Intenzitetno modulirana radioterapija

Intenzitetno modulirana radioterapija (angl. Intensity-modulated radiation therapy - IMRT) je sodobna in visoko natančna obsevalna tehnika v teleradioterapiji, pri kateri se na tarčno področje zdravljenja dovaja ionizirajoče sevanje neuniformnega profila. To omogoča programska oprema inverznega planiranja in računalniško vodena modulacija megavoltnih (MV) rentgenskih žarkov s statičnim ali dinamičnim večlistnim kolimatorskim sistemom (angl. Multileaf collimator - MLC)[1].

Cilj intenzitetno modulirane radioterapije je izboljšanje konformnosti in strm padec doze na robu tarče. Izboljšanje konformnosti pomeni, da z IMRT obsevalnim načrtom bolje posnamemo tridimenzionalno (3D) obliko tarče, tudi tisto bolj nepravilnih ali konkavnih oblik[2]. IMRT omogoča tako imenovano dozno eskalacijo oziroma višanje doz na tarčni volumen (angl. Target volume - TV) ob manjši verjetnosti za poškodbo okoliškega zdravega tkiva in organov (angl. Organs at risk - OAR). Posledično to privede do izboljšanja lokalne kontrole tumorja in višje stopnje preživetja[3].

Neuniformni dozni profilUredi

Pri 3D konformni radioterapiji (angl. conformal radiation therapy - CRT) je žarkovni snop uniformen, kar pomeni, da je izsevana intenziteta sevanja čez obsevano področje homogena. Pri IMRT obsevalni tehniki pa je fotonski snop segmentiran, pri čemer imajo posamezni segmenti med seboj različne ravni jakosti sevanja[4]. To omogoča ustvarjanje bolj kompleksnih vzorcev dozne razporeditve, posledično pa boljše prileganje tarčnemu volumnu in varovanje okoliških zdravih tkiv[4][5]. Predpisovanje intenzitete posameznemu segmentu znotraj žarkovnega snopa poteka v sistemu za načrtovanje zdravljenja (angl. Treatment planning system - TPS), in sicer v procesu inverznega planiranja, ki je prav tako značilen za IMRT načrte obsevanja[4][6].

Inverzno IMRT planiranjeUredi

 
Prikaz postopka za planiranje vnaprej in inverzno planiranje pri izdelavi obsevalnega načrta v radioterapiji.

V konformni radioterapiji je osnova planiranje vnaprej (angl. forward planning), kjer radioterapevt onkolog najprej oriše tarčni volumen in zdrave kritične organe v okolici, nato pa medicinski radiofizik vnaprej določi število in položaj obsevalnih kotov za doseganje optimalne dozne razporeditve v obsevanem področju[4]. Pri inverznem planiranju je del radioterapevta onkologa enak, medicinski radiofizik pa v tem primeru najprej določi in v računalniški sistem za planiranje vnese predpisano dozo na tarčni volumen in dozne ograde za okoliška zdrava tkiva. Računalniški optimizacijski sistem pa je nato tisti, ki določi optimalne obsevalne parametre[6].

Tehnike izsevanja IMRT obsevalnega planaUredi

 
Večlistni kolimatorski sistem (angl. Multi-leaf collimator - MLC), ki se pogosteje uporablja za izsevanje IMRT plana kot alternativni, individualno izdelani kompenzatorji.

IMRT s statično roko linakaUredi

Večina IMRT obsevanj se izvaja s pomočjo že omenjenega večlistnega kolimatorskega sistema. S tem lahko izvajamo segmentalno ali koračno IMRT (angl. Step-and-shoot), pri kateri se doza ionizirajočega sevanja izseva po posameznih segmentih. Na posameznem segmentu se MLC lističi postavijo v načrtovan položaj, med tem pa žarkovni snop ni vklopljen. Ta se sproži, ko so MLC lističi na svojih predpisanih mestih. Po izsevani dozi na določen segment pa se MLC lističi ob neaktivnem snopu postavijo v naslednji načrtovan položaj[4][7].

Druga metoda s statično roko linaka je tehnika z dinamičnim MLC (angl. Dynamic MLC ali Sliding window), pri čemer je značilno, da se lističi MLC sistema premikajo ob sočasno aktivnem žarkovnem snopu[7]. V primeru teh dveh metod je gantrij med izsevanjem doze v fiksnem položaju.

