Bildeveiledet strålebehandling og stråleterapeutens rolle

Transkript

1 TURID HUSEVÅG SULEN GRETE MAY ENGSETH STRÅLETERAPEUTER VED HAUKELAND UNIVERSITETSSYKEHUS FAGARTIKKEL I en kunnskapsbasert hverdag: Bildeveiledet strålebehandling og stråleterapeutens rolle Innledning Dagens fokus på å anvende kunnskapsbasert praksis (Evidence-Based Practice - EBP) i klinikken gir utfordringer i arbeidshverdagen. EBP innebærer å benytte kunnskap både fra forskning, klinisk erfaring og samtidig ta hensyn til pasientenes ønsker og verdivalg (13). Ved helseforetakene blir man oppfordret til å arbeide kunnskapsbasert, noe som er utfordrende innen flere felt i stråleterapien på grunn av de raske og omfattende teknologiske endringer de siste tiårene. Denne utviklingen har en sammenheng med de generelle fremskritt innen teknologi i samfunnet og med den spesielle fremvekst av tekniske løsninger innen stråleterapi og for ulike medisinske bildemodaliteter slik som CT, PET-CT og MR. Man har i dag mulighet til å benytte avansert bildeinformasjon fra ulike modaliteter for behandlingsplanlegging, og med bruk av nye avanserte behandlingsteknikker i kombinasjon med Image Guided Radiotherapy (IGRT) kan man lage særdeles skreddersydde behandlingsplaner. Dette setter strenge krav til nøyaktighet og presisjon gjennom hele stråleterapiprosessen og ulike IGRT strategier er derfor nødvendige for å sikre at strålebehandlingen blir gitt som planlagt. Det er skrevet en rekke artikler om IGRT (1-11), og denne artikkel har som hensikt å belyse sentrale begrep og ulike problemstillinger innen bildeveiledet strålebehandling og sette fokus på stråleterapeutens rolle i en kunnskapsbasert hverdag. Hva er IGRT? Den vanligste definisjonen på IGRT er hyppig eller daglig bildetaking i behandlingsrommet med registrering av avvik i forhold til tumor eller surrogater, og korrigering før behandling på bakgrunn av dette bildeopptaket (1, 2, 3, 6, 8). En mer omfattende definisjon på IGRT inkluderer hele stråleterapiprosessen, fra bildetaking for diagnostisering, målvolumsdefinisjon og inntegning, behandlingsplanlegging og verifikasjon, til bildeveiledning i behandlingsrommet. Dette fordi bildeveiledning har en helt sentral rolle i hele stråleterapiprosessen (4, 5), og alle ledd i denne prosessen må optimaliseres om man fullt ut skal kunne utnytte de fordeler moderne stråleterapi innebærer. IGRT ved behandlingsplanlegging Stråleterapiprosessen er forbundet med flere utfordringer, spesielt med tanke på de nye behandlingsteknikkene som Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT), Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) og Stereotaksi, hvor man har mulighet for å oppnå en relativt kompleks dosedistribusjon (figur 1) med bratte dosegradienter og eventuelt også høye fraksjonsdoser. I planleggingsfasen er hensikten med IGRT å optimalisere definering og inntegning av målvolum og risikoorgan, slik at man forbedrer muligheten for dosedekning av tumor og samtidig spare normalvev så mye som mulig. En av utfordringene ved inntegning er at CT bildene for planlegging ikke alltid gir tilstrekkelig informasjon om avgrensning av tumor, risikoorgan og normalvev (7, 5), og studier viser at inntegning av målvolum er den største kilde til usikkerheter i stråleterapiprosessen (5). I følge Van Herk (2) og Greco et al (5), finnes det store inter- (mellom ulike leger) og intra- (samme lege) observasjonsvariasjoner ved målvolumsdefinisjon selv når hele organer er målvolum, som for eksempel ved inntegning av prostata. For å kunne definere tumor