Vrijwillige Breath-hold techniek ter vermindering Hart Dosis in linkerborst Radiotherapie
Summary
De huidige prioriteit bij borstkanker radiotherapie is om cardiale doses te verminderen zonder afbreuk te doen aan onderzoeken weefsel dekking. De vrijwillige apneu techniek beschreven is een eenvoudige, goedkope oplossing voor dit probleem en kan op grote schaal ingesteld zonder de noodzaak van gespecialiseerde apparatuur.
Abstract
-Adem technieken verminderen de hoeveelheid straling door cardiale structuren tijdens tangentiële-veld linkerborst radiotherapie ontvangen. Met deze technieken, patiënten houden hun adem in terwijl radiotherapie wordt geleverd, waardoor het hart naar beneden en weg van het veld radiotherapie. Ondanks duidelijke dosimetrische voordelen, zijn deze technieken nog niet op grote schaal gebruikt. Een reden hiervoor is dat commercieel beschikbare oplossingen vereisen specialistische apparatuur noodzakelijk niet alleen aanzienlijke kapitaalinvesteringen, maar vaak ook aangaan lopende kosten, zoals een behoefte aan dagelijkse wegwerp mondstukken. De vrijwillige adempause techniek hier beschreven aanvullende specialistische apparatuur nodig. All-adem technieken vereisen een surrogaat om adem inhouden consistentie controleren en of de adem-hold wordt gehandhaafd. Vrijwillige adem inhouden gebruikt de afstand bewogen door de voorste en laterale merktekens (tatoeages) uit de buurt van de behandelkamer lasers in de adem-hold naar consistentie op CT-planning en behandeling setup controleren. Licht velden worden vervolgens gebruikt om adem inhouden consistentie voor en tijdens radiotherapie van levering te regelen.
Introduction
Kanker is een belangrijke doodsoorzaak wereldwijd, goed voor 7,6 miljoen sterfgevallen in 2008 1. Van alle vormen van kanker, borstkanker is de meest voorkomende, met een incidentie van meer dan 13,8 miljoen wereldwijd, en dit incidentie stijgt 1. Echter, verbeteringen in de diagnose en behandeling van borstkanker betekenen dat het aantal vrouwen overleven hun borstkanker neemt toe, en wordt geschat op verdrievoudigen tot 1,7 miljoen in 2040 in het Verenigd Koninkrijk alleen 2. Borst radiotherapie vormt een belangrijk onderdeel van veel vrouwen de behandeling van borstkanker, hun risico op terugkeer van borstkanker te halveren en het verminderen van het risico van borstkanker te overlijden met 3,8% 3. Met verbeteringen in borstkanker overleving, de lange termijn bijwerkingen veroorzaakt door behandelingen van borstkanker worden steeds belangrijker. Een onschuldige omstander in borst radiotherapie is het hart, dat is blootgesteld aan ongewenste straling als gevolg van de nabijheid van stralingsvelden nametijdens linker borst bestraling. Het is deze ongewenste dosis aan het hart dat goed is voor de stijging van 1% in de niet-borst kanker sterfgevallen in verband met borstkanker radiotherapie 4. Recente gegevens wijzen erop dat er geen drempeldosis waaronder de late cardiale effecten van borst bestraling niet voorkomen 5, waardoor het van cruciaal belang voor de oncologie gemeenschap aan technieken die de cardiale doses te beperken zonder afbreuk te doen borstweefsel dekking vast te stellen. Echter, aangezien borstkanker radiotherapie is goed voor ongeveer 30% van alle radiotherapiebehandelingen 6, elke nieuwe techniek moet eenvoudig en goedkoop zijn om duurzaam te zijn en te voorkomen dat een onaanvaardbare last op de gezondheidszorg middelen.
Er zijn een aantal technieken die kunnen worden gebruikt om hart doses gedurende borst radiotherapie verminderen. Multileaf collimatie (MLC) wordt veel gebruikt in het Verenigd Koninkrijk [Royal College van Radiologen '(UK) audit 2012] en hoewel effectief bij sparen hartweefsel, Dreigt tegelijkertijd afscherming borstweefsel. Inverse geplande intensiteit-gemoduleerde radiotherapie (IMRT) verbetert doelwitweefsel conformality 7, maar kan ook toenemen lage dosis bestraling van het hart, de longen en andere borst 7,8. Een verhoging lage dosis bestraling van het hart is ongewenst, vooral gezien de gegevens van Darby et al. 5. Bovendien,-inverse geplande IMRT is meer middelen vergt, die een grotere natuurkunde en kwaliteitsborging (QA) tijd en expertise. Het behandelen van vrouwen in buikligging (face-down) positie kan cardiale doses in grotere-breasted vrouwen 9 verminderen, echter, vragen blijven over de positionele reproduceerbaarheid van deze techniek 10. -Adem technieken, waarbij patiënten houden hun adem in tijdens radiotherapie levering, resulteren in het hart wordt naar beneden en weg van de radiotherapie velden geduwd en kan de behoefte aan een compromis tussen targetweefsel dekking en orgel-at-risk te minimaliseren (OAR) sparen (figuur 1) 11.
