颅骨旁脑转移瘤放疗中基于CT/MRI靶区勾画的剂量学差异及MRI独有区域欠覆盖风险研究

《BMC Cancer》：Dosimetric analysis of CT/MRI-based target delineation differences in radiotherapy for brain metastases close to the skull

　　

摘要

背景

旨在量化颅骨旁脑转移瘤（BMCS）放疗中基于CT/MRI靶区勾画所引起的剂量学差异，并为靶区勾画和治疗计划评估提供剂量学依据。

方法

本回顾性研究纳入132例接受放疗的患者的245个BMCS病灶，其中88个病灶接受全脑放疗（WBRT），67个病灶接受局部放疗（LRT），90个病灶接受同步加量照射（SIB）。原始临床治疗计划中基于增强脑窗CT图像勾画的大肿瘤体积（GTV）被指定为GTV_Brain。将增强MRI与计划CT进行刚性配准后，分别在融合的CT/MRI图像上基于增强骨窗CT图像和增强T1加权MRI勾画GTV_Skull和GTV_MRI。对三种GTV均施加统一的3 mm外扩，生成对应的计划靶体积（PTV），分别指定为PTV_Brain、PTV_Skull和PTV_MRI。MRI独有区域定义为PTV_MRI超出PTV_Brain或PTV_Skull的部分，通过布尔运算生成。保持每位患者的原始临床治疗计划及在计划CT上计算的剂量分布不变，直接从原始放疗剂量文件（RTDOSE）中提取所有评估结构的剂量体积参数，并在WBRT、LRT和SIB组之间比较不同勾画方法间的剂量学差异。主要剂量学终点为D_98%，定义为至少98%靶体积所接受的剂量。归一化D_98%的计算公式为nD_98% = D_98%/处方剂量。nD_98%值＜1.00被定义为低于处方剂量事件，nD_98%＜0.95被定义为明显欠覆盖事件。

结果

在所有三种治疗方式中，PTV体积始终遵循PTV_MRI ＞ PTV_Skull ＞ PTV_Brain的顺序（P ＜ 0.001）。D_98%在PTV_Brain中最高，PTV_Skull居中，PTV_MRI最低。与PTV_Brain和PTV_Skull相比，PTV_MRI的D_98%值显著降低，在WBRT组、LRT组和SIB组中分别降低0.68 Gy和0.58 Gy、1.96 Gy和1.90 Gy、3.16 Gy和2.82 Gy（P ＜ 0.001）。PTV_MRI?Brain和PTV_MRI?Skull的D_98%值低于整体PTV_MRI。PTV_MRI低于处方剂量事件的发生率在WBRT组、LRT组和SIB组中分别为22.73%、35.82%和62.22%。PTV_MRI明显欠覆盖的对应发生率分别为6.82%、17.91%和31.11%，而SIB组中MRI独有区域的明显欠覆盖率高达41.11%和42.22%。

结论

基于脑窗CT和骨窗CT的GTV勾画低估了BMCS中以增强MRI为参考的靶区范围，导致D_98%降低和处方剂量覆盖不足。MRI独有区域倾向于位于低剂量区，并与更高的处方剂量覆盖不足风险相关，尤其在LRT和SIB中更为明显。对于接受LRT或SIB治疗的BMCS，建议常规将增强MRI与计划CT进行融合以进行GTV勾画，以降低靶区地理性遗漏的潜在风险。