og normalvev mer nøyaktig, har man mulighet for å koregistrere bildeserier fra MR og PET-CT med bildene fra planleggings CT (4, 5, 7) (figur 2), og dermed danne grunnlag for å redusere både interog intraobservasjonsvariasjoner (2). Metoder for multimodal bilderegistrering er tilgjengelig i de fleste doseplanleggingssystemer. En nøyaktig bilderegistrering er viktig for behandlingsplanlegging og kan være utfordrende på grunn av ulik pasientposisjonering for hver modalitet og på grunn av organbevegelse (7). Selv om dagens doseplanleggingssystem har rigid (ikke formbar) automatisk registrering, må man også gjøre egne vurderinger og manuelle justeringer der hvor anatomien har store variasjoner i de ulike bildestudiene. Etter hvert vil formbar bilderegistrering tas i bruk, noe som gir nye utfordringer i hvordan dette skal benyttes. En annen kjent problemstilling ved planlegging og behandling av tumorer i thorax og øvre abdomen er bevegelse av målvolumet på grunn av respirasjon, noe som forårsaker store utfordringer ved behandling. Fordi organer i øvre abdomen kan bevege seg opp mot 3 cm som følge av respirasjon (5, 7), har man tradisjonelt lagt til store marginer til CTV for å sikre dekning til målvolumet, noe som har ført til økt stråling til normalvev. Ved hyppig bruk av IGRT har man opparbeidet seg kunnskap om pusterelatert organbevegelse i et behandlingsforløp. Man er nå i stand til å registrere endringer i tumorposisjon relativt til skjelettet fra dag til dag, og man observerer at tumor kan bevege seg ulikt gjennom inhalasjon og ekshalasjon slik at 28 Hold Pusten nr

2 Figur 1. Illustrerer IMRT doseplan av øre-nese-hals pasient med forming av dose til et komplekst målvolum. Viser forming av dose a) kranielt, b) midt i målvolumet og c) kaudalt i målvolumet. Nederste rad i figuren illustrerer hele dosespekteret i de samme snittene som over. kompleksiteten i pustebevegelsen har blitt mer tydelig (7). Organbevegelse forårsaket av respirasjon kan endre avlevert dosedistribusjon i forhold til det som opprinnelig var planlagt, og vil kunne føre til at man får redusert dose til målvolum og økt dose til risikoorgan. Denne effekten kan reduseres hvis en pasient holder pusten under behandling, og strategier som for eksempel repeterende hold-pusten har derfor blitt brukt for å immobilisere organer under strålebehandlingen (7). Man kan også benytte 4D CT teknikker (hvor den fjerde dimensjonen er tid) for å forstå de pusterelaterte tidsvariasjoner av tumor og normalvev, og på grunnlag av dette, utforme best mulig strategi for å behandle bevegelige tumorer (4). En 4D CT kan også danne grunnlag for bedre og mer nøyaktig inntegning av målvolum og risikoorgan i thorax og øvre abdomen (4, 5, 7, 8). Figur 3 viser inntegning av GTV på en standard planleggings CT, og hvordan definisjonen på målvolumet endres som følge av en 4D CT. I tillegg kan man legge til rette for pustestyrte behandlingsteknikker. Innføringen av 4D CT opptak har gitt nye utfordringer for CT personalet, og de må tilegne seg kunnskap om hensiktsmessig bruk av ulike 4D opptaksog behandlingsteknikker. IGRT i behandlingsrommet I behandlingsfasen vil bruk av IGRT ha som hensikt å øke den geometriske presisjon ved hjelp av bildetaking i forbindelse med behandling og på grunnlag av dette korrigere for geometriske avvik (8). Studier viser at det oppstår geometriske usikkerheter ved å stille inn pasienter etter eksterne markører og laser i behandlingsrommet, og man blir avhengig av IGRT for å levere den presisjon som moderne stråleterapi krever (2). Komponenter som har innvirkning på reproduserbarhet ved strålebehandling inkluderer blant annet: fikseringsutstyr, pasient setup, inter- (mellom fraksjonene) og intrafraksjons- (under behandling) variasjoner (4). Daglig bildetaking med 2D (planare) eller 3D (volum) verifikasjonsbilder (figur 4), med eventuell påfølgende korrigering før behandling, reduserer interfraksjons variasjoner. Både online og offline korreksjonsprotokoller reduserer de geometriske usikkerheter og muliggjør knappere marginer, noe som igjen fører til redusert dose til friskvev med en potensiell reduksjon av toksiske effekter. I tillegg åpner dette for doseeskalering og hypofraksjonering, med effektive og kortere behandlingsforløp som gevinst (1, 5, 7, 10). I takt med reduksjon av antall fraksjoner og økt biologisk dose, ved for eksempel stereotaksi, er man avhengig av at det settes strenge krav til presisjon ved doselevering. Bildetaking ved behandlingen er derfor helt nødvendig for å forsikre at strålebehandlingen blir gitt som planlagt, og understreker behovet for IGRT ved IMRT og andre høykonformale planer (7). Hold Pusten nr

3 n FAGARTIKEL Figur 2. Illustrerer behovet for komplementær informasjon om tumorutbredelse, hvor a) viser CT bilde for doseplanlegging av tumor cerebri, b) MR bilde og c) fusjonerte CT og MR bilder. Ved bildetaking i behandlingsrommet er formålet å fremskaffe bildeopptak med minimale doser og utføre bilderegistrering og korreksjoner på en sikker måte. Stråleterapeutene må derfor ha kunnskap om online og offline korreksjonsstrategier og aksjonsgrenser for ulike behandlingsområder og teknikker. Selv om IGRT protokoller bør angi retningslinjer for opptak og bildematching, må stråleterapeutene fremdeles gjøre individuelle vurderinger. For å kunne utføre dette er man avhengig av å ha kunnskaper om IGRT konseptet og man bør kjenne til geometrisk nøyaktighet og kvantifisering av feil i stråleterapien. Det vil være en fordel å ha grunnleggende forståelse for hvordan systematiske og tilfeldige feil påvirker størrelsen av PTV marginer. I tillegg må man forholde seg til forskjeller mellom det å matche på tumor eller surrogater og kunne benytte effektive og hensiktsmessige korreksjonsprotokoller både i forhold til pasientsikkerhet og kostnader (15). I tillegg til inter- og intrafraksjons organbevegelse har man også sett at det kan oppstå endringer av tumor underveis i et behandlingsforløp, enten på grunn av vekttap, men også det at tumor krymper under behandling. Når dette skjer, kan det oppstå situasjoner der man kan få en økt dose til risikoorgan, som for eksempel medulla (7). Avdelingene bør derfor utarbeide strategier for hvordan man skal forholde seg til tumorkrymping og vekttap. Evnen til å visualisere bløtvev er den største fordelen med 3D (volum) opptak på behandlingsapparatet (figur 4, nederst). Dette gir mulighet for bildeveiledning basert på direkte identifisering av tumor i stedet for ved hjelp av surrogater, som skjellettstrukturer eller implanterte markører. Opplæring av stråleterapeuter for matching på bløtvev med tanke på både tumor og risikoorgan er nødvendig om man skal ta en online beslutning for korreksjon før behandling (10). En strategi for å begrense utfordringene ved slik online matching er å starte matcheprosedyren med en automatisk match på beinstrukturer, for deretter å matche på bløtvev. Ved å operere med toleranseverdier relativt til match mot beinanatomi, kan man redusere feil ved bløtvevsmatching (15). I tillegg må det gå klart frem i prosedyren hva man skal legge