Ločna IMRTUredi

Pri ločni IMRT se gantrij z roko vrti okrog pacienta ob sočasnem premikanju MLC lističev pri aktivnem snopu. Pri ločni IMRT prav tako obstajata dve poglavitni metodi, in sicer tomoterapija ter volumetrična modulirana ločna (radio)terapija (angl. Volumetric modulated arc therapy - VMAT)[8].

Pri tomoterapiji je delovanje obsevalnega aparata podobno delovanju aparata za računalniško tomografijo (angl. Computed tomography - CT). V primeru tomoterapije je moduliran terapevtski snop ozko kolimiran in pahljačaste oblike[4][9], med obsevanjem pa se pacient z mizo premika skozi odprtino aparata[9].

VMAT je obsevalna tehnika s snopom stožčaste ali konične oblike, pri kateri je ključnega pomena hkratno spreminjanje oblike obsevalnega polja (premikanje MLC lističev), hitrosti vrtenja roke in hitrosti doze[10]. Miza s pacientom se med obsevanjem v tem primeru ne premika.

Indikacije za obsevanje z IMRT tehnikoUredi

 
IMRT plan s prikazom dozne distribucije pri nazofaringealnem karcinomu.

Rak glave in vratuUredi

IMRT je široko uporabna obsevalna tehnika v teleradioterapiji. Pri raku glave in vratu je postavitev tkiv kompleksna, na majhnem volumnu so zbrane številne kosti, mehka tkiva in z zrakom napolnjene votline. V tem področju imamo številne OAR kot so hrbtenjača, možgansko deblo, žleze slinavke, požiralnik ter vidni živec[11]. Ob teh tkivih je tumor večkrat konkavno oblikovan in s konvencionalnimi tehnikami težje dosežemo ustrezne in ugodne dozne distribucije, ki vključujejo visoko dozo na tarčo in karseda nizko na omenjena kritična zdrava tkiva[4][11]. Kserostomija in disfagija (boleče požiranje) sta neželena učinka radioterapije, ki se jih želimo izogniti v namen izboljšanja kvalitete življenja. IMRT je obsevalna tehnika, ki v primerjavi s konvencionalnimi tehnikami, zmanjšuje pojavnost teh neželenih učinkov in/ali njihove intenzitete[12][13].

Rak dojkeUredi

Glavni članek: Rak dojke

Pri obsevanju raka dojke je dobra konformnost obsevalne tehnike pomembna zaradi bližine kritičnih organov kot sta srce in pljuča[14][15]. Ob prekomernem obsevanju srca se lahko pojavijo neželeni kardiološki dogodki, ki lahko vodijo v smrt, enako pa velja za pljuča, na katerih se ob preseganju varnih doznih okvirjev, lahko razvije sekundarna rakava bolezen kot posledica zdravljenja z radioterapijo[15]. V namen preprečevanja teh neželenih učinkov se v radioterapiji raka dojk vse pogosteje uporablja in uveljavlja obsevanje v globokem zadržanem vdihu, kjer se trebušna prepona izravna, pljuča razpnejo, kar ugodno poveča razdaljo med tumorjem v dojki in srcem[16].

Rak prostateUredi

Glavni članek: Rak prostate

Ena izmed najbolj pogostih lokalizacij obsevanih z IMRT tehniko je rak prostate. Zanj je značilno, da se še zlasti dobro odziva na hipofrakcioniran režim obsevanja, kar pomeni, da se v manjšem številu frakcij dovajajo višji dnevni dozni odmerki[17]. Pri dovajanju teh visokih odmerkov pa je pomembno, da se upoštevajo dozne restrikcije za bližnjo danko in sečni mehur. Kot kažejo nekatere študije IMRT omogoča varnejšo dozno eskalacijo ob manjši pojavnosti in/ali intenzivnosti gastrointenstinalne (na primer pojav vnetja danke ali fekalne inkontinence) pozne toksičnosti v primerjavi s konvencionalno 3D-CRT obsevalno tehniko[18][19].

Gastrointenstinalni in ginekološki rakUredi

Podobno kot pri prej omenjenih lokalizacijah ima IMRT pri zdravljenju raka danke prednost v zmanjšanju doze na okoliška zdrava tkiva kot so tanko črevo, sečni mehur, kostni mozeg in glava stegnenice. V primerjavi s 3D-CRT, IMRT potencialno zmanjšuje pojavnost driske in vnetja tankega črevesja oziroma akutne gastrointestinalne toksičnosti[20]. Ginekološki raki se pogosto zdravijo s kombinacijo teleradioterapevtskega in brahiradioterapevtskega zdravljenja[14]. IMRT tehnika v sklopu teleradioterapevtskega zdravljenja ginekoloških rakov in zlasti področnih prizadetih bezgavk[14][21], omogoča zmanjšanje akutnih in kroničnih posledic na zdravih tkivih v primerjavi s 3D-CRT, med tem ko so izzidi zdravljenja med tehnikama primerljivi[22].

