圣裘德儿童研究医院：治疗中的MRI扫描可提升儿童质子治疗疗效
在笔形束质子治疗的过程中利用MRI扫描识别解剖学变化，并相应地调整治疗计划，可以提高治疗质量、有效性和安全性。在一项回顾性研究中，圣裘德儿童研究医院的研究人员发现，有27％的儿童患者(其中大多数患有脑肿瘤)将受益于治疗中的治疗计划变更。
笔形束质子治疗可将照射剂量高精度地传递至靶区，但如果靶区发生移动，则可能会弱化质子布拉格峰所带来的剂量学优势，并且也会增加对相邻组织的毒性风险。先前的一些临床试验比较了儿童患者接受质子治疗或光子放疗的疗效，以及毒性反应方面产生的不同结果。
研究人员假设，在不调整解剖结构变化的情况下执行(全疗程不变的)治疗计划，可能会损害质子治疗在充分覆盖靶区体积的同时最大限度地保护正常组织的能力。因此，他们研究了改变治疗计划来补偿肿瘤或邻近危及器官(OARs)的变化，是否可以改善靶区剂量的沉积并降低正常组织的剂量。
Dr. Sahaja Acharya及其同事正在研究MRI引导的质子治疗在儿童患者治疗中的潜在作用。
该研究共持续了30个月，纳入了73例患有不同癌症的儿童，患者在圣裘德儿童研究医院接受质子治疗。患者接受MRI检查的次数为1~7次，其中大部分MRI检查是在患者质子治疗的第2周和第4周进行的。患有低级别神经胶质瘤或横纹肌肉瘤的儿童患者则会每周都接受MRI检查。
研究人员评估了患者质子治疗过程中在治疗体位进行的230次MRI扫描，记录了时间和空间上解剖变化的模式。为了探明可以从重新优化的新治疗计划中获得显著收益的情况，研究人员比较了当天解剖结构的两种计算后的照射剂量：没有进行治疗调整的(按原计划执行的)剂量，和调整后的计划所沉积的剂量。
大多数患者患有脑部肿瘤(79％)或头颈部肿瘤(12％)。患者的中位处方剂量为54 Gy(RBE)，单次剂量为1.8 Gy(RBE)。MRI分析显示在束流路径上，20例患者的大体肿瘤靶区(GTV)和/或组织密度发生了解剖变化。这包括所有8例横纹肌肉瘤患者和24％的低级别神经胶质瘤患者。
在放射肿瘤医师Sahaja Acharya的领导下，研究人员认定在20个重新优化的治疗计划中有11个显著改变了计划质量。计划质量的改变被定义为CTV V95(临床靶区体积至少接受了处方剂量的95％的体积)下降了5％或更多，或被定义为用作OAR约束的剂量-体积参数增加了5％或更多。
由于解剖结构的变化，按原治疗计划执行，7例患者的CTV覆盖率显著下降，CTV V95下降了5~16％，4例患者的脑干、海马体和/或视神经的照射剂量明显增加。如果调整原治疗计划，则可以避免。研究小组注意到，重新优化计划的患者均未发生局部复发或远端复发。此外，无患者发生3级或更高级别的毒性反应，也无患者发生放射性坏死。
“质子治疗过程中，有27％的的患者表现出解剖学改变，这部分患者其中有超过50％执行了非最佳的治疗计划”，研究人员表示：“这些计划的重新优化使CTV覆盖率提高了16％，OAR剂量降低了最多46％。” 因为大多数变化都在6周疗程的第2或3周被发现，所以重新优化治疗计划效果将非常显著。
“某些部位和组织学类型的肿瘤可能通过重新优化治疗计划的方法比其他肿瘤获益更多。与肿瘤或患者特征无关的特定解剖变化模式，可能有助于选择对应的患者进行基于MRI的自适应治疗(adaptive therapy)，” 研究人员表示。
“我们计划进行一项前瞻性的初步研究，该研究将针对不同肿瘤类型来确定进行治疗中MRI的时间和频率，” Dr. Acharya表示。
Dr. Acharya参与的另一项正在进行的II期研究(NCT04065776)是通过质子治疗脑中线或者鞍上部的低级别胶质瘤，来降低海马体照射剂量的可行性。参加这项研究的儿童同样每周接受MRI扫描，如果GTV变化超过20％，则应对治疗计划进行调整，来适应缩小后的肿瘤体积。所有儿童也会接受长期的纵向神经认知测试。Dr. Acharya解释说：“这项II期研究可能会给出下列问题的答案：对于脑中线或上丘脑低级别神经胶质瘤的儿童患者，适应更小的靶区体积是否能使大脑的关键区域(如海马体)得到更好的保护，以及这样的保护能否保留神经认知能力。”(质子中国 编辑报道)