til grunn for sammenligningen. Skal man for eksempel bruke senter av PTV eller utkanten av PTV? Hvordan skal man forholde seg til endring av formen på tumor, både i forhold til endring av tumor over tid, og endringer på daglig basis? Hva med konflikter mellom PTV mot risikoorgan? Skal man prioritere dekning til målvolum, eller dose til risikoorgan? Etter hvert som de nye behandlingsteknikkene blir mer utbredte, blir disse spørsmålene aktuelle problemstillinger og bør studeres og belyses grundig (10). Utvikling av IGRT utstyr i behandlingsrommet har hatt stor innvirkning på stråleterapeutens arbeidsoppgaver og ansvarsforhold. Informasjonsmengden som oppnås ved daglig eller hyppig bruk av IGRT i behandlingsrommet fører til en delegering av ansvarsoppgaver i forhold til å ta beslutninger på bakgrunn av bildeopptak. Tidligere var det vanlig at rekvirerende lege godkjente bildene tatt i behandlingsrommet, men nå er det mer vanlig at bildeopptak og beslutningstaking blir tildelt personalet som utfører strålebehandlingen. Gode bildeprotokoller og effektive korreksjonsstrategier er derfor nødvendig for å unngå forsinkelser eller feil ved behandlingen (7). Optimalt burde rekvirerende lege angi på strålerekvisisjonen hvilke bildeprotokoll og korreksjonsstrategi man skal benytte for hver enkelt pasient, og ikke minst angi eventuelle prioriteringer man skal gjøre i de tilfeller der hvor målvolum og risikoorgan ligger nært hverandre. Man ville dermed fått et enkelt hjelpemiddel og et bedre grunnlag for analyse og beslutningstaking. Den økte bruken av bildetaking i behandlingsrommet har ført til økt dosebelastning gjennom et behandlingsforløp. Mens pasientdoser ved et enkelt volumopptak på behandlingsapparatet før behandling er liten i forhold til den rekvirerte dose, så vil repeterte og daglig bildetaking føre til betydelige doser til normalvev (7, 11, 12). Når man utarbeider protokoller for bildetaking i behandlingsrommet er det derfor viktig å ha fokus på dose til pasient. Bildeprotokollene bør angi foretrukket bildetakingsteknikk for å minimalisere dose til pasient, og kriterier for når man kan forsvare en eventuell økt dose til pasi- 30 Hold Pusten nr

4 Figur 3. Viser forskjellen ved inntegning av lungemetastase basert på planleggings CT (øverst), og på bakgrunn av 4D CT (nederst), hvor man også får visualisert tumor bevegelse gjennom respirasjonssyklusen. Bildene øverst viser tydelig at tumor var i en ytterposisjon ved planleggings CT. ent, slik som for eksempel ved stereotaksi behandlinger. Siden en av utfordringene i hverdagen er å ta kunnskapsbaserte beslutninger om hvilke IGRT prosedyrer man skal anvende ved ulike behandlingsopplegg, behøver man studier for å avklare hensiktsmessige IGRT strategier. Resultater fra slike studier bør gi svar på optimal bildetaking i forhold til behandlingsopplegg med minimal dose til pasient, hvilke matchemetode og korreksjonsstrategier man skal benytte (10), og er sammen med faglig fordypning og intern opplæring nødvendig for å etablere hurtige, sikre og kostnadseffektive IGRT prosedyrer ved avdelingene. IGRT og kunnskapsbasert praksis Har man som hensikt å utføre helsetjenester ut fra prinsippene for EBP, vil man som profesjonsutdannet ha et ansvar for å benytte den beste tilgjengelige kunnskap sammen med klinisk erfaring, og ta hensyn til pasientens ønsker og verdivalg når man skal innhente oppdatert kunnskap for å lage retningslinjer og prosedyrer. Tanken innenfor EBP er at kunnskap fra forskning, yrkesutøverens faglige skjønn og pasientens ønske skal