Radioteràpia guiada per imatge. Impacte clínic
Clinical impact of image guided radiotherapy
P. Romero, I. Vilafranca, M. Rico, A. Manterola, M.T. Vila, M. A. Domínguez
Servei d’Oncologia Radioteràpica. Hospital de Navarra. Pamplona.
Direcció per a correspondència
RESUM
La radioteràpia guiada per imatge (RTGI) és un concepte que engloba la manera més moderna d’administrar el tractament radioteràpic El objectiu és maximitzar la dosi dipositada en el volum a tractar (target), minimitzant la dosi en els òrgans sans.
Això no seria possible sense el continu desenvolupament tecnològic i dels programari, sobretot en les següents àrees: enregistrar imatges deformables, replanificar nous tractaments, imatge en temps real i càlcul de dosi acumulada.
L’impacte clínic és evident, però poc es parla de l’impacte en la reorganització dels serveis d’Oncologia Radioteràpica. La RTGI suposa un entrenament de tot l’equip involucrat, amb un període d’aprenentatge i posada en marxa. Amb l’experiència adquirida, el temps dedicat a cada pacient (en totes les etapes del seu tractament: simulació, planificació, posada en marxa, sistemes de verificació de posicionament, correccions on-line, off-line, replanificació, controls clínics periòdics), és molt superior a què es precisa en la radioteràpia convencional, motiu pel qual apareixen noves responsabilitats i rols.
Paraules clau: radioteràpia guiada per imatge. Radioteràpia adaptativa. Càncer de pròstata. Cone beam CT. Fiducials.
ABSTRACT
Image guided radiotherapy (IGR) is a concept that encompasses the most modern way of administering radiotherapy treatment. The aim is to maximise the-se deposited in the target volume, minimising the-se in healthy organs. a This would not be possible without the continuous development of technology and programari, above all in the following àrees: deformable image registration, replanning new treatments, real time image and calculation of Accumulated-se. a While the clinical impact is evident, little is said about the impact on the Reorganisation of the Radiotherapy Oncology services. IGR supposes training all team members involved, with a training and a starting period. With the experience acquired, the time dedicated to each patient (in all stages of treatment: simulation, planning, starting out, systems for verifying position, en línia, fora de línia corrections, replanning, periodic clinical controls) is far higher than that required in conventional radiotherapy, which gives rise to new Responsibilities and rols.
Key words. Image guided radiotherapy. Adaptive radiotherapy. Prostate cancer. Cone beam CT. Fiducials.
Introducció
La radioteràpia és una de les principals modalitats terapèutiques que existeix contra el càncer. D’una manera molt senzilla, el procés de planificació de l’tractament radioteràpic consisteix a delimitar el volum tumoral (target), denominat GTV (gross treatment volum), CTV (clinical target volum) i els òrgans a risc (OAR) (ICRU 62).
En el procés de planificació i administració de l’tractament radioteràpic, hi ha unes incerteses sistemàtiques i aleatòries. Les primeres són degudes a errors en la planificació i simulació (diferent posicionament de l’pacient durant l’adquisició de les imatges per planificar el tractament i durant el posicionament de l’tractament). Aquests errors sistemàtics es repetiran durant tot el tractament. Els errors aleatoris apareixen per les desviacions diàries a l’col·locar a l’pacient, per canvis anatòmics en la morfologia de l’tumor o pel moviment intern que presenten alguns òrgans (Ex. El pulmó amb els moviments respiratoris). Els errors aleatoris es produeixen en el moment i durant l’administració de l’tractament.
Aquestes incerteses són les responsables de l’existència d’el PTV1 (PTV: planning target volum), que és el marge de seguretat adequat que cal proporcionar el target per garantir que rep la dosi prescrita.
a la radioteràpia convencional, la verificació de posicionament es realitza amb imatges planes de megavoltatge basant-se en referències òssies, sense visualitzar els teixits tous (target i / o OAR ), augmentant així les incerteses. Per això els PTV entren en conflicte amb els OAR, limitant així l’escalada de dosi.