Er zijn momenteel twee belangrijke-adem technieken in klinisch gebruik. De eerste bestaat uit een digitale spirometer bevestigd aan een ballon klep. Patiënten ademen door een mondstuk en een clip wordt geplaatst op hun neus aan neus ademhaling te voorkomen. De spirometrie trace wordt gevisualiseerd op een monitor, en inspiratie onderbroken en gehouden op een vooraf bepaald longvolume. De tweede methode is vooral bedoeld voor gebruik als inhalatie-gating systeem, maar het heeft ook een ingebouwde apneu instelling. Dit systeem maakt gebruik van een videocamera om de beweging van een infrarood reflecterende marker geplaatst op de borst van de patiënt op te nemen. De verticale beweging van de marker wordt in real-time op een monitor, en de behandeling levering begint zodra de marker beweegt in een vooraf bepaalde drempelwaarde zone. Beide systemen aanzienlijk cardiale doses bij patiënten ontvangen linkerborst bestraling. De spirometrie-gebaseerde techniek aanzienlijkcant vermindert het volume van myocard bestraald 12-14, evenals het aantonen vergelijkbare intra-en inter-fractie reproduceerbaarheid ten opzichte van standaard liggende free-breathing borst radiotherapie 15. Ook behandeling met het infrarood-reflecterende markeringen vermindert de gemiddelde dosis op het hart meer dan 50% 11,16,17, behoud doelweefsel dekking 11. Dergelijke dosimetrische besparingen zullen naar verwachting gelijk aan een 10-voudige vermindering van de cardiale sterfte 18.
Een nadeel van deze systemen, echter, en een belemmering voor brede implementatie, is hun kostprijs. Beide systemen vereisen investeringen in de toestellen zelf echter bij het spirometrie systeem er ook gaande kosten de mondstukken worden verwijderd, waarvoor een nieuwe mondstuk voor de planning-CT en voor elke fractie van de behandeling. Kosten, in combinatie met een gebrek aan opleiding van het personeel, verklaart waarom slechts 4% van de Britse borst behandelingen werden uitgevoerd met behulp van breath-houden technieken in 2012 [Royal College van Radiologen '(UK) audit]. -Adem technieken zijn in meer algemeen gebruik in de rest van Europa, met 20% van de centra met behulp van deze technieken in 2010 19. Een verklaring hiervoor is de ontwikkeling en implementatie van een eenvoudige, goedkope en-apparatuur gratis adem-holding techniek, vrijwillige adem inhouden (VBH). Tot voor kort, echter, gegevens ontbrak de reproduceerbaarheid van de VBH techniek. Een gerandomiseerde studie uitgevoerd in het Royal Marsden Hospital (Sutton, UK), De Britse HeartSpare Studie heeft aangetoond dat interfractie reproduceerbaarheid met de VBH techniek is vergelijkbaar met die bij de spirometrie-gebaseerd apparaat. Bovendien, de VBH techniek biedt een tijdwinst bij planning-CT en behandeling ingesteld en de voorkeur van patiënten en radiologisch gelijk 20. De VBH techniek wordt momenteel uitgerold naar tien Britse radiotherapie centra om te bevestigen dat de techniek haalbaar is in een multicenter setting en dat hart-sparing wordt gehandhaafd (HeartSpare II). De verwachting is dat dit de weg voor de UK-brede toepassing van hart-sparende borst radiotherapie zal effenen, en zal waarschijnlijk leiden tot een significante vermindering van hart-en vaatziekten onder de Britse overlevenden van borstkanker.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische stappen in het protocol zijn onder andere: 1) controleren op adem inhouden consistentie op planning-CT en behandeling setup; 2) het controleren van de laterale bank hoogte gemeten op CT is in overeenstemming met die gemeten pre-CT; 3) uitlijnen tatoeages in vrije ademhaling, maar het instellen van FSD in de adem-hold; 4) zorgen lichtveld uitgelijnd met gemarkeerde veld grenzen voor de aanvang van de behandeling.