vektlegges like mye (14). Begrepet kunnskapsbasert praksis blir tolket ulikt. Flere mener at det kun er effektstudier som for eksempel randomiserte kliniske studier (RTC) som gir god nok evidens, mens andre mener at EBP er mye mer enn RTC, fordi med denne definisjonen blir klinisk vurdering og skjønn ignorert og pasientens ønsker blir nedvurdert eller er helt fraværende (14). De fleste artikkelforfatterne som har skrevet om IGRT påpeker at man trenger kliniske studier for å opparbeide en evidensbase både for avanserte behandlingsteknikker og IGRT. Utfordringen for forskning innen dette området ligger i at de nye behandlingsteknikkene og IGRT, samt kombinasjonsbehandlinger med kjemoterapi, har blitt implementert i klinikken på samme tid og det er vanskelig å skille hvordan de enkelte faktorer har hatt innvirkning på strålebehandlingen (9). I tillegg skjer endringer i behandlingsopplegg gradvis, uten RTC, noe som gjør det utfordrende å etablere gode evidensbaser (9). Det høyeste evidensnivået er RTC, og selv om slike studier er krevende å gjennomføre, er det nødvendig for å avklare effekten av IGRT. Imidlertid vil innsamling og tolkning av slike data ta lang tid. På kort sikt må man dermed benytte surrogatteknikker, det vil si studier hvor man ser på effekten av ulike løsninger for å kunne kvantifisere fordelene ved IGRT (10). Dette kan for eksempel være studier hvor man ser på reduksjon av setup usikkerheter, eller studier hvor man undersøker teknikker for å minimalisere effekten av organbevegelse. Man vil da forhåpentligvis få bekreftet antagelsene om at økt presisjon og nøyaktighet ved hjelp av IGRT fører til økt lokalkontroll og redusert toksisitet, sammenlignet med samme behandling i samme region, uten bruk av IGRT (1). Inntil kliniske studier gir informasjon om tilnærming til ideelle IGRT Hold Pusten nr

5 n FAGARTIKEL Figur 4. Øverste bildeserie: Viser bildetaking i behandlingsrommet ved hjelp av 2D kv bilder i 0 og 90 for å redusere interfraksjonsvariasjoner. Man ser DRR bilder nederst til venstre, kv bilder nederst til høyre og kombinasjon av de to øverst. Man har verktøy for å blende opp de bildene man ønsker å se på. Nederste bildet: Viser 3D (volumopptak) av samme område. Planleggings CT viser øverst til høyre og nederst til venstre, volumopptaket fra behandlingsrommet vises øverst til venstre og nederst til høyre. Man ser at bildekvaliteten på volumopptaket fra behandlingsrommet har vesentlig dårligere kvalitet enn planleggings CT, men er allikevel god nok til å matche på bløtvev. strategier, må stråleterapimiljøet benytte den best tilgjengelige kunnskap, klinisk vurdering og skjønn i valg av IGRT strategier, og dette stiller store krav til innsikt i, og kunnskap om temaet. IGRT og stråleterapeutens rolle og utfordringer i en kunnskapsbasert hverdag Som profesjonsutdannet skal man ha fokus på den tekniske utførelsen, strålevern og sikkerhet, yte pasientomsorg i samsvar med etiske retningslinjer og vurdere stråleterapeutfaglige spørsmål (16). Utviklingen innen IGRT har hatt stor innvirkning på strålebehandlingsfeltet, og den har økt behovet for oppdatert kunnskap og tilegnelse av nye ferdigheter. Ikke minst har IGRT endret aspekter ved stråleterapeutens profesjon og ansvarsforhold, samtidig som det har vært lite fokus på hvordan disse endringene bør gjøres (15). Stråleterapeuter har liten tradisjon i å drive forskning og utviklings arbeid (FoU), noe som kan skyldes flere årsaker. Hovedårsaken er nok kravet ved stråleterapisentrene om først og fremst å opprettholde en effektiv