Full Scale IQ (FSIQ) Changes in Children Treated with Whole Brain and Partial Brain Irradiation A Review and Analysis

Purpose:

Neuropsychological impairment has been reported following whole brain and partial brain irradiation in children. The purpose of this analysis was to assess current knowledge, with focus on correlation with radiation dose, irradiated volume and age.

Method: Full Scale IQ (FSIQ) data, representing 1,938 children, were derived from 36 publications and analyzed as to radiation dose, irradiation volume, and age.

Results: FSIQ after whole brain irradiation showed a non-linear decline as dosage increased. The dose-effect relationship was age-related, with more pronounced FSIQ decline at younger age. FSIQ test results below the normal level (< 85) were found at doses higher than 24 and 36 Gy in children under age 3, and older than age 6, respectively. Mean FSIQ test result after 18 Gy was 100, thus at the mean standard value; a minor decline was detectable only when compared to test results of a control group. Young children scored at this dose in the low normal range. Partial brain irradiation caused minor FSIQ decline, with measurable effects at dose levels > 50 Gy.

Conclusion: The collected data suggest that whole brain irradiation doses of 18 and 24 Gy have no major impact on intellectual outcome in children older than age 6, but may cause impairment in younger children. Doses > 24 Gy comprise a substantial risk for FSIQ decline, even in older children. At equal dose levels, partial brain irradiation is less damaging than whole brain irradiation. The authors are well aware of limitations in the interpretation of data collected for the current review. Thus, further research is required to evaluate the effect of low-dose whole brain irradiation as well as partial brain irradiation on FSIQ development.

Hintergrund:

Störungen der neurokognitiven Entwicklung sind nach Ganz- und Teilhirnbestrahlung kindlicher zerebraler Tumoren berichtet worden. Diese Arbeit bestimmt den momentanen Wissensstand und analysiert kausale Zusammenhänge von Bestrahlungsdosis, bestrahltem Volumen und dem Alter der Kinder zur Zeit der Behandlung.

Methode: Aus 36 englischsprachigen Publikationen wurden Full-Scale-IQ-(FSIQ-)Daten von 1 936 Kindern gewonnen und bezüglich Bestrahlungsdosis, bestrahltem Volumen und dem Alter der Kinder analysiert.

Ergebnisse: Die FSIQ-Werte fielen nicht linear mit steigenden Bestrahlungsdosen ab (Abbildungen 1 und 2). Die Dosisbeziehung war altersbezogen, wobei jüngere Kinder einen ausgeprägteren Abfall der Testwerte zeigten. Bei Kindern unter drei Jahren lagen die Testergebnisse nach 24 Gy Ganzhirnbestrahlung unterhalb des Normalwertbereichs (FSIY 90 bis 110), wohingegen die Werte bei Kindern über sechs Jahren erst nach 36 Gy im selben Maße abfielen. Der mittlere Testwert nach 18 Gy Ganzhirnbestrahlung lag bei 100; das bedeutet, auf dem standardisierten Mittelwert der FSIQ-Tests war nur ein geringer Abfall der Testwerte im Vergleich zur ebenfalls getesteten Kontrollgruppe (Mittelwert 104) zu erheben (Tabelle 1). Kleine Kinder wurden nach 18 Gy Ganzhirnbestrahlung im niedrig normalen Bereich getestet. Teilhirnbestrahlungen verursachten geringe Abfälle der FSIQ-Testwerte nach Gesamtdosen > 50 Gy.

Schlussfolgerung: Die gesammelten Daten zeigen, dass Ganzhirndosen von 18 und 24 Gy keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die intellektuelle Entwicklung von Kindern über sechs Jahren haben. Bei jüngeren Kindern wird nach diesen Dosen jedoch bereits eine Schädigung nachweisbar (Tabelle 2). Dosen 24 Gy können die kognitive Leistungsfähigkeit auch bei älteren Kindern erheblich beeinträchtigen. Die Dosis-Wirkungs-Beziehung ist nicht linear mit stärkerer Schädigung bei höheren Dosen in allen Altersgruppen. In vergleichbaren Dosen ist die Teilhirnbestrahlung weniger schädigend als eine Ganzhirnbestrahlung. Datensammlung und Auswertungsmethode zeigen bestehende Limitationen auf und weisen auf mögliche Interpretationsfehler hin. Weitere Testungen und prospektive Studien sind erforderlich, um den Einfluss niedriger Dosen in der Ganzhirnbestrahlung sicherer bestimmen zu können. Der erwartete normalgewebsschonende Effekt zunehmend eingesetzter 3-D-geplanter Teilhirnbestrahlungen sollte bezüglich der Entwicklung der kognitiven Leistungsfähigkeit dokumentiert werden.