Het aantal adem-houdt vereist tijdens behandelingslevering varieert van patiënt tot patiënt en is voornamelijk afhankelijk van het aantal segmenten worden geleverd. Geschikte onderbreking tijdens de behandeling, levering (aan de patiënt in staat om te ontspannen voor het herhalen van een adem-hold) moet worden bepaald op een individuele basis, afhankelijk van de wijze van levering. We zouden er sterk op dat voor de initiële implementatie van VBH dat een consistent team wordt gebruikt. Dit stelt de betrokkenen sneller competent te worden en helpt het behoud van kwaliteit van behandeling. Waar problemen zijn entegengegaan tijdens de behandeling instellen, kan de patiënt worden gevraagd om hun adem inhouden (dieper of ondieper als nodig) wijzigen. Indien dit niet lukt om setup te verbeteren, moet de patiënt opnieuw worden ingesteld. Vector bank bewegingen moeten worden gebruikt als een laatste redmiddel. Een algoritme probleemoplossing wordt getoond in figuur 2.
Figuur 2. Problemen algoritme vrijwillige apneu techniek behandeling opstart. Dit algoritme kan worden gebruikt om de behandeling opstart wanneer patiënten niet instelt binnen tolerantie (volgens de lokale tolerantie levels) staan. Als voorbeeld, ons centrum maakt gebruik van een 5 mm tolerantieniveau. Het algoritme moet worden gevolgd van boven naar beneden. In de meeste gevallen kan instellen binnen de tolerantie worden gebracht door de patiënt te vragen hun adem inhouden diepte wijzigen (dieper of ondieper alsvereist).
Bevolking systematische en willekeurige behandeling setup fouten zijn minder dan die bij free-breathing tangentiële veld borst radiotherapie 24, en in overeenstemming met andere gepubliceerde gegevens over-adem technieken 25,26. VBH vermindert mediaan normaal weefsel doses van 25-58% in vergelijking met standaard vrije ademhaling borst radiotherapie in ons centrum (tabel 1). Cardiale doses met VBH zijn lager dan die in andere gepubliceerde werk op-adem technieken 11,16,17,26,27, hoewel methoden voor het registreren dosisgegevens variëren tussen deze studies.
Zoals in de inleiding al apneu technieken surrogaat meten inter-en intrafraction reproduceerbaarheid. De techniek maakt gebruik van VBH uitlijning van het lichtveld met gemarkeerde veld grenzen te controleren op consistentie alvorens met de behandeling en tijdens de behandeling levering. Hoewel nog niet officieel gemeld, hebben we intrafrac gevondentie reproduceerbaarheid (gemeten met behulp van meerdere intrafraction EPI) zeer goed te zijn, met weinig of geen intrafraction beweging. Dit is consistent met eerder gepubliceerde werk 26. Gezien de consistente intrafraction reproduceerbaarheid waargenomen, hoeft radiotherapie systemen waarbij licht velden niet op blijven tijdens de behandeling bevalling niet een belemmering voor de uitvoering van VBH. Kamer lasers kunnen worden gebruikt als alternatief voor lichte gebieden te controleren of de apneu tijdens behandelingslevering wordt gehandhaafd. Bovendien kan het referentiepunt van waaruit adempause reproduceerbaarheid wordt bewaakt worden aangepast; kan bijvoorbeeld centra gebruikmaking van een asymmetrisch veld techniek wil de superieure tangentiële veldgrens gebruiken.
VBH biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van andere hart-sparende technieken, waarvan sommige reeds gezinspeeld. Het minimaliseert de trade-off tussen target en OAR compromis vaak nodig bij gebruik van MLC, het vermindert de lage dosis irradiation van het hart en is veel minder arbeidsintensief dan IMRT, en het is beter reproduceerbaar dan vatbaar bestraling Intussen profiteert vrouwen van alle maten borsten. Met betrekking tot andere-adem technieken, VBH geeft vergelijkbare reproduceerbaarheid en hart-sparende, terwijl ze minder duur om te implementeren omdat er geen specialistische apparatuur nodig. De lage kosten van de techniek betekent dat er een zeer reële mogelijkheid om andere gezondheidszorg, vooral die met beperkte middelen profiteren.
