Re-Irradiation of the Human Spinal Cord

Purpose:

Experimental animal data give evidence of long-term recovery of the spinal cord after irradiation. By extrapolation of these data, re-irradiation regimens were designed for eight patients who required palliative radiotherapy. As a consequence of re-irradiation, their spinal cords were exposed to cumulative doses exceeding the tolerance dose. Radiobiological and clinical data are presented.

Patients and Method: Eight patients were re-irradiated on the cervical (n=1), thoracic (n=5) and lumbar (n=2) spinal cord. The time interval between the initial and re-treatment ranged from 4 months to 12.7 years (median: 2.5 years). (Re-)treatment schemes were designed and analyzed on basis of the biologically effective dose (BED) according to the linear-quadratic model. The repair capacity (α/β ratio) for the cervico-thoracic and lumbar spinal cord was assumed to be 2 Gy and 4 Gy, with a BED_tolerance of 100 Gy and 84 Gy, respectively.

Results: The cumulative irradiation dose applied to the spinal cord varied between 125 and 172% of the BED_tolerance. During follow-up, ranging from 33 days to >4.5 years (median: 370 days) none of the patients developed neurological complications. Seven patients died from tumor progression, and one patient is still alive.

Conclusion: Long-term recovery of the spinal cord from radiation injury, which has been demonstrated in rodents and primates, may also occur in humans.

Gegenstand:

Tierversuchsdaten belegen eine Langzeiterholung des Rückenmarks nach Bestrahlung. Nach Extrapolation dieser Daten wurden Wiederbestrahlungsregimes für acht Patienten, die eine palliative Radiotherapie benötigten, entworfen. Als Konsequenz wurde das Rückenmark dieser Patienten einer kumulativen Dosis ausgesetzt, die die Rückenmarkstoleranzdosis überschritt. Radiobiologische und klinische Daten werden präsentiert.

Patienten und Methodik: Bei acht Patienten wurde das zervikale (n=1), thorakale (n=5) und das lumbale (n=2) Rückenmark erneut bestrahlt. Der Zeitintervall zwischen Erst- und Wiederbehandlung lag bei 4 Monaten bis 12,7 Jahren (Median = 2,5 Jahre). (Wieder-)Behandlungsschemata wurden auf der Basis der biologisch effektiven Dosis (BED) anhand des linearquadratischen Modells entworfen und analysiert. Als Reparaturkapazität (α/β-Wert) wurden für das zervikothorakale Rückenmark 2 Gy und für das lumbale Rückenmark 4 Gy mit einer BED von 100 Gy bzw. 84 Gy angenommen.

Ergebnisse: Die kumulative Bestrahlungsdosis im Rückenmark variierte zwischen 125% und 172% der BED_Toleranz. Während der Nachbeobachtungsperiode (zwischen 33 Tagen und bis zu 4,5 Jahren, Median = 370 Tage) entwickelte kein Patient neurologische Komplikationen. Sieben Patienten verstarben infolge einer Tumorprogression, ein Patient ist noch am Leben.

Schlussfolgerung: Langzeiterholungsphänomene des Rückenmarks nach Bestrahlung – bei Nagetieren und Primaten belegt – sind auch beim Menschen als wahrscheinlich anzunehmen.