척추 전이 치료를 위한 수술 중 방사선 요법과 척추 성형술의 병용 (KYPHO-IORT)

질병 배경:

뼈 전이는 전이 확산의 세 번째로 흔한 부위로 모든 암 환자의 10% - 30%에 영향을 미칩니다. 척추는 원발성 종양에 따라 30-70% 범위의 발병률로 뼈 전이의 가장 흔한 부위로 남아 있습니다.

척추 전이는 심한 통증, 골절, 신경근 또는 척수 압박, 고칼슘혈증 및 제한된 이동성과 같은 암 환자의 이환율의 중요한 원인이 될 수 있습니다. 증상이 있는 척추 전이는 흉추(70%)에 가장 흔하게 위치하며, 요추(20%) 및 경추(10%)가 그 뒤를 따릅니다. 뼈 전이가 있는 모든 암 환자의 최대 15%가 압박 골절로 인해 기능 상실과 운동 장애가 발생하며 환자의 70% 이상이 삶의 질에 영향을 미치는 심각한 암 관련 통증을 경험합니다. 종양 환경 내의 특정 경로 또는 분자를 표적으로 하는 새로운 전신 제제는 전이성 환자의 기대 수명을 극적으로 개선했습니다. 따라서 척추 전이에 대한 효과적인 완화 치료 옵션은 오늘날의 종양학 실습에서 중요한 임상 문제입니다.

현재 관행:

척추 전이가 있는 환자의 대다수는 초기에 진통제, 비스포스포네이트 또는 생물학적/화학요법제의 조합으로 의학적으로 관리됩니다.

이러한 환자가 의학적 선택에 불응하는 심한 통증이 발생하거나 신경학적 기능 장애(즉, 척추 골절, 신경근 압박), 완화 방사선 요법 또는 외과적 치료 옵션을 위해 의뢰될 것입니다.

지난 10년 동안, 특히 압박 골절의 증거가 있는 환자의 척추 전이로 인한 심한 통증을 치료하기 위해 최소 침습 중재 요법이 더욱 인기를 얻었습니다. 척추성형술은 통증 완화와 척추체 높이의 추가 손실을 방지하기 위해 척추체에 시멘트를 경피적으로 주입하는 것입니다. 유사하게 척추 성형술(KYPHO)에서는 팽창식 풍선을 사용하여 시멘트 침착을 위한 공동을 생성하여 키를 복원하고 통증을 완화합니다. 그러나 두 절차의 즉각적인 목표는 척추체의 안정화를 달성하고 추가적인 압박을 방지하는 것입니다.

연구자들은 암 환자의 통증 완화를 위한 척추 성형술과 척추 성형술의 안전성과 효능을 평가했습니다. 그들은 56명의 환자에게 97건의 절차를 수행했습니다. 평균 연령은 62세였다. 절차는 내약성이 좋았고 수술 후 합병증이나 사망은 기록되지 않았습니다. 시각적 아날로그 통증 점수(VAS)가 크게 감소했습니다. 수술 전 및 수술 후 VAS 점수 중앙값은 각각 7과 2였습니다(P=0.001, 학생 대응 t-검정). 그러나 척추 전이 치료에 척추 성형술 단독 사용에 대한 우려가 있습니다: 재치료 비율 및 다양한 통증 완화 기간. 악성 척추 골절 환자에서 풍선 척추 성형술 후 새로운 압박 골절 비율은 10%까지 높을 수 있습니다.

척추 전이를 치료하기 위한 비수술적 옵션은 일반적으로 외부 빔 방사선 요법의 사용을 포함합니다. 방사선 요법의 목표는 통증을 완화하고 영향을 받은 뼈를 안정화하며 치료 부위 내에서 종양 세포를 줄이는 것입니다. 방사선 요법은 완화 방사선을 받는 모든 환자의 50-80%가 통증 감소를 경험할 정도로 통증 감소에 매우 효과적입니다. 이론적으로 이온화 방사선으로 인한 통증 감소는 골막의 통각수용체에 대한 직접적인 진통 효과와 통증을 유발하는 조직 산증을 조직 알칼리증으로 전환할 수 있는 전해질 이동에 기인합니다. 또한 척추체의 안정화는 종양 세포의 수를 감소시켜 파골 세포와 조골 세포 활동의 불균형을 변화시킴으로써 달성될 수 있습니다. 후자의 효과는 재광화를 증가시킬 수 있습니다. 이러한 영향은 방사선 치료 후 환자의 40-50%에서 발생하지만 외부 빔 방사선 치료 과정 후 4-6주가 소요될 수 있습니다.