Er is reeds gepubliceerde werk aantonen van de haalbaarheid van nodale bestraling naast hele borst / borstwand bestraling met behulp van de infrarood-reflecterende markers 17 en spirometrie-gebaseerde 14 systemen. Ons centrum is nu verdere werkzaamheden om de haalbaarheid van het gebruik van VBH voor nodale bestraling bij patiënten met borstkanker te bevestigen. Inverse-geplande IMRT is van nut te zijn bij geselecteerde patiënten, vooral wanneer Delivering een gelijktijdige geïntegreerde boost, en de haalbaarheid van het gebruik VBH bij deze patiënten moet worden beoordeeld. Tenslotte kan apnoe technieken van nut zijn bij het behandelen van andere tumoren, zoals long-28, lever 29 en maag 30 kankers. Verdere werkzaamheden zijn nodig om de geschiktheid van het gebruik van de VBH techniek voor de behandeling van andere dan borstkanker websites beoordelen.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors are grateful to Dr Liesbeth Boersma and colleagues at the Maastro Clinic for their advice on the voluntary breath-hold technique. The authors are also very grateful to the Pink Ribbon Foundation for funding the dissemination of the VBH technique. This article presents independent research funded by the National Institute for Health Research (NIHR) under its Research for Patient Benefit (RfPB) Programme (Grant Reference Number PB-PG-1010-23003). The views expressed are those of the author(s) and not necessarily those of the NHS, the NIHR or the Department of Health. The work was undertaken in The Royal Marsden NHS Foundation Trust which receives a proportion of its funding from the NHS Executive. We acknowledge NHS funding to the NIHR Biomedical Research Centre and the support of the NIHR, through the South London Cancer Research Network.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Brilliance CT big bore oncology | Philips | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| MT350 breastboard | Med-Tec | MT-350-N | Other makes/models compatible with VBH technique |
| Dorado virtual simulation laser system | LAP Laser | Dorado CT-1-3-Wall | Other makes/models compatible with VBH technique |
| Pinnacle3radiation therapy planning system v9.2 | Philips | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| Synergy linear accelerator | Elekta | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| Intuity XVI Release 4.5.1 | Elekta | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| Iview Electronic Portal Imaging Release 3.4 | Elekta | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| Apollo room lasers | LAP Laser | Other makes/models compatible with VBH technique | |
| Active breathing coordinator (ABC) | Elekta | Commercially available breath-hold system, not required for VBH technique | |
| Real-time position management (RPM) system | Varian | Commercially available breath-hold system, not required for VBH technique |
References
- Ferlay, J., et al. GLOBOCAN 2008 v1.2. International Agency for Research on Cancer. , (2010).
- Maddams, J., Utley, M., Moller, H. Projections of cancer prevalence in the United Kingdom, 2010-2040. Br. J. Cancer. 107, 1195-1202 (2012).
- Darby, S., et al. Effect of radiotherapy after breast-conserving surgery on 10-year recurrence and 15-year breast cancer death: meta-analysis of individual patient data for 10,801 women in 17 randomised trials. Lancet. 378, 1707-1716 (2011).
- Clarke, M., et al. Effects of radiotherapy and of differences in the extent of surgery for early breast cancer on local recurrence and 15-year survival: an overview of the randomised trials. Lancet. 366, 2087-2106 (2005).
- Darby, S. C., et al. Risk of ischemic heart disease in women after radiotherapy for breast cancer. N. Engl. J. Med. 368, 987-998 (2013).
- Team, D. o. H. C. P. Radiotherapy Services in England 2012. , (2012).
- Zhang, F., Zheng, M. Dosimetric evaluation of conventional radiotherapy, 3-D conformal radiotherapy and direct machine parameter optimisation intensity-modulated radiotherapy for breast cancer after conservative surgery. J Med Imaging Radiat Oncol. 55, 595-602 (2011).
- Schubert, L. K., et al. Dosimetric comparison of left-sided whole breast irradiation with 3DCRT forward-planned IMRT, inverse-planned IMRT, helical tomotherapy, and topotherapy. Radiother. Oncol. 100, 241-246 (2011).
- Kirby, A. M., et al. Prone versus supine positioning for whole and partial-breast radiotherapy: A comparison of non-target tissue dosimetry. Radiother. Oncol. 96, 178-184 (2010).
- Kirby, A. M., et al. A randomised trial of Supine versus Prone breast radiotherapy (SuPr study): Comparing set-up errors and respiratory motion. Radiother. Oncol. 100, 221-226 (2011).
