Способ радиохирургического лечения злокачественных новообразований головного мозга конвекситальной локализации
Владельцы патента RU 2662204:
Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к радиологии, лучевой диагностике, онкологии и нейрохирургии, и может быть использовано для радиохирургического лечения злокачественных новообразований головного мозга конвекситальной локализации. Получают МР-изображения головного мозга в последовательности Т1 с контрастным усилением. Производят расчет предписанной дозы (ПД) и предписанной изодозы (ПИ). Планируют облучения с учетом взаимного расположения опухоли и кожи головы с последующим облучением опухоли по полученным параметрам. При этом во время планирования облучения при выявлении на МР-изображениях в сагиттальной, аксиальной и коронарной плоскостях прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр определяют стереотаксические координаты точки в центре данной области. Отмечают данную точку на коже пациента. При этом перед облучением опухоли подкожно вводят гетерогенный коллоидный инфузионный раствор в количестве, обеспечивающем инфляцию кожи не менее чем на 0,5 см в данной точке. Далее повторно проводят МРТ головного мозга в последовательности Т1. Способ обеспечивает сокращение сроков лечения злокачественного/ых новообразования/й головного мозга конвекситальной локализации при повышении безопасности лечения с сохранением его эффективности за счет однократного воздействия ионизирующего излучения с обеспечением высокой предписанной дозы для патологического очага и сниженной дозовой нагрузки на кожу головы в проекции опухоли. 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к медицине, а именно, к медицинской радиологии, и может быть применено для улучшения результатов радиохирургического лечения больных с опухолями головного мозга. Наиболее широкое применение изобретение найдет в нейрохирургии и онкологии для увеличения продолжительности и качества жизни пациентов с опухолями головного мозга.
Уровень техники
Согласно мировой статистике, в 2016 году радиохирургическое лечение на аппарате Leksell Gamma Knife Perfexion прошли около 35 тысяч человек со злокачественными новообразованиями головного мозга, из них, порядка 90% - пациенты с метастатическим поражением (Leksell Gamma Knife Society. Treatment Statistics Report 1968 - 2016). Тенденция к возрастанию роли радиохирургии в лечении злокачественных новообразований головного мозга обусловлена высокой эффективностью и органосохраняющей направленностью ее воздействия. Однако локализация патологического очага в функционально значимых и радиочувствительных зонах иногда ограничивает применение радиохирургии как метода однократного высокодозного облучения опухоли. Так, при облучении злокачественных опухолей конвекситальной локализации существует ограничение для подведения эффективной дозы из-за соседства радиочувствительной кожи. По данным мировой литературы, допустимая - позволяющая избежать радиационно-индуцированного повреждения доза для кожи составляет 8 Гр (Radiation-induced epilation due to couch transit dose for the Leksell Gamma Knife model C, Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., Vol. 54, No. 4, pp. 1134-1139, 2002). В соответствии с современными протоколами лечения внутримозговых метастазов (Radiation Therapy Oncology Group 90-05 (2000 г.) диапазон эффективной краевой дозы составляет 18-24 Гр, при лечении рецидивов глиом высокой степени злокачественности эта цифра достигает 26 Гр. В случае конвекситального расположения перечисленных опухолей достижение эффективного однократного лечения без лучевого повреждения кожи практически не возможно.
При этом из уровня техники известно использование экранирования радиочувствительных органов и тканей (Biologic mesh spacer placement facilitates safe delivery of dose-intense radiation therapy: A novel treatment option for unresectable liver tumors, EJSO 42 (2016) 1591-1596). С целью оптимизации лечения и снижения риска радиационно-индуцированных осложнений авторы перед облучением множественных метастазов в печень использовали экранирование петель радиочувствительного кишечника биоматериалом из аллогенной кожи ALLODERM SELECT™ Regenerative Tissue Matrix. Материал в 2 или 3 слоя укладывали в брюшную полость при лапаротомии или лапароскопии в среднем за 24 дня (12-48 дней) до облучения. Этот способ коррекции лучевой нагрузки на радиочувствительный кишечник позволял провести курс лучевой терапии без значительного снижения эффективной дозы облучения на внутрипеченочные метастазы. Следует отметить, что в данном источнике информации речь идет о лечении метастазов посредством лучевой терапии, когда суммарная эффективная доза набирается за несколько лечебных сеансов облучения - фракций. Радиохирургия - методика, смысл которой заключается в возможности однократного облучения патологического очага высокой дозой ионизирующего излучения. Таким образом, средства и метод, описанные в данном источнике, не могут быть перенесены на радиохирургическое лечение злокачественных новообразований головного мозга конвекситальной локализации, поскольку использование инвазивной техники размещения длительно существующих экранов радиочувствительных органов для возможности однократного облучения опухоли не целесообразно.