외부 빔 방사선 요법을 사용하면 몇 가지 문제가 발생합니다. 첫째, 최적 선량 분율 일정이 잘 수립되지 않았습니다. 가장 일반적으로 처방되는 선량은 10분의 30 그레이(Gy)입니다. 그러나 RTOG(Radiation Therapy Oncology Group) 9714에서 연구자들은 단일 분할에서 8Gy와 10분할 일정의 연장된 30Gy 사이에 통증 완화 및 3개월의 마약 사용 측면에서 차이가 없음을 발견했습니다. 또한 연장된 방사선 치료 과정은 환자의 불편, 입원 기간 연장 및 독성 증가로 이어질 수 있습니다. RTOG 9714 시험에서 30Gy군 환자는 8Gy군보다 2-4등급 독성이 더 많았습니다. 또한, 척추 전이에 대한 방사선 요법으로 치료받은 환자에게는 척추 골절의 위험이 있습니다. 연구자들은 방사선 요법만으로 치료받은 척수 압박 환자의 31%가 척추 붕괴를 경험했다고 보고했습니다.

따라서 척추 전이가 있는 증상이 있는 암 환자에게 최적의 치료 옵션을 달성하기 위한 다음 논리적 단계는 최대의 지속적인 통증 완화를 달성하고 잠재적인 신경학적 기능 장애를 예방하고 삶의 질을 향상시킵니다. 척추 성형술과 수술 중 방사선을 결합하면 단일 외래 시술로 위에서 언급한 목표를 달성할 수 있습니다.

척추 성형술과 수술 중 방사선의 조합:

외과 수술 중에 종양 침대 및/또는 종양 자체에 단일 선량의 방사선을 조사할 수 있습니다. 수술 중 방사선 치료[IORT]는 외과 개입 중에 방사선을 전달하는 것입니다. IORT의 장점은 위험에 처한 주변 장기에 대한 최적의 보호와 결합된 높은 정밀도로 구성됩니다. 따라서 정상 조직에 대한 부작용을 최소화하면서 (외부 빔에 비해) 더 높은 선량의 방사선을 대상에 적용할 수 있습니다. 또한 단일 선량은 기존의 분할 외부 빔 방사선 요법보다 최소 2~3배 더 높은 생물학적 유효 선량에 해당합니다. 또 다른 잠재적 이점은 보조 방사선 요법을 시작하기 전 수술 후 기간 동안 종양 세포 증식을 예방하는 것입니다.

이 연구에서 연구자들은 척추 성형술 동안 척추 병변을 치료하기 위해 저에너지 X-레이(광자)를 사용할 것입니다. 사용되는 IORT 장치는 저에너지 X선을 생성하는 소형 X선 발생기인 Intrabeam®입니다. 드리프트 튜브. 이 시점에서 저에너지 방사선이 생성되고 점 광원과 유사하게 등방성으로 방출됩니다. 급격한 선량 감소로 인해 수술실에서는 최소한의 방사선 보호가 필요합니다. 궁극적인 목표는 척수를 최적으로 보존하여 종양 세포를 치료하는 것입니다. (Intrabeam®에 대한 자세한 내용은 섹션 2.4를 참조하십시오).

독일 만하임 대학 의료 센터의 연구원들은 Kypho-IORT 절차의 내약성을 평가하는 1상 시험을 완료했습니다. 연구자들은 불안정하거나 고통스러운 척추 전이가 있는 18명의 환자(21개의 척추 병변)에서 Kypho-IORT 절차를 수행한 경험을 보고했습니다. 연구원들은 Intrabeam®을 사용하여 50kV x-ray를 사용하여 척추 어플리케이터 표면에서 5mm 거리에 8Gy를 전달했습니다. 중앙 연령은 63세였고 중앙 추적 기간은 4.5개월(범위, 1-10개월)이었습니다.