pasientflyt, noe som medfører at det settes av lite tid til faglig fordypning. En annen, og kanskje like viktig årsak, kan være at stråleterapeuter har et tett samarbeid med fysikere og leger, yrkesgrupper som har lengre tradisjon innen FoU arbeid. Implementering av nye behandlingsteknikker og innføring av IGRT viser seg å medføre en endring av stråleterapeutens profesjon, en rolleutvidelse man har mulighet til selv å være med å definere. Med dagens hurtige utvikling, og påfølgende behov for kompetanseheving, må fokus på opplæringsog treningsprogram sees i sammenheng med profesjonens kunnskapsbehov og ansvarsforhold ved bruk av IGRT. Det er utfordrende å tilegne seg kunnskap i et felt hvor det ikke er etablert et formelt kunnskapsbasert teoretisk grunnlag (15). For å unngå at økt kompetansekrav fører til belastende arbeidsmengde, kan det være en fordel om man setter inn ressurser for å utarbeide en kunnskapsbase og et systematisk opplæringsprogram, samt et formelt treningsprogram for å effektivisere IGRT teknikker. IGRT er fortsatt helt i startfasen og man er nok ennå et stykke unna og fullt ut kunne benytte teknikkene optimalt. Det kommer fortløpende nytt og bedre utstyr fra leverandører med programmer for automatisk bilderegistrering, segmenteringsteknikker, online matching og korrigering og mulighet for replanlegging. Det er opp til stråleterapisentrene å benytte dette utstyret på en mest mulig hensiktsmessig og kostnadseffektiv måte for å yte en god helsetjeneste. Om stråleterapeuter ønsker å påvirke egen kompetanseutvikling må de være villig til å engasjere seg i FoU arbeid, slik at profesjonen står sterkere rustet til å møte morgendagens utfordringer, og dermed også oppnå å stå styrket i det tverrfaglige samarbeidet. n Litteratur 1. Dawson L, Jaffray DA. Advances in Image-Guided Radiation Therapy. J Clin Oncol; 25: van Herk M. Will IGRT live up to its promise? Acta Oncol. 2008; 47(7): Bentzen SM. Radiation therapy: Intensity modulated, image guided, biologically optimized and evidence based. Radiother Oncol. 2005; 77(3): Xing L et al. Overview of image-guided radiation therapy. Med Dosim. 2006; 31(2): Greco C, Ling C. Broadening the scope of Image-Guided Radiotherapy (IGRT). Acta Oncol. 2008; 47(7): Verellen et al. An overview of volumetric imaging technologies and their quality assurance for IGRT. Acta Oncol. 2008; 47(7): Dawson LA, Shrape MB. Image-guided radiotherapy: rationale, benefits, and limitations. Lancet Oncol. 2006; 7(10): van Herk M. Different styles of imageguided radiotherapy. Semin Radiat Oncol. 2007; 17(4): Verellen D et al. Innovations in imageguided radiotherapy. Nat Rev Cancer. 2007; 7(12): Ling CC, Yorke E, Fuks Z. From IMRT to IGRT: Frontierland or Neverland? Radiother Oncol. 2006; 78(2): Verellen D, De Ridder M, Storme G. A (short) history of image-guided radiotherapy. Radiother Oncol. 2008; 86(1): Islam MK, et al. Patient dose from kilovoltage cone beam computed tomography imaging in radiation therapy. Med Phys. 2006; 33(6): Sackett DL, Straus SE, Richardson WS, Rosenberg W, Haynes BR. Evidence-based medicine. How to practice and teach EBM. 2nd edition. London: Churchill Livingstone, Hole GO. Kunnskapsbasert praksis: Kritikk på feilt grunnlag? Ergoterapeuten. 2008; 1: White E, Kane G. Radiation medicine practice in the image-guided radiation therapy era: new roles and new opportunities. Semin Radiat Oncol. 2007; 17(4): Campeau FE. Radiography: Technology, Environment, Professionalism. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, Hold Pusten nr