Из уровня техники, как наиболее близкие к заявляемому решению, широко известны радиохирургические способы лечения внутримозговых метастазов, прилегающих к радиочувствительным зонам, на аппарате Гамма-нож (Ильялов СР. «Стереотаксическая радиохирургия внутримозговых метастазов рака с применением установки Гамма-нож» // Дисс. на соискание уч. ст. к.м.н. - Москва - 2008 г и Кибер-нож - Integration of functional neuroimaging in CyberKnife radiosurgery: feasibility and dosimetric results, Neurosurg Focus 34 (4):E5, 2013). В работах приведен подробный перечень критических структур головного мозга (зрительные нервы, хиазма, зрительные тракты, ствол мозга, гипофиз, а так же моторные зоны коры и проводящие пути головного мозга) и предложены мероприятия по снижению лучевой нагрузки на критические структуры.
Указанные работы отражают мировые принципы лечения злокачественных новообразований (рекомендации от Radiation Therapy Oncology Group) и предлагают стандартные мероприятия по коррекции лучевой нагрузки на радиочувствительные зоны и органы при планировании лечения:
1) уменьшение предписанной дозы по краю опухоли;
2) уменьшение дозы облучения опухоли в участке, контактирующем с критической структурой.
3) использование системы коллимации и секторальной блокировки пучка излучения для аппарата Leksell Gamma Knife Perfexion, различные приемы коллимации пучка излучения для аппарата CyberKnife;
4) коррекция лучевой нагрузки на функционально значимые зоны в автоматическом режиме.
Данные примеры не рассматривают отдельную проблему лечения злокачественных новообразований конвекситальной локализации и защиты прилегающей кожи, а перечисленные мероприятия по снижению лучевой нагрузки на дозолимитирующие структуры способны уменьшить результативность самого лечения или пролонгировать время лечения.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание нового наиболее безопасного и эффективного способа стереотаксического радиохирургического лечения злокачественных опухолей головного мозга конвекситальной локализации.
Заявляемое изобретение направлено на устранение перечисленных выше недостатков без увеличения длительности/стоимости лечения при сохранении радикальной циторедукции опухоли.
Технический результат заключается в сокращении сроков лечения на опухоль при повышении безопасности лечения с сохранением эффективности лечения, за счет однократного воздействия ионизирующего излучения с обеспечением высокой предписанной дозы для патологического очага, с одной стороны, и сниженной дозовой нагрузки на кожу головы в проекции опухоли, с другой стороны.
Поставленная задача решается тем, что способ радиохирургического лечения злокачественных новообразований головного мозга конвекситальной локализации аппаратом гамма-нож включает получение MP-изображений головного мозга, расчет предписанной дозы (ПД) и предписанной изодозы (ПИ) и планирование облучения с учетом взаимного расположения опухоли и кожи головы с последующим облучением опухоли по полученным параметрам, при этом при планировании облучения в случае выявлении на MP-изображениях в сагиттальной, аксиальной и коронарной плоскостях прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр определяют стереотаксические координаты точки в центре данной области, по которым эту точку отмечают на коже пациента, в которую перед облучением опухоли подкожно вводят гетерогенный коллоидный инфузионный раствор в количестве, обеспечивающем инфляцию кожи не менее чем на 0,5 см в данной точке.
MP-изображения головного мозга получают посредством записи в последовательности Т1 с контрастным усилением с локализационным устройством, которую производят после установки стереотаксической рамы Leksell Coordinate Frame G, с получением анатомического изображения головного мозга с доверительными метками, предназначенными для определения координат цели, при этом для расчета предписанной дозы (ПД) и предписанной изодозы (ПИ) и планирования облучения полученные МР-изображения импортируют в назначенный для пациента файл программы планирования лечения для стереотаксической радиохирургии.