절차는 잘 용인되었습니다. 평균 수술 시간은 70분(범위, 53-173분)이었으며 여기에는 약 2분의 방사선 전달 시간이 포함되었습니다. 21개의 척추 병변 중 18개가 성공적으로 치료되었습니다(86%). 시술 중 78%의 환자에서 무증상인 paravertebral para-methoxymethamphetamine(PMMA) 시멘트 누출이 있는 것으로 나타났습니다. 치료받은 환자 중 누구도 상처 치유 지연, 척수 또는 신경근 압박, 감각 이상, 새로운 신경학적 결손 또는 피부 독성이 없었습니다.

통증 완화 측면에서 시술 전 VAS(visual analog pain score) 중앙값은 5점이었습니다. VAS는 시술 후 첫 날에 2.5로 감소했습니다. 6주에 18명의 환자 중 12명이 평가를 받을 수 있었고 중간 VAS 점수는 0/10이었습니다. 환자의 67%는 시술 전에 통증 완화를 위해 진통제가 필요했지만 6주 후에는 30%로 감소했습니다. 또한 18명의 환자 중 15명에 대한 영상 연구가 가능했으며, 93%(14/15)의 환자가 안정적인 질병을 가지고 있음이 밝혀졌습니다. 단 한 명의 환자만이 방사선학적 증거에 근거한 진행성 질환을 가지고 있었지만 이 환자는 추가적인 개입이 필요하지 않았습니다.

인트라빔:

Intrabeam® 기계는 저에너지 50kV 광자를 목표 볼륨에 직접 전달합니다. 이 장치는 전자를 생성한 다음 밀봉된 진공 프로브(드리프트 튜브, 길이 10cm, 외경 3.2mm)에서 전자를 가속합니다. X선 분광계(XRS) 장치 내에 위치한 이 드리프트 튜브는 팁의 내부 표면에 금 타겟을 통합합니다. 가속된 전자가 드리프트 튜브 끝에서 금 타겟과 충돌하면 광자가 생성되어 등방성 선량 분포로 분산됩니다. X-ray 소스 자체가 6자유도의 균형 잡힌 플로어 스탠드에 장착되어 다양한 치료 자세를 제공합니다. Intrabeam® 시스템은 각 치료 전에 품질 보증을 위해 보정됩니다.

Kypho-IORT 시술의 경우 특수 설계된 척추 애플리케이터 팁이 사용됩니다. 이 멸균 어플리케이터 팁은 드리프트 튜브에 부착된 다음 스테인리스 스틸 튜브(금속 슬리브) 내부에 배치되는 플라스틱 헤드로 구성됩니다. 애플리케이터 팁은 드리프트 튜브가 구부러지지 않도록 보호합니다. 애플리케이터는 광자의 흡수 및 감쇠를 최소화하기 위해 플라스틱으로 만들어졌습니다. 형광 투시 안내 하에서 애플리케이터 팁은 금속 슬리브를 통해 척추 병변의 중간점/중간면에 배치됩니다.

가파른 선량 감소로 인해 척수를 최대한 절약하면서 척추 병변에 높은 선량이 전달될 수 있습니다. 어플리케이터 표면에서 5mm 거리에서 8Gy의 방사선량이 처방됩니다. 이는 어플리케이터 표면에서 대략 91Gy, 1mm(어플리케이터 표면에서) 거리에서 45Gy, 2mm에서 27Gy, 5mm에서 8Gy의 선량과 관련이 있습니다. 추가 선량 감소는 대략적으로 10mm에서 2.4Gy, 15mm에서 0.8Gy, 20mm에서 0.4Gy입니다. 척수까지의 최소 거리를 15mm로 가정하면 척수는 1Gy 미만을 받게 됩니다.

연구 설계:

수술 중 방사선 요법과 척추 성형술의 조합은 단일 외래 환자 절차에서 즉각적인 척추 안정화, 지속적인 통증 완화 및 종양 세포 살균을 제공합니다. 현재까지 이 절차는 미국에서 수행되지 않았습니다. 연구자들은 Loyola University Medical Center에서 Kypho-IORT의 1상 시험을 수행할 계획입니다.