《 质子及带电粒子放射治疗学》发布—质子治疗脊索瘤

2019-05-15

脊索瘤治疗一般首选手术治疗,如果能够完全切除肿瘤,辅助以放射治疗,肿瘤可能得到长期控制。然而,由于肿瘤邻近大脑组织、脑干、脊髓、颅神经、血管等重要组织器官,手术完全切除难度大,术后易复发;由于肿瘤对放射线不敏感,需要较高的照射剂量(60Gy以上的照射剂量)才能够较好地控制肿瘤,但是常规放疗受到危及周围器官的限制,肿瘤剂量较低(50-60Gy),效果不佳。所以,脊索瘤虽然属良性肿瘤,但是由于生长部位临近重要神经结构以及侵润性生长的特性,使很多患者的疗效不佳。

质子放射治疗的优势

质子放射治疗技术有别于其他传统X线治疗技术,其不同之处是采用了原子核内的重粒子——质子作为放射源。高能量的质子射束(高达230兆电子伏特)从人体外穿入到体内后,一开始由于速度快,释放很少的能量;当临近其射程末端时,突然释放出所有的能量,形成最高的能量高峰——博拉格峰。如果我们让博拉格峰停在肿瘤上,那么就会形成近似于“定点爆破”样的效果,几乎质子射束的所有能量都能停留在肿瘤内,肿瘤后方组织就被保护起来而不受照射。科学的发展,让我们成功地利用了质子射束的这种特性应用于人类的疾病治疗,并已在临床中使用了50多年。

质子治疗脊索瘤

质子放疗的临床结果

美国在1974年就由波士顿的麻省总院与哈佛回旋加速器实验室合作,进行颅底脊索瘤质子放射治疗的研究。目的是通过提高肿瘤照射剂量来达到提高肿瘤控制率和控制时间的目的。

目前,包括麻省总院的多个质子治疗中心临床经验表明,采用单独质子治疗或光子联合质子照射颅底脊索瘤可以明显提高肿瘤照射剂量到60-95CGE,5年局部控制率为46%-59%,5年总生存率为66%-80%。多数研究者认为,质子治疗可以进一步增加肿瘤的照射剂量,将会进一步减少局部复发,而且质子治疗脊索瘤是比较安全、副作用较轻微的有效治疗手段。

脊索瘤起源于残留的脊索,占骨原发肿瘤的1%~4%,在中线骨骼上发生,最常见的部位为骶尾区(50%~66%)和颅底(约为35%)。

原发于颅底和颈椎的脊索瘤和软骨肉瘤是少见的肿瘤,而且治疗较困难。因为发生的部位通常在斜坡、岩骨或高位的颈椎,邻近脑神经和主要的大血管,很难完成肿瘤完全切除的手术。即使是最好的外科医师,进行最先进的外科手术,仍有患者有不同程度的肿瘤残存,而且有很多患者的病变过于广泛以至于不能完全切除。对于一些技术稍差的治疗中心,大体肿瘤完全切除的概率就更低了。

质子治疗脊索瘤

图1.脑组织解剖图

迄今为止,化疗的疗效欠佳,因此放射治疗成为了术后辅助治疗的手段。

由于肿瘤非常接近脑干、视神经和颞叶等重要的正常结构,因此,常规光子放射治疗不能达到很高的剂量。放射治疗剂量<60Gy的疗效很差,大部分患者死于局部肿瘤进展。

土耳其安卡拉Hacettepe大学报道了当前的治疗结果,均采用现代影像和先进的放射治疗技术,给予常规剂量照射,5年无进展生存率和总生存率分别为23%和35%,18例斜坡脊索瘤患者接受了50~64Gy的剂量,疗效欠佳,从而强调了靶区高剂量照射的重要性。

1908年诺贝尔化学奖得主Ernest Rutherford在1919年发现了质子。哈佛大学的Robert Wilson首先提出用加速的质子和重离子为患者进行放射治疗。他在医学杂志Radiology上发表了自己的这项提议。

Wilson的观点是在质子剂量和深度的函数图中,曲线首先以相对平坦的方式延伸到射程终点前约1cm处,随后很快地增加,产生一个明显的局部高剂量区,利用这个高剂量区可以将剂量集中在肿瘤部位。剂量射程终点处的峰,就是常提到的Bragg峰。

值得注意的是,射线剂量在Bragg峰后几乎立即降到0。为使射线能用于临床治疗,物理学家必须对质子的能量分布进行修改,使其Bragg峰深度曲线上高剂量区的平坦部分刚好覆盖肿瘤的纵向长度。这样的能量分布曲线就是常提到的扩展Bragg峰(spread-out Braggpeak)简称SOBP。图2说明一系列能量下降的单能量质子Bragg峰经过重叠整理后的效果。图3表明质子束和光子束的射程深度和剂量之间的函数关系。