Primerjava s sodobnimi tehnikamiUredi

3D CRT in IMRTUredi

IMRT je nadgradnja 3D CRT, pri kateri se dosegajo višje doze na tarčni volumen ob nižji izpostavljenosti zdravih kritičnih organov. Posledično se z IMRT izboljša radioterapevtsko razmerje, lokalna kontrola tumorja in stopnja preživetja[23].

Varno dozno eskalacijo se dosega na račun izboljšanja konformnosti pri IMRT tehniki. Posledično je mogoče natančno posnemati tumorje nepravilnih oblik, ki so lahko umeščeni v bližino radiosenzibilnih organov. Na primeru raka otorinolaringološkega (ORL) predela lahko z IMRT oblikujemo podkvasto ali konkavno oblikovano visokodozno obsevalno polje okrog hrbtenjače ob minimalni dozi na ta kritičen organ[23].

V primerjavi s 3D CRT pa IMRT pomeni višje stroške izvedbe (tudi do šestkrat višje[21]) in pa podaljšanje časa izvedbe obsevanja, čeprav le za nekaj minut na posamezno frakcijo[23][24]. IMRT v primerjavi s 3D CRT obseva večji volumen zdravega tkiva z nizko dozo, kar pomeni zvišanje tveganja za nastanek sekundarne malignosti. Enako velja tudi za VMAT[25].

IMRT in VMATUredi

VMAT kot nadgradnja IMRT obsevalne tehnike omogoča bistveno krajše čase izvedbe terapije, in sicer tudi do štirikrat krajši čas obsevanja[10]. Po drugi strani je potrebnega precej več časa za izdelavo VMAT obsevalnega načrta[26].

Ob daljšem času dovajanja terapije, ki ga potrebuje IMRT, obstaja večja možnost, da bo pacientu postalo neudobno in se bo tako premaknil. V notranjosti telesa pa lahko pride tudi do povsem fizioloških premikov notranjih organov in tarče. To lahko zmanjša ustreznost in učinkovitost radioterapije, na račun tega, da žarkovni snop ni v željenem in planiranem preseku s tarčo[10][26].

IMRT prav tako potrebuje več monitorskih enot (angl. Monitor units - MU), da dovede predpisano dozo, kar pa skrajšuje življenjsko dobo linearnega pospeševalnika[26].

Primer izsevanja ekvivalentnega VMAT (na videoposnetku levo) in IMRT (koračni IMRT; na videoposnetku desno) obsevalnega plana

