempel de som er beskrevet her, for å redusere virkningen av IMRT for HNC på NCF.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 Fig. Illustrasjon av den ikke-koplanare bjelke ordning for en typisk BSRT planen, inkludert anterior superior oblique, og posterior dårligere skrå bjelker.
Kombinasjoner av portal vinkler og sofaen vendinger ble valgt slik at alle bjelker var leveransen, uten kollisjon på Elekta LINAC .
doi: 10,1371 /journal.pone.0120141.s001 plakater (TIF)
S2 fig. Bilaterale hippocampus EQD2 D40% data for standard kliniske planer (rød), HSRT (grønn), og BSRT (blå) på NTCP modell av NCF etter hjerne RT (som målt ved Wechsler Memory Scale-III ordlister forsinket tilbakekalling på 18 måneder post-RT) av gondi et al, (2013) [13] for de 8 NPT tilfeller
doi:.. 10,1371 /journal.pone.0120141.s002 plakater (TIF)
S3 fig. Illustrasjon av effekten av HSRT på dosen til Antero-lateral tinninglappene (venstre panel, piler), i forhold til standard klinisk plan (i midten panel).
BSRT lykkes i å eliminere denne ekstra tinninglappen dose i tillegg til å redusere hele hjernen dose (høyre panel, piler)
doi:. 10,1371 /journal.pone.0120141.s003 plakater (TIF)
S1 Table. Kliniske dose statistikk og mål for mål, organer i fare (årer) og planlegging-at-risk volumer (PRVs)
doi:. 10,1371 /journal.pone.0120141.s004 product: (PDF)
