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多発性脳転移の定位放射線手術に対する単一心室容積変調アーク療法とCyberKnife M6の比較
Single-Isocenter Volumetric Modulated Arc Therapy vs. CyberKnife M6 for the Stereotactic Radiosurgery of Multiple Brain Metastases.
PMID: 32457829 PMCID: PMC7225280. DOI: 10.3389/fonc.2020.00568.
抄録
定位放射線手術（SRS）は、多発性脳転移（BM）患者に対してより頻繁に使用されるようになってきている。サイバーナイフ(CK)のような専用システムに代わって、単心室容積変調アーク療法(SI-VMAT)が新たな選択肢として登場している。本研究では、RayStation V8Bで計画されているCyberKnife M6とSI-VMATの線量比較を行い、5人以上のBMの同時SRSを対象とした。 5例以上の脳転移に対するCKベースの単回SRSの治療計画20例を、Elekta VersaHDリニアックでの送達のためにSI-VMATを用いて再計画した。処方された線量は20Gyまたは18Gyであり、PTVのマージン幅はそれぞれのSRS技術に適合したもので、計画目標体積（PTV）の98％以上をコンフォーマルに囲んだ。比較的に解析された品質指標には、健康な脳（HB）への線量分布が含まれており、これには異なるアイソドーズ量、適合性、および勾配の指標が含まれている。推定治療時間も比較した。 3Gy、5Gy、8Gy、10Gy、12GyのHBのアイソドーズ量の中央値は、SI-VMATと比較してCK-SRSの方が一貫して小さかった（<0.001）。GI_highとGI_lowの勾配指標で表されるように、目標線量の外での線量のフォールオフは、SI-VMATと比較してCK-SRSの方が一貫して急であった( < 0.001)。CK-SRSのGI_highの中央値は3.1 [四分位間値範囲(IQR), 2.9-1.3]であり、SI-VMATのGI_highの中央値は5.0 (IQR 4.3-5.5)であった( < 0.001)。GI_lowについては、CK-SRSで3.0(IQR、2.9-3.1) vs SI-VMATで5.6(IQR、4.3-5.5)であった(<0.001)。適合性指数（CI）の中央値はCK-SRSで1.2（IQR、1.1-1.2）、SI-VMATで1.5（IQR、1.4-1.7）であった（<0.001）。推定治療時間はSI-VMATの方が短く、中央値は13.7分（IQR、13.5-14.0）であったのに対し、CK-SRSでは130分（IQR、114.5-154.5）でした（<0.001）。 SI-VMATはCyberKnifeと比較してBMが多発している症例では治療効率が向上しますが、適合性や健常者の脳への積分線量については妥協が必要です。また、従来のリニアアクセラレータ（リニアック）での治療では、治療やセットアップの誤差を考慮して、より大きなPTVマージンが必要となる可能性があります。検出された線量差が臨床的に適切であるかどうかを判断するためには、さらなる評価が必要である。SI-VMATは、複数のBMを有する選択された患者にとって、専用の放射線手術システムに代わる合理的な選択肢となりうる。
Stereotactic radiosurgery (SRS) is becoming more frequently used for patients with multiple brain metastases (BMs). Single-isocenter volumetric modulated arc therapy (SI-VMAT) is an emerging alternative to dedicated systems such as CyberKnife (CK). We present a dosimetric comparison between CyberKnife M6 and SI-VMAT, planned at RayStation V8B, for the simultaneous SRS of five or more BM. Twenty treatment plans of CK-based single-session SRS to ≥5 brain metastases were replanned using SI-VMAT for delivery at an Elekta VersaHD linear accelerator. Prescription dose was 20 or 18 Gy, conformally enclosing at least 98% of the total planning target volume (PTV), with PTV margin-width adapted to the respective SRS technique. Comparatively analyzed quality metrics included dose distribution to the healthy brain (HB), including different isodose volumes, conformity, and gradient indices. Estimated treatment time was also compared. Median HB isodose volumes for 3, 5, 8, 10, and 12 Gy were consistently smaller for CK-SRS compared to SI-VMAT ( < 0.001). Dose falloff outside the target volume, as expressed by the gradient indices GI_high and GI_low, was consistently steeper for CK-SRS compared to SI-VMAT ( < 0.001). CK-SRS achieved a median GI_high of 3.1 [interquartile range (IQR), 2.9-1.3] vs. 5.0 (IQR 4.3-5.5) for SI-VMAT ( < 0.001). For GI_low, the results were 3.0 (IQR, 2.9-3.1) for CK-SRS vs. 5.6 (IQR, 4.3-5.5) for SI-VMAT ( < 0.001). The median conformity index (CI) was 1.2 (IQR, 1.1-1.2) for CK-SRS vs. 1.5 (IQR, 1.4-1.7) for SI-VMAT ( < 0.001). Estimated treatment time was shorter for SI-VMAT, yielding a median of 13.7 min (IQR, 13.5-14.0) compared to 130 min (IQR, 114.5-154.5) for CK-SRS ( < 0.001). SI-VMAT offers enhanced treatment efficiency in cases with multiple BM, as compared to CyberKnife, but requires compromise regarding conformity and integral dose to the healthy brain. Additionally, delivery at a conventional linear accelerator (linac) may require a larger PTV margin to account for delivery and setup errors. Further evaluations are warranted to determine whether the detected dosimetric differences are clinically relevant. SI-VMAT could be a reasonable alternative to a dedicated radiosurgery system for selected patients with multiple BM.
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