SkliciUredi

  1. Baskar, Rajamanickam; Lee, Kuo Ann; Yeo, Richard; Yeoh, Kheng-Wei (2012). "Cancer and Radiation Therapy: Current Advances and Future Directions". International Journal of Medical Sciences (angleščina). Vol. 9 no. 3. str. 193–199. doi:10.7150/ijms.3635. ISSN 1449-1907. PMC 3298009. PMID 22408567.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  2. Strojan, P.; Verk, T.; Hudej, R. (10.7.2018). "Intenzitetno modulirano obsevanje (IMRT) zdaj tudi na Onkološkem inštitutu v Ljubljani". www.dlib.si. Pridobljeno dne 2022-04-16.
  3. Chan, Clara; Lang, Stephanie; Rowbottom, Carl; Guckenberger, Matthias; Faivre-Finn, Corinne (2014-11-01). "Intensity-Modulated Radiotherapy for Lung Cancer: Current Status and Future Developments". Journal of Thoracic Oncology (angleščina). Vol. 9 no. 11. str. 1598–1608. doi:10.1097/JTO.0000000000000346. ISSN 1556-0864. PMID 25436795.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Taylor, A. (2004). "Intensity-modulated radiotherapy - what is it?". Cancer Imaging. Vol. 4 no. 2. str. 68–73. doi:10.1102/1470-7330.2004.0003. ISSN 1470-7330. PMC 1434586. PMID 18250011.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  5. Son, Kihong; Cho, Seungryong; Kim, Jin Sung; Han, Youngyih; Ju, Sang Gyu; Ahn, Sung Hwan; Shin, Eunhyuk; Shin, Jung Suk; Park, Won (2013-09-30). "Comparison of Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT), Uniform Scanning Proton Therapy (USPT), and Intensity-modulated Proton Therapy (IMPT) for Prostate Cancer: A Treatment Planning Study". Korean Society of Medical Physics (angleščina). Vol. 24 no. 3. str. 154–161.
  6. 6,0 6,1 Gutiontov, Stanley I.; Shin, Edward J.; Lok, Benjamin; Lee, Nancy Y.; Cabanillas, Ruben (april 2016). Eisele, David W. (ur.). "Intensity-modulated radiotherapy for head and neck surgeons: IMRT for head and neck surgeons". Head & Neck (angleščina). Vol. 38 no. S1. str. E2368–E2373. doi:10.1002/hed.24338. PMC 5024779. PMID 26705685.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  7. 7,0 7,1 Cheung, Ky (januar 2006). "Intensity modulated radiotherapy: advantages, limitations and future development". Biomedical Imaging and Intervention Journal (angleščina). Vol. 2 no. 1. doi:10.2349/biij.2.1.e19. ISSN 1823-5530. PMC 3097603. PMID 21614217.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  8. Servagi Vernat, Stéphanie; Ali, David; Puyraveau, Marc; Viard, Romain; Lisbona, Albert; Fenoglietto, Pascal; Bedos, Ludovic; Makovicka, Libor; Giraud, Philippe (maj 2014). "Is IMAT the ultimate evolution of conformal radiotherapy? Dosimetric comparison of helical tomotherapy and volumetric modulated arc therapy for oropharyngeal cancer in a planning study". Physica Medica (angleščina). Vol. 30 no. 3. str. 280–285. doi:10.1016/j.ejmp.2013.07.128.
  9. 9,0 9,1 Elith, Craig; Dempsey, Shane E.; Findlay, Naomi; Warren-Forward, Helen M. (2011-03-01). "An Introduction to the Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT) Techniques, Tomotherapy, and VMAT". Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences (angleščina). Vol. 42 no. 1. str. 37–43. doi:10.1016/j.jmir.2010.11.005. ISSN 1939-8654. PMID 31051797.
  10. 10,0 10,1 10,2 Peterlin, Primož, Kuduzovič, Emir, Strojan, Primož (2012). VMAT - volumetrična modulirana ločna terapija. Onkologija (Ljubljana), letnik 16, številka 1, str. 33-39, 58.  from http://www.dlib.si
  11. 11,0 11,1 Guerrero Urbano, M T; Nutting, C M (2004-02-01). "Clinical use of intensity-modulated radiotherapy: part I". The British Journal of Radiology. Vol. 77 no. 914. str. 88–96. doi:10.1259/bjr/84246820. ISSN 0007-1285.
  12. van Rij, CM; Oughlane-Heemsbergen, WD; Ackerstaff, AH; Lamers, EA; Balm, AJM; Rasch, CRN (2008-12-09). "Parotid gland sparing IMRT for head and neck cancer improves xerostomia related quality of life". Radiation Oncology. Vol. 3 no. 1. str. 41. doi:10.1186/1748-717X-3-41. ISSN 1748-717X. PMC 2631487. PMID 19068126.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  13. ghosh, Gopa (2016). "Toxicity Profile of Imrt Vs. 3D-Crt in Head and Neck Cancer: A Retrospective Study". JOURNAL OF CLINICAL AND DIAGNOSTIC RESEARCH. doi:10.7860/JCDR/2016/21457.8583.