- Vikstrom, J., Hjelstuen, M. H., Mjaaland, I., Dybvik, K. I. Cardiac and pulmonary dose reduction for tangentially irradiated breast cancer, utilizing deep inspiration breath-hold with audio-visual guidance, without compromising target coverage. Acta Oncol. 50, 42-50 (2011).
- Sixel, K. E., Aznar, M. C., Ung, Y. C. Deep inspiration breath hold to reduce irradiated heart volume in breast cancer patients. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 49, 199-204 (2001).
- Krauss, D. J., et al. MRI-based volumetric assessment of cardiac anatomy and dose reduction via active breathing control during irradiation for left-sided breast cancer. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 61, 1243-1250 (2005).
- Remouchamps, V. M., et al. Significant reductions in heart and lung doses using deep inspiration breath hold with active breathing control and intensity-modulated radiation therapy for patients treated with locoregional breast irradiation. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 55, 392-406 (2003).
- Remouchamps, V. M., et al. Three-dimensional evaluation of intra- and interfraction immobilization of lung and chest wall using active breathing control: A reproducibility study with breast cancer patients. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 57, 968-978 (2003).
- Johansen, S., et al. Dose evaluation and risk estimation for secondary cancer in contralateral breast and a study of correlation between thorax shape and dose to organs at risk following tangentially breast irradiation during deep inspiration breath-hold and free breathing. Acta Oncol. 50, 563-568 (2011).
- Hjelstuen, M. H., Mjaaland, I., Vikstrom, J., Dybvik, K. I. Radiation during deep inspiration allows loco-regional treatment of left breast and axillary-, supraclavicular- and internal mammary lymph nodes without compromising target coverage or dose restrictions to organs at risk. Acta Oncol. 51, 333-344 (2012).
- Korreman, S. S., et al. Cardiac and pulmonary complication probabilities for breast cancer patients after routine end-inspiration gated radiotherapy. Radiother. Oncol. 80, 257-262 (2006).
- Laan, H. P., Hurkmans, C. W., Kuten, A., Westenberg, H. A. Current technological clinical practice in breast radiotherapy; results of a survey in EORTC-Radiation Oncology Group affiliated institutions. Radiother. Oncol. 94, 280-285 (2010).
- Bartlett, F. R., et al. The UK HeartSpare Study: Randomised evaluation of voluntary deep-inspiratory breath-hold in women undergoing breast radiotherapy. Radiother. Oncol. 108, 242-247 (2013).
- Penninkhof, J., Quint, S., Baaijens, M., Heijmen, B., Dirkx, M. Practical use of the extended no action level (eNAL) correction protocol for breast cancer patients with implanted surgical clips. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 82, 1031-1037 (2012).
- Scrimger, R. A., et al. Reduction in radiation dose to lung and other normal tissues using helical tomotherapy to treat lung cancer, in comparison to conventional field arrangements. Am. J. Clin. Oncol. 26, 70-78 (2003).
- Nutting, C. M., et al. A randomised study of the use of a customised immobilisation system in the treatment of prostate cancer with conformal radiotherapy. Radiother. Oncol. 54, 1-9 (2000).
- Hurkmans, C. W., Remeijer, P., Lebesque, J. V., Mijnheer, B. J. Set-up verification using portal imaging; review of current clinical practice. Radiother. Oncol. 58, 105-120 (2001).
- Remouchamps, V. M., et al. Initial clinical experience with moderate deep-inspiration breath hold using an active breathing control device in the treatment of patients with left-sided breast cancer using external beam radiation therapy. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 56, 704-715 (2003).
- Borst, G. R., et al. Clinical results of image-guided deep inspiration breath hold breast irradiation. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 78, 1345-1351 (2010).
- Hayden, A. J., Rains, M., Tiver, K. Deep inspiration breath hold technique reduces heart dose from radiotherapy for left-sided breast cancer. J Med Imaging Radiat Oncol. 56, 464-472 (2012).
- Marchand, V., et al. Dosimetric comparison of free-breathing and deep inspiration breath-hold radiotherapy for lung cancer. Strahlenther. Onkol. 188, 582-589 (2012).
- Bloemen-van Gurp, E., et al. Active breathing control in combination with ultrasound imaging: a feasibility study of image guidance in stereotactic body radiation therapy of liver lesions. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 85, 1096-1102 (2013).
- Hu, W., Ye, J., Wang, J., Xu, Q., Zhang, Z. Incorporating breath holding and image guidance in the adjuvant gastric cancer radiotherapy: a dosimetric study. Radiat Oncol. 7, 98 (2012).