После определения стереотаксических координат точки в центре области прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр повторно проводят МРТ головного мозга в последовательности Т1, совмещают полученные MP-изображения с исходными MP-изображениями и корректируют координаты стереотаксического наведения для последующего облучения опухоли.
Координаты точки для инфляции кожи наносят на кожу пациента с применением шкалы координат стереотаксической рамы Leksell Coordinate Frame G и локализационного устройства MR Indicator. В качестве коллоидного инфузионного раствора используют среднемолекулярные растворы декстрана, включая Полиглюкина раствор 6%, Декстран 60000, Полифер, Неорондекс; растворы гидроксиэтилкрахмала, включая Инфукол ГЭК, Волювен, Волюлайт, N-Гидроксиэтил крахмал, Венофундин. Планирование радиохирургического лечения осуществляют с помощью программы планирования стереотаксической радиохирургии Leksell Gamma plan® 10.1. В качестве аппарата для дистанционного стереотаксически ориентированного облучения используют аппарат Elekta Leksell Gamma Knife Perfexion.
Таким образом, поставленная задача решается за счет использования совокупности признаков, включая использование биодеградируемого наполнителя, позволяющего провести инфляцию кожи в проекции конвекситально расположенной опухоли и спланировать радиохирургическую операцию с учетом ее дислокации. В качестве такого наполнителя возможно использовать подкожное введение гетерогенного коллоидного инфузионного раствора со средней или высокой молекулярной массой. В частности, среднемолекулярные растворы декстрана (Полиглюкина раствор 6%, Декстран 60000, Полифер, Неорондекс). Предпочтительны к применению растворы гидроксиэтилкрахмала (Инфукол ГЭК, Волювен, Волюлайт, N-Гидроксиэтил крахмал, Венофундин), более высокая молекулярная масса которых, предоставляет стабильное длительное (не менее 3 часов) «экспандерное» действие.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен интерфейс программы для планирования стереотаксической радиохирургии Leksell Gamma plan® 10.1 с изображениями МРТ в аксиальной, коронарной и сагиттальной плоскостях, где 1 -очаг продолженного роста глиобластомы левой височной доли, 2 - линия предписанной изодозы 22 Гр, 3 - подкожная жировая клетчатка и кожа головы, 4 - линия изодозы 8 Гр, пересечение взаимноперпендикулярных красных прямых - курсор программы установлен на точку максимального перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр. В левом нижнем углу поля каждого из изображений МРТ указаны стереотаксические координаты Leksell точки, отмеченной курсором: Z: 101,2, Y: 106,5, X: 169,3. На фиг. 2 представлена схема соответствия изображений сагиттальной плоскости МРТ и плоскости YZ стереотаксического пространства Leksell. На фиг. 3 представлена схема соответствия изображений аксиальной плоскости МРТ и плоскости XY стереотаксического пространства. На фиг. 4 представлена схема соответствия изображений коронарной плоскости МРТ и плоскости XZ стереотаксического пространства. На фиг. 5 представлено изображение стереотаксической рамы с указанием начала координат Leksell Coordinate System, расположенного за пределами координирующей рамы в точке (0,0,0), где X, Y и Z равны нулю и направление осей X, Y и Z. На фиг. 6 представлена фотография пациента с установленной стереотаксической рабой и МР-локалайзером. На коже пациента отмечена точка (X) для введения инфузионного коллоидного раствора. На фиг. 7 представлена фотография процесса инфляции кожи. На фиг. 8 представлен результат совмещения новых данных МРТ и топометрии головы пациента после инфляции кожи с планом радиохирургического лечения на фиг. 1, где 4 - линия изодозы 8 Гр, 3 - кожа головы. Полностью исключено воздействие 8 Гр на кожу головы, прилегающую к опухоли, за счет ее инфляции. На фиг. 9 представлен план лечения пациента И., 68 л с солитарным метастазом периферического рака правого легкого T4N2M1 в левую лобную долю. А - план лечения пациента до инфляции кожи. 5 - метастаз в левой лобной доле, прилежащий к конвекситальной твердой мозговой оболочке. 6 - линия изодозы 8 Гр на участке, перекрывающая прилегающую к опухоли кожу головы - 7. В - тот же план лечения после инфляции кожи. Полностью исключено воздействие 8 Гр (6) на кожу головы (7), прилегающую к опухоли (5).
