[輻射生物學] 臨床上脊髓(spinal cord)重新放射治療(re-irradiation)的考量

在放射治療臨床工作上, 最重要的正常器官(Organs at Risk)就是脊髓(spinal cord), 脊髓經過放射治療後最恐怖的副作用就是myelopathy, 嚴重的話甚至會癱瘓, 因此臨床上放射治療, 限制脊髓的劑量就是當務之急!

在2021的red journal gray zone 裡面, 對這個議題有做探討, 三個醫師裡面有兩個建議重新放射治療的時候要採用SBRT的技術, 不過這個不是我這篇的重點, 這裡的重點是如何藉由red journal 提供的情境題, 以及劑量計算公式, 來在臨床上做使用!

情境如下:

58歲女性, 乳癌, 做過放射治療(45Gy/25Fr), 照射範圍包括局部淋巴結, 開照野的時候有照到T spine, 後來過了五年後在T1復發, 從C7 - T3 都有接受照射(39.6Gy/20Fr), 後來又過了十五年, T1-T3又有骨轉移, 因為壓迫到脊柱, 有神經學症狀, 因此先去開刀, 之後再轉來放射腫瘤科做放射治療, 作者想請教放射治療的劑量範圍應該怎麼做!

這邊red journal 請教了三個醫師, 其中一個德國的醫師Anca L. Grosu, 就是這個議題的專家, 他的團隊在2005, 2006年收集了78個病人, 發展出了預測radiation myelopathy的risk score, 利用輻射生物學的EQD2, BED 的概念來做計算, 以收案人數來講, 即使是今年2021年, 還是非常有參考價值

P.S. 計算的時候, 如果時間夠久(隔多久沒定論, 一般至少半年以上), 可以考慮修復, 計算累積劑量的時候把之前的劑量*0.5

詳細的表有risk score計算方法, 不過要達成low risk(radiation myelopathy <3%), 一定要滿足下列條件:

1. cumulative BED <135.5 Gy2 (alpha/beta ratio =2)
2. 兩次治療間隔不小於六個月 
3. 每次的BED <98 Gy2 (alpha/beta ratio =2)

看了上面的規則, 會想要怎麼給劑量呢><

簡易計算如下:

先假設 alpha/beta ratio =2

Course 1:

45Gy/25Fr => BED =85.5Gy

Course 2:

39.6Gy/20Fr => BED = 75.2Gy

Course 3:

(Course 1 + Course 2)/2 = 80.4Gy, 所以BED大概還有50Gy左右的空間, 換算成EQD2, 大概2Gy慢慢做, 大概可以做到24Gy/12Fr 

不過上面是用alpha/beta ratio =2的情況來做計算, 臨床上有的時候會用alpha/beta ratio =3的情況來做計算, 再考慮衰減, 最後用常見的Dmax =45 (EQD2)來計算

P.S. 關於BED, EQD2的計算可以參考我的另一篇文章(點此)

reference:

1. Pinkawa M. Spinal Cord Reirradiation:Balancing Benefit Against Risks. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2021 Feb 1;109(2):312-313. doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.05.067. PMID: 33422271.

2. Nieder, Carsten et al. “Update of human spinal cord reirradiation tolerance based on additional data from 38 patients.” International journal of radiation oncology, biology, physics vol. 66,5 (2006): 1446-9. doi:10.1016/j.ijrobp.2006.07.1383

[輻射生物學] Dose-response modeling

最近red journal 推出一系列 dose response modeling 的文章, 這類文章筆者非常有興趣, 剛好red journal 在 2020 年底有推出一篇primer, 以下就來細讀吧!

作法其實跟統合分析很像, 就是收集過去文獻, 提取出資料,  進行建模, 希望未來可以在臨床上對病人做預測!

模型選擇:

文章裡面認為模型選擇非常重要, 其中最常見的模型, 就是所謂的Maximum likelihood estimation. 