质子治疗脊索瘤

图2.一系列能量下降的单能量质子Bragg峰经过重叠整理后的效果

质子治疗脊索瘤

图3.质子束和光子束的射程深度和剂量之间的函数关系

从图2、3可以清楚的看出,在肿瘤病灶(特定靶区)的前部光子比质子有明显过多剂量,在肿瘤区光子有很大的剂量梯度,而在肿瘤区后方光子还提供相当大多余剂量。因此,用外照射时,质子比光子治疗更具优越性;也就是说,除了皮肤表浅部位的病灶外,质子治疗时每个照射野的肿瘤区内剂量分布较均匀,肿瘤前侧的剂量也较小,从而降低患者的正常组织的剂量损伤。在质子治疗中,可给予肿瘤区更高的照射剂量,从而在不增加正常组织并发症概率(normal tissuecomplication probability,NTCP)的同时,获得更好的肿瘤控制率(tumor controlprobability,TCP)。图4表明光子与质子对肿瘤照射时能量分布对比。相反,如果在质子治疗时用光子相同的TCP值,则可以降低患者的正常组织的剂量损伤,则可以降低正常组织的受照射剂量,那么质子治疗将有较低的NTCP值。

质子治疗脊索瘤

图4.光子与质子对肿瘤照射时能量分布对比

脊索瘤的解剖位置和病理特点为检验质子这种新型的高准确度治疗手段的安全性和有效性提供了很好的机会。所有高能质子治疗中心均将颅底肿瘤作为他们的临床治疗项目。即使这种肿瘤发生率很低,但是世界范围内已有超过1700例患者接受了治疗并进行了报道。质子治疗在颅底和颈椎脊索瘤和软骨肉瘤的治疗中成了单一治疗手段中最大的组成部分。

质子放射治疗在技术上没有大小的限制。实际上,绝大多数接受质子放射治疗的肿瘤都超过了伽马刀和射波刀限制的肿瘤大小。在不同的质子治疗机构,多学科综合治疗的原则也是基本相同。LLUMC治疗脊索瘤和软骨肉瘤的数据将肿瘤分为<25ml或≥25ml(接近伽马刀的治疗范围)进行了分析。所有治疗前肿瘤<25ml的患者均获得了局部控制,而大肿瘤的局部控制率仅为56%(P=0.02)。

所以对大多数患者来说,均应先手术最大限度地切除肿瘤组织,并解除肿瘤对危及器官的压迫。如果初次治疗时肿瘤可以尽可能地切除,则肿瘤体积可以显著减小,并解除肿瘤对剂量限制性的正常机构和器官的压迫,如对脑干、视神经和视交叉等,因此手术治疗为质子放射治疗的实施创造了良好的条件。

目前,大多数已发表的关于质子治疗的数据均采用常规分割的分次治疗方式,脊索瘤则要超过72Gy(RBE),处方剂量通常为72~79Gy(RBE)。

对于脊索瘤质子放射治疗预后效果的分析与判断是极其复杂的,包括病理特点、肿瘤大小、高放射剂量与疗效的相关性、适当靶区覆盖的重要性、年龄或性别的预示作用还有延迟质子治疗对于控制率的影响。

质子放射治疗颅底和颈椎的脊索瘤及软骨肉瘤疗效的长期结果已经发表。质子放射治疗已经被世界范围内的许多神经外科和肿瘤放射治疗医师公认为是手术切除后的首选治疗方式。采用质子放射治疗使位于颅底的肿瘤组织得到高剂量的照射,同时正常组织又得到最大限度的保护。已经观察到了少数明显的并发症,这些并发症与高剂量照射相关,但是如果不治疗的话,这些患者的肿瘤将无法控制。

对于大多数预后良好的患者是可以通过质子放射治疗达到治愈目的的,如大多数颅底软骨肉瘤和脊索瘤患者等。在颅底和颈椎脊索瘤、软骨肉瘤初次诊断和初次治疗时,应采取积极的和根治性的治疗,并将质子治疗作为一种常规治疗手段。

由于脊索瘤属于罕见病,而且质子放射治疗随访需要较长时间,目前尚没有比较前瞻性的报到,而且仅有单个研究所质子治疗和历史局控数据相比较的结果,另外由于质子设备与技术的限制,多数是国外医疗统计数据。

文章摘取自:《 Protonand Charged Particle Radiotherapy/质子及带电粒子放射治疗学》

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