3D brachyterapie založená na plánování z CT či MR přináší lepší informaci o cílovém objemu, rizikových orgánech a dose-volume histogramech - na rozdíl od konvenční brachyterapie založené na plánování z rtg snímků, která uvádí dávku pouze v určitých bodech. Při dokumentování či srovnání dávek pro cílový objem a rizikové orgány je vhodné použít Doporučení GYN GEC ESTRO Working Group.
Klíčová slova
3D brachyterapie * gynekologické malignity * radioterapie
Summary
3D HDR brachytherapy in the treatment of gynaecological malignancies Brachytherapy plays a major role in the therapeutic management of patients with gynaecological malignancies. The rapid dose fall-off provide a very high dose to the tumor, while relative sparing bladder, rectum, sigmoid and small bowel.
The CT/MR-based planning provides better information on target and organ volumes and dose-volumes histograms in contrast to radiography-based planning, that provides doses only at selected points. Recommendations from gynaecological GEC ESTRO Working Group are meaningful tool for reporting and comparing doses to the target and organs at risk.
Key words
3D brachytherapy * gynaecological malignancies * radiotherapy
Brachyterapie (BRT) je charakterizována schopností vysoce konformního ozáření cílového objemu, což je dáno prudkým spádem dávky, který způsobuje nehomogenitu s maximy kolem jednotlivých radioaktivních zdrojů a poklesem dávky s rostoucí vzdáleností od nich. Tato vlastnost umožňuje aplikovat do limitovaného objemu výrazně větší dávku ve významně kratším čase než při frakcionované teleterapii za šetření okolních zdravých tkání.
V minulosti byly radioaktivní zdroje aplikovány přímo do tumoru či jeho lůžka, od 60. let minulého století se začala rozvíjet metoda afterloadingu. Při ní jsou do cílového objemu zaváděny neaktivní aplikátory, jehly, katétry či trubičky, do nichž potom ve druhé době aplikujeme manuálně či automaticky radioaktivní zdroj. Podle způsobu aplikace se brachyterapie člení na intersticiální a kontaktní. Mezi kontaktní patří BRT intrakavitární, intraluminární, endovaskulární a povrchová.
Podle dávkového příkonu se brachyterapie rozděluje na BRT s nízkým dávkovým příkonem (LDR: 0,2-2 Gy/h), BRT se středním dávkovým příkonem (MDR: 2-12 Gy/h) a BRT s vysokým dávkovým příkonem (HDR: více než 12 Gy/h). Typickým představitelem zdroje pro LDR brachyterapii je radium, jehož poločas rozpadu je 1620 let a doba nutná k dosažení potřebné dávky se pohybuje řádově v hodinách.
V současnosti se rozšiřuje používání HDR zdrojů. Jejich výhodou je větší komfort nemocných související s kratší dobou ozáření a menšími aplikátory, radiační ochrana zdravotního personálu, optimalizace dávky a možnost ambulantní léčby. HDR přístroje používají zpravidla 192Ir o vysoké nominální aktivitě (370 GBq).
Modelování rozložení dávky se děje tak, že zdroj setrvává vždy přesně definovanou dobu v jednotlivých pozicích aplikátoru („stepping source“). V současné době jsou moderní afterloadingové přístroje schopny měnit polohu zdroje s rozlišením na 1 mm a setrváním v dané pozici s přesností na desetinu sekundy. Doba setrvání zdroje v určených pozicích je dána optimalizovaným ozařovacím plánem. Aplikace trvá řádově minuty a zpravidla se několikrát opakuje s odstupem 1-7 dnů.
Karcinom děložního hrdla
Konvenční specifikace dávky
Brachyterapie hraje v léčbě pacientek s karcinomem děložního hrdla významnou roli.(1, 2, 3) Pařížská a Stockholmská škola užívaly ke stanovení dávky záření u brachyterapie s nízkým dávkovým příkonem v první polovině minulého století miligramhodiny, tj. množství použitého radia krát doba aplikace. Manchesterská technika přinesla do specifikace dávky na svou dobu revoluční změnu zavedením přesně definovaného bodu, do něhož dávku definovala.
Tento bod se nazýval A a nacházel se v průsečíku přímek, z nich jedna ležela 2 cm nad ovoidy a druhá 2 cm laterálně od intrauterinní sondy. Bod A byl stanoven jako oblast největší radiosenzitivity okolních zdravých tkání - místo křížení a. uterina s ureterem. V současnosti konvenční plánování LDR i HDR brachyterapie nejčastěji využívá ortogonální rekonstrukce 2 na sebe kolmých projekcí pomocí 2 rtg snímků či C-ramene s digitálním přenosem dat.
