Erweiterte Bildgebung in der Wirbelsäulen-Strahlentherapie: Ein Patientenleitfaden zu CT und MRT für zielgerichtete Behandlung

Inhaltsverzeichnis

• Einführung: Verständnis von Wirbelsäulenmetastasen
• Konventionelle Strahlentherapie versus stereotaktische Körperbestrahlung
• Die Rolle der Bildgebung bei der Patientenauswahl für SBRT
• Prä-SBRT-Bildgebung: Vorbereitung auf die Behandlung
• Behandlungsplanungs-Bildgebung: Präzises Mapping
• Quelleninformation

Einführung: Verständnis von Wirbelsäulenmetastasen

Die Wirbelsäule ist nach Lunge und Leber die dritthäufigste Lokalisation von Krebsabsiedelungen (Metastasen). Am häufigsten stammen Wirbelsäulenmetastasen von Lungen-, Prostata- und Brustkrebs, obwohl nahezu jede Krebsart in die Wirbelsäule streuen kann. Postmortale Studien zeigen, dass etwa 70% der Patienten mit Brust- oder Prostatakrebs Wirbelsäulenmetastasen entwickeln.

Diese hohe Rate an Wirbelsäulenbeteiligung erklärt sich dadurch, dass Wirbelknochen reichlich rotes Knochenmark enthalten und über einzigartige Blutgefäßnetzwerke verfügen, die die Ausbreitung von Krebszellen über den Blutstrom begünstigen. Wenn Krebs in die Wirbelsäule metastasiert, kann dies durch verschiedene Mechanismen zu starken Rückenschmerzen führen und die Lebensqualität erheblich beeinträchtigen.

Schmerzen können durch pathologische Wirbelkörperkompressionsfrakturen (VCF) entstehen, bei denen geschwächte Knochen brechen, oder durch komprimierte Nerven aufgrund epiduraler Tumorausbreitung. In bis zu 20% der Fälle kann es zu einer metastatischen epiduralen Rückenmarkkompression (MESCC) kommen, die einen onkologischen Notfall darstellt und bei neurologischen Symptomen sofort behandelt werden muss.

Behandlungsoptionen für Wirbelsäulenmetastasen umfassen verschiedene strahlentherapeutische Ansätze, Chirurgie (offen oder minimal-invasiv), neurointerventionelle Verfahren und Kombinationstherapien – insbesondere dekompressive Chirurgie mit Stabilisierung gefolgt von gezielter Strahlentherapie.

Konventionelle Strahlentherapie versus stereotaktische Körperbestrahlung

Die meisten Patienten mit Wirbelsäulenmetastasen profitieren von einer Strahlentherapie, mit wenigen Ausnahmen. Studien zeigen, dass eine Kombination aus Chirurgie und Bestrahlung bei ausgewählten Patienten mit metastatischer epiduraler Rückenmarkkompression (MESCC) bessere klinische Ergebnisse liefert als eine alleinige Bestrahlung.

Die stereotaktische Körperbestrahlung (SBRT) hat sich als etablierte Behandlung von Wirbelsäulenmetastasen erwiesen, mit zunehmenden Belegen für ihre Wirksamkeit bei lokaler Symptomlinderung und Krankheitskontrolle. Fast 50% der Radioonkologen setzen SBRT mittlerweile regelmäßig ein.

SBRT nutzt fortschrittliche Strahlentechniken, um ablative (tumorzerstörende) Dosen präzise an das Zielgewebe abzugeben und dabei die Strahlenbelastung umliegender gesunder Organe zu minimieren. Dieser Ansatz hat vielversprechende Ergebnisse gezeigt als:

• Primärbehandlung bei Neudiagnosen
• Therapie nach Versagen einer konventionellen perkutanen Strahlentherapie (cEBRT)
• Behandlung von Resttumoren nach Operation
• Therapie benigner Wirbelsäulentumoren

SBRT erzielt beeindruckende Ergebnisse in verschiedenen Behandlungsszenarien:

• Ansprechrate bei Schmerzen: 74,3% der Patienten erfahren eine signifikante Schmerzlinderung
• Lokale Kontrollraten:
  • Primärbehandlung: 80-95% Tumorkontrolle
  • Postoperative Behandlung: 70-100% Tumorkontrolle
  • Re-Bestrahlung: 66-93% Tumorkontrolle