Осуществление изобретения
В одном из вариантов заявляемый способ реализуют следующим образом.
Под местной анестезией выполняют фиксацию стереотаксической рамы Leksell Coordinate Frame G. Далее, используя локализационное устройство MR Indicator, записывают МРТ в последовательности Т1 с контрастным усилением, толщиной срезов 1,2 мм и импортируют его в назначенный для пациента файл программы планирования лечения для стереотаксической радиохирургии Leksell GammaPlan. Назначают предписанную дозу (ПД - доза ионизирующего излучения, назначенная по краю опухоли) и предписанную изодозу (ПИ - отношение предписанной дозы (ПД) к максимальному значению дозы в процентном исчислении), после чего планируют лечение опухоли исходя из взаимного расположения опухоли и кожи головы. В случае прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр (изодоза - линия, соединяющая на схеме дозного поля точки с равными величинами доз от данного источника излучения. В данном случае -кривая, вдоль которой доза ионизирующего излучения составляет 8 Гр) (см. фиг. 1), в системе планирования, где MP исследование в сагиттальной плоскости соответствует плоскости YZ стереотаксического пространства (см. фиг. 2), в аксиальной - плоскости XY (см. фиг. 3), в коронарной - плоскости XZ (см. фиг. 4), визуально определяют точку максимального перекрытия или центр зоны прилежания или перекрытия. При наведении курсора (пересечение взаимно перпендикулярных красных прямых) в левом нижнем углу каждого MP-изображения получают стереотаксические координаты Leksell интересующей точки (см. фиг 1). С помощью стереотаксической рамы, которая имеет шкалы координат, градуированные в миллиметрах и соответствующие направлениям осей X, Y (см. фиг. 5) и МР-локалайзера, эту точку отмечают на коже пациента (см. фиг. 6). В асептических условиях, после обработки кожи головы спиртовым раствором хлоргексидина биглюконата 0,05% и инфильтрационной анестезии, в выверенную точку производят подкожное введение гетерогенного коллоидного инфузионного раствора с целью инфляции кожи не менее чем на 0,5 см в данной точке (см. фиг. 7). Данный эффект достигается при введении не менее 10 мл препарата. Повторяют МРТ для стереотаксической навигации, топометрию головы, импортируют в систему планирования Leksell GammaPlan, масштабируют в стереотаксической системе координат устройства Leksell и совмещают новые данные с планом радиохирургического лечения. Оценивают позицию линии изодозы 8 Гр относительно кожи головы (см. фиг. 8). Производят облучение по заданным параметрам.
Изобретение поясняется примерами практического использования заявляемого способа.
Пациент И., 68 лет, поступил с солитарным метастазом периферического рака правого легкого T4N2M1 в левую лобную долю. В конвекситальных отделах левой лобной доли, выявлено объемное образование округлой формы с неоднородным кольцевидным накоплением контрастного препарата, окруженное выраженным перифокальным отеком, размерами 18×23×24 мм. По данным навигационной трактографии в проекции очага определяется резкое снижение показателя FA, нарушение ориентация диффузии. По данным ASL-перфузии в проекции очага определяется гиперперфузия, показатель CBF 73 мл*100 г/мин.
Данные экспортированы в формате DICOM в программу планирования Leksell Gamma Plan 10.1. Чтобы достичь стойкого контроля роста опухоли, лечение спланировано с использованием ПД 21 Гр, ПИ 50%. На фиг. 8 представлены распределения доз (Гр) в облучаемой опухоли и прилегающих областях. Выявлено перекрытие прилегающего участка кожи головы изодозой 8 Гр. После определения координат точки для введения инфузионного коллоидного раствора, нанесена метка на кожу головы пациента, произведена инфляция кожи с подкожным введением 15 мл Волювена. Проведена коррекция плана радиохирургического лечения с учетом новых топометрических данных черепа и МРТ (см. фиг. 9). Полностью исключено воздействие 8 Гр на кожу головы, прилегающую к опухоли, за счет ее инфляции, что позволило провести однофракционное дистанционное стереотаксически ориентированное облучение на аппарате Elekta Leksell Gamma Knife Perfexion. При контроле через 1 и 3 месяца после операции выполнена плановая контрольная МРТ головного мозга с внутривенным контрастированием, при которой выявлено уменьшение метастаза на 50% объема, изменений кожных покровов левой височной области не отмечено.