La RTGI suposa un avanç en precisió i millora de l’habilitat de l’oncòleg radioteràpic per augmentar la dosi d’una manera segura i eficaç . Ajuda a localitzar i enfocar el target amb una velocitat i precisió adequades, permetent modificar amb exactitud i adaptar el tractament diariariamente2,3.
Sistemes d’imatge guiada
A causa dels canvis anatòmics que experimenta el target, cal obtenir imatges que assegurin la precisió de el tractament.Aquestes imatges poden ser:
– Imatges planes en 2D: electronic portal imaging devices de megavoltatge o kilovoltaje (Kv) per visualitzar marcadors radioopacs.
– Imatges volumètriques: ecografia, tomografia computada.
– Imatges 4D (obtenir informació anatòmica en referència als canvis produïts per la respiració) en temps real, a la sala de tractament, és el fonament de la RTGI.
Quan s’obté una imatge cal comparar-la amb la de referència (sol ser una imatge plana radiogràfica de Kv, que equival a la reconstrucció digital radiogràfica (RDR), generada en el planificador a partir de la TC de simulació. Aquesta imatge de referència o les imatges de la TC de simulació són les que s’utilitzen per comparar i verificar el posicionament de l’pacient o de l’target en el moment d’administrar el tractament radioteràpic. Si es compara just en el moment de realitzar-la i prèviament a iniciar el tractament, es denomina verificació on line. Les modificacions realitzades en aquest moment, corregeixen els errors sistemàtics i aleatoris, per això, el dia de l’inici i en els canvis de fase, sempre es realitza verificació on line. Els protocols de correcció on line, exigeixen la presència de l’oncòleg radioteràpic, qui decideix la modificació, i determina el moment i nombre de verificacions on line. Si la verificació de la imatge es realitza un cop administrat el tractament, es denomina verificació off line. Aquest tipus de verificacions corregeix els errors sistemàtics estimats durant la fase inicial de l’tractament en les fases posteriors. Els protocols off line són els més utilitzats, els anomenats shinrinking action level (SAL) i no action level (NAL).
La comparació d’aquestes imatges és fonamental i pot portar a no haver de fer cap desplaçament; l’altre extrem és haver de replanificar el tractament per canvis importants en la geometria de l’target5, o moviment diari de la mateixa. La possibilitat de mesurar i gestionar aquests errors, dependrà de el sistema de RTGI empleat. A continuació es descriu els principals sistemes d’imatge guiada:
1. Marcadors radioopacs (fiducials) de diferents materials (or, plata), dimensions (2 mm-10 mm) i formes (esferes, llavors cilíndriques) (fig. 1), implantats en teixit tou permeten visualitzar directament el target. La principal aplicació clínica és el tractament de l’tumor de próstata4, també en pàncrees i pulmó. S’identifiquen fàcilment a imatge plana radiogràfica, facilitant la decisió de corregir el posicionament on line i la rapidesa en l’obtenció de la imatge. El principal problema és que poden migrar i l’absència d’informació pel que fa a possibles deformacions dels teixits que sostenen a l’tumor o OAR propers.
2. Ecografia. S’obtenen imatges volumètriques. La seva principal aplicació clínica és en el tumor de pròstata. Presenta com a principal avantatge la seva innocuïtat i la fàcil visualització de la pròstata. Els inconvenients són: proporciona imatges diferents a les de la TC de el simulador, variabilitat important interobservador i la possible modificació de la morfologia de la pròstata amb la pressió de la pròstata.
3. Cone beam tomografia computada (CBCT) (fig. 2). Permet obtenir imatges de tomografia axial a la sala de tractament, facilitant la comparació amb les imatges de la TC de simulació. Consisteix en un equip de TC de feix cònic (cone beam) muntat en el braç de l’accelerador lineal, que obté les imatges volumètriques en una sola rotació de el tub de raigs X i de el detector. El seu principal problema és el llarg temps d’adquisició de les imatges (aproximadament un minut) i que la respiració pulmonar artefacta molt les imatges sobretot les de tòrax i abdomen.