Trotz dieser exzellenten Ergebnisse kommt es nach SBRT weiterhin zu lokalen Rezidiven, meist im Epiduralraum (dem Bereich um das Rückenmark). Das Risiko eines lokalen Versagens korreliert stark mit dem prä-SBRT Epidural Spinal Cord Compression (ESCC)-Score:

• Keine epidurale Erkrankung (Grad 0): 5% lokales Versagensrisiko
• Niedriggradige epidurale Erkrankung (Grad 1a–c): 19% lokales Versagensrisiko
• Hochgradige epidurale Erkrankung (Grad 2/3): 30% lokales Versagensrisiko

Diese höheren Versagensraten können auftreten, weil Radioonkologen epidurale Erkrankungen unterdosieren müssen, um die Sicherheitsgrenzen des Rückenmarks einzuhalten, oder weil Metastasen mit epiduraler Ausdehnung biologisch aggressiver sein können.

Die konventionelle perkutane Strahlentherapie (cEBRT) verabreicht typischerweise bis zu 5 Gy pro Fraktion, während SBRT höhere biologisch effektive Dosen in 1 bis 5 Fraktionen an ein präziser definiertes Zielgebiet abgibt. Die distinkte Geometrie und steilen Dosisgradienten bei SBRT tragen wesentlich zu ihren therapeutischen Vorteilen im Vergleich zur konventionellen Strahlentherapie bei.

Während diese steilen Dosisgradienten Bereiche außerhalb des Behandlungsfeldes schonen, können Positionsabweichungen von nur einem Millimeter zu unerwünschten Effekten auf gesundes Gewebe führen. Aus diesem Grund bleibt cEBRT für Patienten mit schlechtem Allgemeinzustand und Prognose vorzuziehen, einschließlich solcher mit symptomatischer, weit verbreiteter Metastasierung, sehr niedrigen Funktionsscores (Karnofsky-Index ≤40) oder einer Lebenserwartung von weniger als 2 Monaten.

Die Rolle der Bildgebung bei der Patientenauswahl für SBRT

Nach Bewertung der Gesamtprognose und Krankheitslast eines Patienten werden metastatische Läsionen, die für eine Strahlentherapie in Frage kommen, mittels des MNOP-Algorithmus evaluiert, der folgende Aspekte berücksichtigt:

• Mechanische Stabilität
• Neurologisches Risiko
• Onkologische Parameter
• Bevorzugte Behandlung

Zur Beurteilung der Wirbelsäulenstabilität verwenden Kliniker die Spinal Instability Neoplastic Score (SINS)-Kriterien, die sechs bildgebende und klinische Merkmale mit einer Punktzahl von 0-18 umfassen:

• Schmerztyp (keiner, nicht-mechanisch oder mechanisch)
• Lokalisation des betroffenen Wirbelsäulensegments
• Knochendichte (blastenreich, gemischt oder lytsch)
• Ausmaß der Wirbelbeteiligung
• Posterolaterale Beteiligung (einseitig oder beidseitig)
• Wirbelsäulenausrichtung

Bei SINS-Scores von 12 oder höher sollten Wirbelsäulenchirurgen bezüglich der Notwendigkeit einer stabilisierenden Intervention vor SBRT konsultiert werden. Die spezifische Rolle der Chirurgie bei intermediären SINS-Scores bleibt ein aktives Forschungsgebiet, aber eine Konsultation wird empfohlen.

Das neurologische Risiko wird mittels des Epidural Spinal Cord Compression (ESCC)-Scores bewertet, einer bildbasierten sechsstufigen Skala, die epidurale Metastasenerkrankung misst, die zu einer Rückenmarkseinengung führt. Dieses Bewertungssystem hilft zu bestimmen, ob SBRT als Primärbehandlung mit begrenztem Risiko für Rückenmarksverletzungen eingesetzt werden kann.

Das ESCC-Gradierungssystem umfasst:

• Grad 0: Keine grobe epidurale Erkrankung
• Grad 1a: Tumorausbreitung in den Epiduralraum ohne Thekalsack-Einziehung
• Grad 1b: Tumor verursacht Thekalsack-Einziehung ohne Rückenmarksberührung
• Grad 1c: Rückenmarksberührung ohne Kompression
• Grad 2: Rückenmarkskompression ohne vollständige Liquorraumverödung
• Grad 3: Rückenmarkskompression mit vollständiger Liquorraumverödung

In Kombination mit klinischen und histopathologischen Merkmalen bietet der ESCC-Score eine nützliche Leitlinie für die Wirbelsäulenmetastasentherapie. ESCC-Scores von ≤1b repräsentieren optimale Kandidaten für primäre SBRT. Das optimale Management von ESCC 1c-3-Fällen ist situationsspezifisch, während Wirbelsäulen mit ESCC-Scores von 2 oder 3 je nach Strahlenempfindlichkeit des Tumors vor SBRT einer chirurgischen Intervention unterzogen werden können, um neurologische Komplikationen zu vermeiden.