文章裡面有用radiation pneumonitis 來做舉例, 其實重要的就是從每篇文章裡面抓出劑量以及radiation pneumonitis的grade. 作者是用兩篇文章來做練習, 都是open access的, 所以直接點就可以看到! (BMC radiation oncology 的文章) (BJR 的文章); 其實作者就是把文章裡面每個病人的mean lung dose 跟 radiation pneumonitis 的grade 做成圖表, 然後丟進Maximum likelihood estimation模型, 這樣就成功了XD

另外作者也有提到其實其他傳統模型, 比如說sigmoid shape function 或者是logistic function, 甚至是機器學習都可以套進來用, 其實看到這裡我覺得這跟統合分析根本差不多啊XDDDDD

反正就是單一site病人量不夠大, 可能會有機構的bias, 因此整理資料, 建立一個robust的模型!

再來是要怎麼知道模型的預測力, 這個在機器學習裡面已經是老生常談了, 不過這篇文章並沒有提到外部驗證, 而是使用bootstrapping 或者是bundles of curve. 

reference:

1. Moiseenko, Vitali, et al. "A Primer on Dose-Response Data Modeling in Radiation Therapy." International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics (2020).

2. Yamashita, H., Nakagawa, K., Nakamura, N. et al. Exceptionally high incidence of symptomatic grade 2–5 radiation pneumonitis after stereotactic radiation therapy for lung tumors. Radiat Oncol 2, 21 (2007). https://doi.org/10.1186/1748-717X-2-21

3. Okubo, Mitsuru, et al. "Predicting risk factors for radiation pneumonitis after stereotactic body radiation therapy for primary or metastatic lung tumours." The British Journal of Radiology 90.1073 (2017): 20160508.

[小兒腫瘤] Ewing sarcoma

小兒腫瘤非常稀少, 其中Ewing sarcoma算是其中比較知名的腫瘤, Ewing sarcoma 是屬於骨頭的癌症, 在NCCN guideline裡面列在bone cancer 的章節

1. 分期: 所有的bone cancer 共用TNM分期, T 分期會隨著部位不同而不一樣

2. 好發年齡: 青少年跟年輕成人

3. 疾病特性: 最常見侵犯的部位是pelvic bone, femur and chest wall. 

4. 治療: 主要是至少先給九個禮拜的化療, 之後依照治療反應決定後續治療

(1) stable disease/partial response: 手術(某些情形考慮截肢), 術後依照手術邊緣的情形, 決定使用CT +/- RT, 或者是不手術,使用放療加上化療

(2) progressive disease: RT or 手術, 之後考慮考慮繼續打化療

(3) metastatic Ewing sarcoma: 

如果想要針對局部做控制的話, 和上面類似, 可以針對局部做切除, 術後依照手術邊緣的情形, 決定使用CT +/- RT, 或者是不手術,使用放療加上化療; 比較特別的是, 如果是oligometastatic disease, 可以考慮切除或是RT; lung 的部份如果partial response => 切除加上whole lung irradiation, 如果complete response => whole lung irradiation

如果已經廣泛性轉移 => palliative Tx

RT 技術:

1. definitive: 45Gy(pre-CT tumor area), consider boost to 55.8Gy(original bony extent + post-CT tumor area), 如果化療反應不好(腫瘤縮小小於一半), 可以考慮boost到59.4Gy.

2. pre-OP RT: 36-45Gy

3. post-OP RT: 

(1) R0 resection: 45Gy

(2) R1 resection: 45Gy

(3) R2 resection: 45Gy, boost to 55.8Gy

3. whole lung irradiation:

(1) <14 y/o patient: 15Gy/10Fr

(2) >14 y/o patient: 18Gy10Fr

5. 化療: 目前台灣各家醫院經常使用 TPOG-ES 2017 protocol. Protocol 網路上可以找到, 總共會打41周的化療, 主要是用VAC/IE, 中間如果可以手術的話會穿插手術, 不然中間會加上放射治療

reference:

1. NCCN guideline 
2. TPOG-ES 2017 protocol