Пациентка В., 49 лет, поступила с множественными метастазами меланомы кожи в головной мозг. При МРТ в веществе головного мозга визуализируются множественные инфра- и супратенториальные очаги, активно накапливающие контрастный препарат. Общее количество очагов не менее 6 шт. Наибольший по размеру очаг 25×20×19 мм расположен в конвекситальных отделах правой теменной доли. Во время планирования радиохирургической операции в проекции наибольшего метастаза выявлено перекрытие прилегающего участка кожи головы изодозой 8 Гр. По описанной выше методике пациентке проведена инфляция участка кожи правой теменной области в проекции опухоли с подкожным введением 11 мл Полифера, после чего выполнено дистанционное стереотаксически ориентированное облучение метастазов в головной мозг на аппарате Elekta Leksell Gamma Knife Perfexion в пределах толерантности окружающих тканей с краевой предписанной дозой 22 Гр.
Методика инфляции кожи в проекции конвекситально расположенного метастаза правой теменной доли, позволила провести лечение в режиме однократного дистанционного стереотаксически ориентированного облучения с сохранением высокой ПД на весь объем опухоли без вреда для прилегающей радиочувствительной кожи. При контроле через 1 и 3 месяца после операции выполнена МРТ головного мозга с внутривенным контрастированием, отмечен контроль роста конвекситального метастаза правой теменной доли. Признаков радиоиндуцированного повреждения прилегающей кожи головы не получено.
Таким образом, данные примеры демонстрируют достижение заявленного технического результата, который проявляется в сокращении сроков лечения за счет однократного воздействия радиоизлучения на опухоль высокой предписанной дозы для патологического очага с достижением лечебного эффекта при повышении безопасности лечения и сохранением эффективности лечения за счет обеспечения снижения дозовой нагрузки на кожу головы в проекции опухоли.
1. Способ радиохирургического лечения злокачественных новообразований головного мозга конвекситальной локализации аппаратом Гамма-нож, включающий получение MP-изображений головного мозга, расчет предписанной дозы (ПД) и предписанной изодозы (ПИ) и планирование облучения с учетом взаимного расположения опухоли и кожи головы с последующим облучением опухоли по полученным параметрам, отличающийся тем, что при планировании облучения в случае выявлении на МР-изображениях в сагиттальной, аксиальной и коронарной плоскостях прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр определяют стереотаксические координаты точки в центре данной области, по которым эту точку отмечают на коже пациента, в которую перед облучением опухоли подкожно вводят гетерогенный коллоидный инфузионный раствор в количестве, обеспечивающем инфляцию кожи не менее чем на 0,5 см в данной точке.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что MP-изображения головного мозга получают посредством записи в последовательности Т1 с контрастным усилением с локализационным устройством, которую производят после установки стереотаксической рамы Leksell Coordinate Frame G, с получением анатомического изображения головного мозга с доверительными метками, предназначенными для определения координат цели, при этом для расчета предписанной дозы (ПД) и предписанной изодозы (ПИ) и планирования облучения полученные MP-изображения импортируют в назначенный для пациента файл программы планирования лечения для стереотаксической радиохирургии.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после определения стереотаксических координат точки в центре области прилежания и/или перекрытия кожи линией изодозы 8 Гр повторно проводят МРТ головного мозга в последовательности Т1, совмещают полученные MP-изображения с исходными MP-изображениями и корректируют координаты стереотаксического наведения для последующего облучения опухоли.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координаты точки для инфляции кожи наносят на кожу пациента с применением шкалы координат стереотаксической рамы Leksell Coordinate Frame G и локализационного устройства MR Indicator.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве коллоидного инфузионного раствора используют среднемолекулярные растворы декстрана, включая Полиглюкина раствор 6%, Декстран 60000, Полифер, Неорондекс; растворы гидроксиэтилкрахмала, включая Инфукол ГЭК, Волювен, Волюлайт, N-Гидроксиэтил крахмал, Венофундин.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что планирование радиохирургического лечения осуществляют с помощью программы планирования стереотаксической радиохирургии Leksell Gamma plan® 10.1.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аппарата для дистанционного стереотаксически ориентированного облучения используют аппарат Elekta Leksell Gamma Knife Perfexion.