Für bösartige Krebsarten, die hochsensibel auf Strahlentherapie und/oder systemische Therapien reagieren (wie Lymphom und Myelom), wird konventionelle perkutane Strahlentherapie (cEBRT) empfohlen. Umgekehrt können strahlenresistente Tumortypen (Sarkom, Melanom und Nierenzellkarzinom) stark von ablativen SBRT-Dosen profitieren, insbesondere bei begrenzter Tumorbelastung.

Patienten, die keine MRT für die prä-SBRT-Planung oder Strahlentherapieführung durchführen können, sind keine guten Kandidaten für SBRT. Zusammenfassend ist SBRT für Wirbelsäulenmetastasen für Patienten mit guter Gesamtprognose vorzuziehen, einschließlich:

• Begrenzter systemischer Erkrankung (oligometastatische Erkrankung)
• Kleiner Wirbelsäulenbeteiligungsort (begrenzt auf 1-3 kontinuierliche Wirbelsäulen-/Paraspinallagen)
• Begrenzte epidurale Erkrankung (gemäß ESCC-Score gradiiert)
• Relativ stabile Wirbelsäule (definiert durch SINS-Kriterien)

In der klinischen Praxis berichten Radiologen sowohl SINS- als auch ESCC-Scores für alle Wirbelsäulenmetastasen-Querschnittsuntersuchungen, um Behandlungsdringlichkeit und -ansätze zu informieren. Bei SINS wird allgemein die Ebene mit dem höchsten Score bei Mehrfachbeteiligung berichtet, während bei ESCC jede Ebene mit epiduraler Erkrankung gemeldet wird.

Prä-SBRT-Bildgebung: Vorbereitung auf die Behandlung

Die Behandlungsplanung mit prä-SBRT-Bildgebung und Tumordemarkation ist entscheidend, um die ablativen Strahlendosen präzise auf das Zielvolumen zu begrenzen und unbeabsichtigte Überdosierung von Normalgewebe zu verhindern. Dies erfordert präzise und reproduzierbare Patientenpositionierung.

Zum Beispiel kann Rückenmarksüberdosierung bei sehr kleinen Patientenbewegungen (bis zu 1 mm) oder wenn ein epiduraler Tumor das Rückenmark berührt oder komprimiert, auftreten. Strahleninduzierte Myelitis (Rückenmarksentzündung), obwohl selten bei 0,4%, ist eine der am meisten gefürchteten und behindernden späten post-SBRT-Komplikationen.

In den meisten Einrichtungen unterziehen sich Patienten der prä-SBRT-Bildgebung innerhalb einer Woche vor der Behandlung, möglichst nahe am Behandlungstermin. Die SPINE Response Assessment in Neuro-Oncology (SPINO)-Gruppe empfiehlt sowohl CT als auch konventionelle MRT in der prä-SBRT-Bildgebung.

Die CT-Bildgebung ist überlegen zur Demarkation knöcherner Remodellierung oder Erosion durch Tumor und wird für die SINS-Bewertung benötigt, hat aber begrenzte Genauigkeit bei der Demarkation von Weichteil- und Knochenmarkstumorinfiltration. SPINO-Konsensusleitlinien empfehlen eine CT-Schichtdicke von mindestens ≤2 mm, vorzugsweise ≤1 mm, für die Behandlungsplanung.

MRT ist der Goldstandard der Bildgebungsmodalität zum Nachweis und zur Charakterisierung von Wirbelsäulenmetastasen und wird für prä-SBRT-Bildgebung empfohlen. Sowohl bei einzelnen isolierten Wirbelsäulenmetastasen als auch bei multiplen Metastasen wird Ganzwirbelsäulen-MRT empfohlen, da das Auffinden zusätzlicher Wirbelsäulenläsionen nicht ungewöhnlich ist.