4. En estudi: sistemes guiats per fluoroscòpia, tomosíntesis i sistemes electromagnètics. Molt interessant el futur de la integració d’imatges de ressonància magnètica en el tractament radioterápico5.
Aplicacions clíniques
Comparant l’error residual (la desviació que roman després de corregir el posicionament des de la posició planificada) amb cada sistema d’imatge guiada en els tumors de próstata6, el que menys error residual genera (d’uns 2 mm) és la imatge diària amb CBCT amb referència de teixit tou i CBCT amb fiducials. En el cas de tumor de pulmón7, els moviments respiratoris compliquen l’obtenció de les imatges. L’error residual, amb un esquema hipofraccionado i immobilització body frame, és un immobilitzador que aporta un sistema de pressió abdominal per disminuir el desplaçament a causa de el moviment respiratori (fig. 3), i imatges diàries de CBCT amb referència de l’tumor. S’obtenen errors de 3 mm (mitjana de la posició de l’tumor pel que fa a la respiració).En els tumors de cap i cuello8, l’error residual, usant imatges radiogràfiques, és de > 5 mm en el 10% dels pacients si es realitza diàriament, en canvi, si es realitza setmanalment, aquest error es objectiva en el 33% dels pacients. En aquest tipus de tumors, és important la replanificación9, pel fet que hi ha una disminució de la mida de l’tumor (mitjana de l’69%), de la mida de les glàndules paròtides (28%) i dels ganglis, desplaçant el posicionament d’òrgans sans a zones d’altes dosis. Això adquireix més importància si cap, quan s’utilitza tècnica de radioteràpia d’intensitat modulada.
A l’combinar la RTGI i la radioteràpia d’intensitat modulada es tenen les eines necessàries per administrar altes dosis / fracció, l’anomenat hipofraccionamient, escurçant així el temps de l’tractament i garantint un tractament eficaç i segur. Els protocols de verificació on line són clau en aquest tipus de tractaments. Existeixen estudis clínicos10 en marxa pendents de resultats definitius. Les aplicacions clíniques més estudiades són en les lesions paraespinales11, tumor de pulmón12 i tumor intrahepático13. En les lesions paraespinales, es compara l’error residual entre les imatges planes de kv amb les de l’CBCT, sent de 2,3 mm i 1,5 mm respectivament. Amb el CBCT, es detecten millor les rotacions, encara amb els immobilitzadors a “bressol” dels pacients. En el cas de les lesions intrahepàtiques, també s’observa un avantatge en l’error residual de la imatge volumètrica amb el CBCT pel que fa a la imatge plana, millorant la dosi en les estructures vasculars i conductes intrahepàtics sans. El control de qualitat d’aquests equips ha de ser exhaustiu, incloent toleràncies i periodicidad14.
Consideracions generals
L’exactitud de el posicionament de l’target està influenciat pel sistema d’imatge guiada i el protocol de correcció. Amb la RTGI, es donen unes condicions per planificar els tractaments amb un alt índex de conformació i assolir amb gran precisió la localització de l’target i delimitació dels volums d’interès.
Per a realitzar canvis en la pràctica clínica, com disminuir la mida de PTV, augmentar la dosi total o instaurar tractaments hipofraccionats, cal identificar i controlar les incerteses i assegurar la seva reproductibilitat durant el tractament. La qualitat de les imatges que s’obtenen amb els diferents sistemes de IGRT són clau per poder realitzar correccions de posicionament, i adaptar el tractament planifidado inicialment a les modificacions diàries.
Tot el comentat no seria possible sense l’equip format per: oncòlegs radioteràpics, radiofísics, dosimetristes, tècnics en radioteràpia i infermeria.
la reorganització de el servei d’Oncologia Radioteràpica, és estrictament necessària amb la posada en marxa de RTGI. Els temps necessaris per a tot el procés de l’tractament radioteràpic (simulació, planificació, protocols de correcció on line i off line, replanificació, control periòdic dels pacients), són superiors als de la radioteràpia convencional. Apareixen nous rols i noves responsabilitats que afecten a tot el personal involucrat en el procés de l’tractament radioteràpic, si planificació, posada en marxa i seguiment dels pacients.