Dávka je specifikována do bodu A a ICRU referenčních bodů pro rektum a močový měchýř.(4) Dávková distribuce je tak ve výsledném plánu určená pouze několika body v prostoru. Je zřejmé, že bod A v žádném případě nereflektuje rozsah a uložení karcinomu.(5)
Tato skutečnost může vést jednak k poddávkování tumoru, či v opačném případě ke zbytečnému radiačnímu zatížení okolních tkání. Rovněž specifikace referenčních bodů rizikových orgánů nekoreluje s maximální dávkou a pozdními komplikacemi. Týká se to zejména močového měchýře, jehož ICRU bod je lokalizován na dorzálním okraji balónku močového katétru, přičemž maximum dávky je 15-20 mm kraniálněji.(6, 7)
Obr. 1 – Plánování 3D BRT karcinomu děložního hrdla s vizualizací ve všech rovinách
3D brachyterapie
Vývoj CT/MR kompatibilních aplikátorů vedl k rozvoji trojrozměrného (3D) plánování i v brachyterapii, při kterém se používají data z CT a MR řezů. Užití CT a MR obrazů umožňuje přesné stanovení cílových objemů (GTV, CTV) a konturaci rizikových orgánů (močový měchýř, rektum, sigma) s následnou cílenou optimalizací plánů s ohledem na 3D topografii.(5, 7, 8, 9, 10)
CT obraz nám velice přesně ozřejmí topografii aplikátorů a rizikových orgánů (Obr. 1). Dávku v močovém měchýři i v rektu díky tomu můžeme ovlivnit nikoliv v několika bodech v prostoru (jako při konvenčním plánování), ale v celém objemu. Velkým přínosem brachyterapie založené na plánování pomocí CT/MR je možnost konturace sigmatu, které ICRU No. 38 zcela opomíjí, jelikož při konvenčním plánování nelze přes užití kontrastní náplně spolehlivě vizualizovat. Přitom se postižení sigmatu kvůli své časté lokalizaci v těsné blízkosti dělohy podílí na chronické gastrointestinální postradiační toxicitě téměř 50 %.
CT obraz bohužel není přínosný při lokalizaci vlastního tumoru. Ten je dobře patrný na T2 sekvencích MR. Vzhledem ke skutečnosti, že MR není standardním vybavením radioterapeutických pracovišť, je možno provést tzv. fúzi obrazu MR s plánovacím CT. Při ní použijeme MR pánve provedenou po ukončení teleterapie a CT řezy získané při jednotlivých BRT aplikacích.
Fúzi provádíme se snahou o maximální shodu v oblasti děložního hrdla. CT obrazů využijeme ke konturaci rizikových orgánů a lokalizaci aplikátorů, MR v T2 sekvencích využijeme k zakreslení tumoru. Díky přesné znalosti topografie tumoru je poté možno ve většině případů individuálně plán upravit tak, abychom cíleně eskalovali dávku v oblasti tumoru a současně šetřili rektum, sigma a močový měchýř.(11) Možnosti brachyterapie jsou samozřejmě limitovány, což se týká zejména rozsáhlých tumorů s šířením ke stěnám pánevním, u kterých po chemoradioterapii pánve nedojde k léčebné odpovědi.
V těchto případech při užití samotných uterovaginálních aplikátorů není ani pomocí 3D plánování možno dosáhnout bezpečného pokrytí celého tumoru bez rizika těžké toxicity rizikových orgánů. Jedinou možností je provedení současné intersticiální brachyterapie zbytkové nemoci v parametriích.
Vliv zobrazovacích metod na výsledný plán se zaměřením na konformitu cílového objemu a míru zatížení rizikových orgánů potvrdil Shin.(5) Pötter recentně publikoval pozitivní vliv 3D brachyterapie využívající k plánování MR na lokoregionální kontrolu i celkové přežití u pacientek s karcinomem děložního hrdla.(9)
Největší klinický přínos byl (nepočítaje redukci toxicity) ve zlepšené lokální kontrole i celkovém přežití u pacientek s tumory nad 5 cm. U těchto nemocných byl rozdíl statisticky signifikantní, přestože celý soubor měl pouze 145 nemocných. Jde o nálezy, u kterých specifikace dávky do virtuálního bodu A vede k jednoznačnému poddávkování tumoru.
Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group vydala v roce 2005 doporučení pro 3D brachyterapii týkající se stanovení cílových objemů.(12) Umožnila nalézt společný koncept a terminologii pro rozdílné klinické přístupy a užívané zdroje záření (LDR, HDR i PDR). Doporučuje rozlišení High Risk Clinical Target Volume (HR CTV) a Intermediate Risk Clinical Target Volume (IR CTV).
HR CTV je oblast největšího rizika lokální recidivy, tedy reziduální makroskopická nemoc v době brachyterapie. Zahrnuje vlastní tumor (GTV), celý cervix a extracervikální porci tumoru v době brachyterapie. IR CTV odpovídá původnímu rozsahu tumoru v době diagnózy. Jedná se tedy o reziduální mikroskopickou nemoc odpovídající v ICRU No. 38 oblasti LD 60 Gy.
Zahrnuje High Risk CTV s lemem 5-15 mm podle lokalizace tumoru, potenciálního šíření, regrese nemoci a léčebné strategie. Pro správnou konturaci CTV je proto bezpodmínečně nutné provedení MR nejen před samotnou brachyterapií, ale i vstupně před zahájením léčby. Bez znalosti vstupního rozsahu nelze totiž přesně zakreslit IR CTV.
Užití 3D brachyterapie přineslo změny i do specifikace dávky. Mimo obligátního bodu A jsou udávány rovněž parametry ukazující pokrytí cílového objemu a zatížení rizikových orgánů (rektum, močový měchýř, sigmoideum). Využíváme k tomu objemových histogramů (dose-volume histogram - DVH), které znázorňují vztah expozice dávky a objemu.
U tumoru hodnotíme kromě předepsané dávky i dávku, která kryje 90 %, resp. 100 % cílového objemu (D90 a D100). U rizikových orgánů monitorujeme minimální dávku, která pokrývá 0,1 cm3, 1 cm3 a 2 cm3 objemu (D0.1cc, D1cc a D2cc). Dávku je vhodné uvádět i v ekvivalentní formě odpovídající dávce při konvenční frakcionaci 2 Gy/den při 5 frakcích za týden (EQD2), k možnému součtu s dávkou z teleterapie.(13)
Karcinom těla děložního
U radikální brachyterapie karcinomu těla děložního je situace analogická jako u karcinomu děložního hrdla. Při konvenčním plánování se dávka specifikuje do referenčních bodů, které nekorelují s lokalizací tumoru či serózy. Hlavním smyslem zavedení těchto bodů do praxe nebyla snaha určovat dávku v tumoru, ale možnost komparace jednotlivých frakcionačních schémat. Nejčastěji se užívají bod My (myometrium) a linie A.
Bod My je vztažen ke konci nejdistálnějšího aplikátoru a lokalizován od něj 2 cm kaudálně a laterálně. Linie A je přímka paralelní s osou aplikátorů vedená ve vzdálenosti 2 cm laterálně. Rovněž specifikace zatížení rizikových orgánů je obdobná jako v případě karcinomu děložního hrdla, využívá kontrastní náplně gastrointestinálního traktu a močového měchýře. 3D plánování pomocí CT řezů přináší trojrozměrnou informaci o topografii rizikových orgánů a současně vztahu aplikátorů v děložní dutině a lokalizace serózy ve všech řezech, čímž umožňuje cíleně optimalizovat dávkovou distribuci.
Tento teoretický předpoklad potvrdil prakticky Beriwal, který při srovnání 3D plánování a 2D plánování prokázal signifikantní benefit 3D optimalizace pomocí CT při užití Y-aplikátoru. Využití CT vedlo k redukci dávky u rekta o 5,6 %, u močového měchýře o 20,6 % a u sigmatu o 26,8 %.(14) Identicky jako u plánování u karcinomu děložního hrdla není ani u karcinomu těla děložního CT přínosné v lokalizaci tumoru.
Tento je velice dobře rozlišitelný na magnetické rezonanci. Při užití CT obvykle odpovídá klinický cílový objem (CTV) celé děloze, při užití MR je samozřejmě možno eskalovat dávku přímo na makroskopickou nemoc (GTV).(15) 3D plánování je možno využít i u adjuvantní brachyterapie.
Její klinický benefit je ovšem vzhledem k užívaným dávkám (subkritickým pro močový měchýř či rektum) limitovaný. Význam plánování pomocí CT či MR však významně vzroste ve specifických situacích, kdy tyto dávky nabývají pro rizikové orgány kritických hodnot. Příkladem je například fixace kliček tenkého střeva k poševní jizvě. V takovém případě je užití 3D plánování nezbytné (Obr. 2).