  14. 14,0 14,1 14,2 Guerrero Urbano, M T; Nutting, C M (2004-03-01). "Clinical use of intensity-modulated radiotherapy: part II". The British Journal of Radiology. Vol. 77 no. 915. str. 177–182. doi:10.1259/bjr/54028034. ISSN 0007-1285.
  15. 15,0 15,1 Rudat, Volker; Aziz Alaradi, Abdul; Mohamed, Adel; AI-Yahya, Khaled; Altuwaijri, Saleh (december 2011). "Tangential beam IMRT versus tangential beam 3D-CRT of the chest wall in postmastectomy breast cancer patients: A dosimetric comparison". Radiation Oncology (angleščina). Vol. 6 no. 1. str. 26. doi:10.1186/1748-717X-6-26. ISSN 1748-717X. PMC 3069936. PMID 21418616.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  16. Bergom, Carmen; Currey, Adam; Desai, Nina; Tai, An; Strauss, Jonathan B. (2018). "Deep Inspiration Breath Hold: Techniques and Advantages for Cardiac Sparing During Breast Cancer Irradiation". Frontiers in Oncology. Vol. 8. doi:10.3389/fonc.2018.00087. ISSN 2234-943X. PMC 5893752. PMID 29670854.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  17. Fischer-Valuck, Ben W.; Rao, Yuan James; Michalski, Jeff M. (junij 2018). "Intensity-modulated radiotherapy for prostate cancer". Translational Andrology and Urology. Vol. 7 no. 3. str. 297–307. doi:10.21037/tau.2017.12.16. PMC 6043750. PMID 30050791.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  18. Shimizuguchi, Takuya; Nihei, Keiji; Okano, Tomoyuki; Machitori, Yumiko; Ito, Kei; Karasawa, Katsuyuki (april 2017). "A comparison of clinical outcomes between three-dimensional conformal radiotherapy and intensity-modulated radiotherapy for prostate cancer". International Journal of Clinical Oncology (angleščina). Vol. 22 no. 2. str. 373–379. doi:10.1007/s10147-016-1057-y. ISSN 1341-9625.
  19. Viani, Gustavo; Hamamura, Ana Carolina; Faustino, Alexandre C. (november 2019). "Intensity modulated radiotherapy (IMRT) or conformational radiotherapy (3D-CRT) with conventional fractionation for prostate cancer: Is there any clinical difference?". International braz j urol. Vol. 45 no. 6. str. 1105–1112. doi:10.1590/s1677-5538.ibju.2018.0842. ISSN 1677-6119. PMC 6909869. PMID 31808397.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  20. Samuelian, Jason M.; Callister, Matthew D.; Ashman, Jonathan B.; Young-Fadok, Tonia M.; Borad, Mitesh J.; Gunderson, Leonard L. (april 2012). "Reduced Acute Bowel Toxicity in Patients Treated With Intensity-Modulated Radiotherapy for Rectal Cancer". International Journal of Radiation Oncology*Biology*Physics. Vol. 82 no. 5. str. 1981–1987. doi:10.1016/j.ijrobp.2011.01.051. ISSN 0360-3016.
  21. 21,0 21,1 Fernandez-Ots, Ana; Crook, Juanita (november 2013). "The role of intensity modulated radiotherapy in gynecological radiotherapy: Present and future". Reports of Practical Oncology & Radiotherapy (angleščina). Vol. 18 no. 6. str. 363–370. doi:10.1016/j.rpor.2013.08.001. PMC 3863203. PMID 24416580.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  22. D'Souza, D.P.; Rumble, R.B.; Fyles, A.; Yaremko, B.; Warde, P. (september 2012). "Intensity-modulated Radiotherapy in the Treatment of Gynaecological Cancers". Clinical Oncology. Vol. 24 no. 7. str. 499–507. doi:10.1016/j.clon.2012.05.005. ISSN 0936-6555.
  23. 23,0 23,1 23,2 "Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT)". Targeting Cancer. Pridobljeno dne 2022-04-16.
  24. Mehta, Sr; Suhag, V; Semwal, M; Sharma, N (april 2010). "Radiotherapy: Basic Concepts and Recent Advances". Medical Journal Armed Forces India (angleščina). Vol. 66 no. 2. str. 158–162. doi:10.1016/S0377-1237(10)80132-7. PMC 4920949. PMID 27375326.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  25. Teoh, M; Clark, C H; Wood, K; Whitaker, S; Nisbet, A (november 2011). "Volumetric modulated arc therapy: a review of current literature and clinical use in practice". The British Journal of Radiology (angleščina). Vol. 84 no. 1007. str. 967–996. doi:10.1259/bjr/22373346. ISSN 0007-1285. PMC 3473700. PMID 22011829.CS1 vzdrževanje: PMC format (link)
  26. 26,0 26,1 26,2 Studenski, Matthew T.; Bar-Ad, Voichita; Siglin, Joshua; Cognetti, David; Curry, Joseph; Tuluc, Madalina; Harrison, Amy S. (2013-06-01). "Clinical experience transitioning from IMRT to VMAT for head and neck cancer". Medical Dosimetry (angleščina). Vol. 38 no. 2. str. 171–175. doi:10.1016/j.meddos.2012.10.009. ISSN 0958-3947.