A causa de l’important impacte clínic que suposa la RTGI, conjuntament amb la tècnica de modulació de dosi, cal confirmar el benefici clínic, que ha de ser demostrat en els diversos estudis aleatoritzats que estan en curs de presentar resultats.
Bibliografia
1. Bortfeld T, Jiang SB, Rietzel E. Effects of motion on the total se distribution. Semin Radiat Oncol 2004; 14: 41-51.
2. Jaffray DA. Image-guided radiation therapy: from concept to practice. Semin Radiat Oncol 2007; 17: 243-244.
3. Shirato H, Shimuzu S, Kunieda T, Kitamura K, Van Herk M, Kagei K et al. Physical aspects of real time tumor tracking system for gated radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000; 48: 1187-1195.
4. van der Heide A, Kotte AN, Denhad H, Hofman P, Lagenijk JJ, Van Vulpen M. Analysis of fiducial marker-based position with prostate verification in the external beam radiotherapy of prostate cancer. Radiother Oncol 2007; 82: 38-45.
5. Raaymakers BW, Raaijmakers AJ, Kotte AN, Lagendijk JJ. Integrating a MRI scanner with a 6 MV radiotherapy accelerator. Se deposition in a Transverse field. Phys Med Biol 2004; 49: 4109-4118.
6. Serago CF, Buskirk SJ, Igel TC, Gale AA, Serago NE, Earle JD. Comparison of daily megavoltatge electronic portal imaging or kilovoltaje imaging with marker seeds to ultrasound imaging or skin marks for prostate la localització al and treatment positioning in patients with prostate cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2006; 65: 1585-1592.
7.Chang J, Mageras G, Yorke E, d’Arruda F, Sillanpaa J, Rosenzweig Ke et al. Observació de les variacions interfracionals en la posició de tumor pulmonar mitjançant la tomografia computadora computadora de magaboltaje amb gació respiratòria i sense feixos. INT J Radiat Oncol Biol Phys 2007; 67: 1548-1558.
8. Zeidan Oa, Langen Km, Meeks SL, Manon RR, Wagner Th, Willoughby TR et al. Avaluació de protocols d’imatge-guiadance en el tractament de càncers de cap i coll. INT J Radiat Oncol Biol Phys 2007; 67: 670-677.
9. Kuo C, Wu, Chung Ts, Huang Kw, Chao Ks, Su Wc et al. Efecte de la regressió dels ganglis limfàtics ampliats sobre les dosis de radiació rebudes per les glàndules paròtides durant la radioteràpia modulada de intensitat per al càncer de cap i del coll. Am j, oncol 2006; 29: 600-605.
10. Carey Sampson M, Katz A, consteu Ls. Radioteràpia de radiació del cos estereotàctic per oligometastasi extracranial: l’espasa té doble avantatge? Semin Radiat Oncol 2006; 16: 67-76.
11. Yamada Y, Lovelock M, Bilsky MH. Teràpia de radiació modulada de la imatge guiada per la imatge dels tumors de la columna vertebral. Curr Neurol Neurosci Rep 2006; 6: 207-211.
12. Timmerman RD, Forster Km, Chinsoo Cho L. Extracranial Stereotàctica de la radiació estereotàctica. Semin Radiat Oncol 2005; 15: 202-207.
13. BALTER M, Brock KK, LITZENBERG DW, MC Shan DL, Lawrence TS, deu Haken R et al. Orientació diària de tumors intrahepàtics de radioteràpia. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2002; 52: 266-271.
14. Bissonnenette JP. Garantia de qualitat de les tecnologies d’orientació d’imatges. Semon Radiat Oncol 2007; 17; 278-286.