Závěr
3D brachyterapie přinesla v léčbě gynekologických malignit významný pokrok. Umožnila cílenou eskalaci dávky na oblast tumoru s významným šetřením rizikových orgánů.
Obr. 2 – Modifikace dávky adjuvantní radioterapie vaginálním válcem u karcinomu děložního těla pomocí 3D brachyterapie u pacientky s fixací kliček tenkého střeva
MUDr. Martin Doležel, Pardubická krajská nemocnice a. s., Multiscan s. r. o. e-mail: dolezelm@email.cz
Literatura
1. HALPERIN, EC., PEREZ, CA., BRADY, LW., et al. Principles and Practice of Radiation Oncology. Fifth Edition, Philadelphia, 2008, 2106 p.
2. LANCIANO, R., MARTZ, K., COIA, L., et al. Tumor and treatment factors improving outcome in stage III-B cervix cancer. IJROBP, 1991, 28, p. 95-100.
3. MONTANA, G., FOWLER, W., VARIA, M., et al. Carcinoma of the cervix, stage III. Results of radiation therapy. Cancer, 1986, 57, p. 148-154.
4. International Commissionon Radiation Units and Measurements (ICRU). Dose and volume specification for reporting intracavitary therapy in gynaecology. ICRU report 38, Bethesda, 1985.
5. SHIN, K., KIM, T., CHO, J., et al. CT-guided intracavitary radiotherapy for cervical cancer: Comparison of conventional Point A plan with clinical target volume-based 3D plan using dose-volume parameters. IJROBP, 2006, 64, p. 197-204.
6. BARILLOT, I., HORIOT, J., MAINGON, P., et al. Maximum and mean Bladder dose defined from ultrasonography: Comparison with the ICRU reference in gynaecological brachytherapy. Radiother Oncol, 1994, 30, p. 231-238.
7. FELLNER, C., PÖTTER, R., KNOCKE, T., et al. Comparison of radiography and computed tomography-based treatment planning in cervix cancer in brachytherapy with specific attention to some quality assurance aspects. Radiother Oncol, 2001, 58, p. 53-62.
8. DEVLIN, P. Brachytherapy: Applications and techniques. Philadelphia, 2007, 420 p.
9. PÖTTER, R., DIMOPOULOS, J., GEORG, P., et al. Clinical impact of MRI assisted dose volume adaptation and dose escalation in brachytherapy of locally advanced cervix cancer. Radiother Oncol, 2007, 83, p. 148-155.
10. GERBAULET, A., POTTER, R., MAZERON, JJ., MEERTENS, H., LIMBERGEN, E. (Eds), The GEC ESTRO Handbook of Brachytherapy. 2003.
11. DOLEŽEL, M., VAŇÁSEK, J., ODRÁŽKA, K., et al. The progress in the treatment of cervical cancer - 3D brachytherapy CT/MR based planning. Česká gynekologie, 2008, 73(3), p. 144-149.
12. HAIE-MEDER, C., POTTER, R., Van LIMBERGEN, E., et al. Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group(I): Concepts and terms in 3D image based 3D treatment planning in cervix cancer brachytherapy with emphasis on MRI assessment of GTV and CTV. Radiother Oncol, 2005, 74, p. 235-245.
13. PÖTTER, R., HAIE-MEDER, C., Van LIMBERGEN, E., et al. Recommendations from gynaecological (GYN) GEC ESTRO working group(II): concepts and terms in 3D image-based treatment planning in cervix cancer brachytherapy - 3D dose volume parameters and aspects of 3D image-based anatomy, radiation physics, radiobiology. Radiother Oncol, 2006, 78, p. 67-77.
14. BERIWAL, S., KIM, H., HERON, DE., et al. Comparison of 2D vs 3D dosimetry for Rotte „Y“ applicator high dose rate brachytherapy for medically inoperable endometrial cancer. Technol Cancer Res Treat, 2006, 5, No. 5, p. 521-527.
15. WEITMANN, HD., PÖTTER, R., WALDHÄUSL, C., et al. Pilot study in the treatment of endometrial carcinoma with 3D image-based high dose rate brachytherapy using modified Heyman packing: clinical experience and dose-volume histogram analysis. Int J Radiation Oncology Biol Phys, 2005, 62, No. 2, p. 468-478.