将功能脑区整合入治疗优化：一项针对脑转移瘤射波刀立体定向放射外科的多中心剂量学研究

《Radiation Oncology》：Integrating functional brain regions into treatment optimization: a multi-institutional dosimetric study in CyberKnife SRT for brain metastases

　　

摘要

目的

在立体定向放射治疗中，保护脑功能正成为一个重要的目标，人们越来越关注辐射剂量对功能神经解剖的潜在影响。本研究调查了在进行脑转移瘤 SRT 时，将这些功能脑区域作为优化目标是否能实现可测量的剂量降低。

方法

对两家机构使用射波刀 SRT 治疗的 41 例单发脑转移瘤患者进行了回顾性分析。根据病灶大小和位置，患者接受 22 Gy 单次分割或 30 Gy 三次分割治疗。对于每个病例，根据国际指南生成临床计划（TP_CL）。使用 BrainLab 的多模态 MRI 工作流自动分割目标 3 cm 范围内的功能区域。然后，使用相同的目标和 OAR 标准对功能保护计划（TP_FS）进行重新优化，同时将功能区域作为避让结构纳入。提取每个结构的 D_mean 和 D_max；对于小体积区域（<?0.5 cc），仅评估 D_max。计算从 TP_CL 到 TP_FS 的相对剂量变化（ΔD），并使用 Wilcoxon 符号秩检验评估差异。

结果

自动分割在整个队列中确定了 29 个功能区域，范围从大型皮质回沟到小型皮质下和异皮层核团。TP_FS 保持了完整的目标覆盖，VDpre 变化 < 0.5%，且与 TP_CL 相比无显著差异（p?>?0.05）。标准 OAR 剂量指标和计划复杂性保持在临床容忍范围内。在所有功能区域中，TP_FS 产生了一致且显著的剂量降低效果。ΔD_mean 的中位数范围为 ??22.8%（豆状核）到 ??39.0%（尾状核），在海马（??27.7%）、丘脑（??30.5%）和苍白球（??38.8%）中也观察到显著下降。ΔD_max 显示出类似趋势，包括???32.0%（丘脑）、??44.6%（苍白球）和 ??30.1%（海马）。少数区域未显示出显著的 ΔD 变化：小脑和杏仁核在 ΔD_mean 和 ΔD_max 上均无显著变化，胼胝体仅在 ΔD_mean 上无显著变化，而中央后回、丘脑前核和三叉神经仅在 ΔD_max 上无显著变化（p?>?0.05）。

结论

将功能神经解剖结构纳入 SRT 优化在技术上是可行的，并在多个皮质和皮质下区域导致一致的剂量降低，同时不损害目标覆盖、OAR 保护或计划可执行性。尽管这些结构的剂量 – 反应阈值尚未确定，但这些发现为功能导向计划提供了初步的剂量学基础，并为未来以神经认知结局为终点的前瞻性试验提供了剂量学前提。