Sowohl 1,5-Tesla- als auch 3-Tesla-MRT-Scanner werden routinemäßig in der klinischen Praxis eingesetzt. Die empfohlenen MRT-Sequenzen für die SBRT-Planung sind volumetrische native T1-gewichtete und T2-gewichtete Bildgebung. Sagittale T1-gewichtete und STIR-Sequenzen sind üblicherweise die informativsten unverstärkten MRT-Sequenzen für Metastasennachweis.

Dreidimensionale isotrope volumetrische MRT-Akquisitionen erleichtern die Fusion mit CT für prä-SBRT-Planung. Mit dieser Technologie können multiplanare Rekonstruktionen ohne Bildqualitätsverschlechterung durchgeführt werden. Aktuelle 3-D-MRT-Beschleunigungsmethoden, wie Compressed Sensing und KI-Entrauschungsrekonstruktionen, haben die Bildqualitätsvorteile von 3-D gegenüber 2-D-MRT für die SBRT-Planung gezeigt.

Behandlungsplanungs-Bildgebung: Präzises Mapping

Die SPINO-Gruppe rät, sowohl CT als auch konventionelle MRT in die Behandlungsplanungs-Bildgebung für SBRT einzubeziehen, um eine umfassende Beurteilung sowohl der Knochen- als auch der Weichteilbeteiligung sicherzustellen. Um die Strahlung an kritischen Geweben auf tolerierbaren Niveaus zu halten, müssen Risikoorgane präzise demarkiert werden.

Die Behandlungsplanung umfasst die Definition mehrerer spezifischer Volumina:

• Bruttotumorvolumen (GTV): Umfasst den metastatischen Tumor und seine epiduralen/paraspinalen Ausdehnungen, wie sie in der MRT sichtbar sind.
• Klinisches Zielvolumen (CTV): Beinhaltet die gesamte anatomische Kompartiment, das das GTV enthält, sowie unmittelbar benachbarte anatomische Kompartimente, um potenziell vitale mikroskopische Invasion einzubeziehen.
• Planungszielvolumen (PTV): Fügt dem CTV einen zusätzlichen Rand aus Normalgewebe hinzu, um Bewegungen, einschließlich kardiorespiratorischer und patienteneigener Massenbewegungen, auszugleichen.

Die Einbeziehung des gesamten erkrankten Wirbelkörpers in das CTV wurde mit einer besseren lokalen Kontrolle nach stereotaktischer Körperradiotherapie (SBRT) bei Wirbelsäulenmetastasen in Verbindung gebracht. Verschiedene Krebszentren ziehen eine Ausdehnung von 0 bis 3 mm für das PTV in Betracht.

Bei postoperativen Patienten mit Tumorrezidiv oder -rest sollte das CTV den gesamten Bereich der prätherapeutischen knöchernen und epiduralen Tumorbeteiligung sowie die umgebenden knöchernen Strukturen mit Risiko einer mikroskopischen Tumorinfiltration umfassen. Die Abgrenzung des CTV im postoperativen Setting kann anhand von Mustern epiduraler Versagen, die in früheren Fällen beobachtet wurden, orientiert werden.

SBRT erfordert eine präzise Patienten- und Zielvolumenpositionierung und -lokalisation, um eine vollständige CTV-Abdeckung zu gewährleisten und gleichzeitig die Strahlenbelastung der Risikoorgane zu verringern. Patienteneigene Massenbewegungen können durch eine Ausdehnung des PTV um 1,5 mm über das CTV hinaus und den Einsatz nahezu starrer Immobilisierungsvorrichtungen adressiert werden.

Quelleninformation

Originalartikeltitel: The Role of CT and MR Imaging in Stereotactic Body Radiotherapy of the Spine: From Patient Selection and Treatment Planning to Post-Treatment Monitoring

Autoren: Javid Azadbakht, Amy Condos, David Haynor, Wende N. Gibbs, Pejman Jabehdar Maralani, Arjun Sahgal, Samuel T. Chao, Matthew C. Foote, John Suh, Eric L. Chang, Matthias Guckenberger, Mahmud Mossa-Basha, Simon S. Lo

Veröffentlichung: Cancers 2024, 16(21), 3692

Hinweis: Dieser patientenfreundliche Artikel basiert auf peer-reviewter Forschung und zielt darauf ab, komplexe medizinische Informationen für gebildete Patienten und ihre Angehörigen zugänglich zu machen.