Elektromagnetisch geführte interstitielle Katheternavigation für die gynäkologische Brachytherapie (E-MINT)

Gebärmutterhalskrebs stellt ein erhebliches lokales und globales Gesundheitsproblem dar. Im Jahr 2017 wurde vorausgesagt, dass über 1.500 kanadische Frauen an Gebärmutterhalskrebs erkranken, und weitere 400 starben schätzungsweise an der Krankheit. Die Raten an Gebärmutterhalskrebs sind in den Industrienationen stetig zurückgegangen, hauptsächlich aufgrund regelmäßiger gynäkologischer Vorsorgeuntersuchungen und öffentlicher Impfprogramme gegen humane Papillomaviren; Die Krankheit macht jedoch bis zu 12 % aller Krebsdiagnosen bei Frauen in Entwicklungsländern aus und stellt eine unverhältnismäßige Belastung für eingeborene Frauen in ganz Kanada dar. Es muss viel getan werden, um Ungleichheiten in der Versorgung und Behandlung von Gebärmutterhalskrebs sowohl in Kanada als auch weltweit anzugehen.

Das FIGO-Stadium IA - IB1 wird als lokalisierte Erkrankung betrachtet und hauptsächlich chirurgisch behandelt. Im Gegensatz zu Erkrankungen im Frühstadium gelten Tumore, die sich über mehr als 4 cm und über den Gebärmutterhals hinaus erstrecken, als lokal fortgeschritten. Die Standardbehandlung für lokal fortgeschrittenen Gebärmutterhalskrebs, definiert als FIGO-Stadien IB2 - IVA, ist eine externe Strahlentherapie mit gleichzeitiger Chemotherapie, gefolgt von Brachytherapie.

Die Brachytherapie ist eine entscheidende Komponente des therapeutischen Managements, die nachweislich mit einer verbesserten lokalen Kontrolle verbunden ist. Die Brachytherapie mit hoher Dosisrate beinhaltet die Behandlung einer lokalen massiven Erkrankung unter Verwendung einer ferngeladenen Iridium-192-Quelle. Die Abgabe der Brachytherapie nutzt den schnellen Dosisabfall aus, sodass das zentrale Becken eine sehr hohe Dosis erhalten kann, während Blase, Rektum, Sigmoid und Dünndarm geschont werden. Diese Dosissteigerung geht über das hinaus, was herkömmlich unter Verwendung externer Strahlentherapieverfahren erreichbar ist. Genauer gesagt ermöglicht die bildgeführte adaptive Brachytherapie unter Verwendung von intrakavitären Applikatoren eine Dosisoptimierung und verbessert die Zieldosisabdeckung für Tumore begrenzter Größe.

Es hat sich gezeigt, dass intrakavitäre Applikatoren geeignet sind, um symmetrische kleine Tumore mit weniger als 30 cc abzudecken. Bei großen oder komplexen asymmetrischen Tumoren mit/ohne vaginaler Beteiligung reichen sie jedoch nicht aus, um das Ziel unter Einhaltung normaler Gewebetoleranzen abzudecken. Um diese Einschränkungen auszugleichen, wurden bei größeren Tumoren Verbesserungen der lokalen Kontrolle erzielt, indem eine kombinierte interstitielle und intrakavitäre Technik verwendet wurde. Kombinierte intrakavitäre und interstitielle Applikatoren wurden entwickelt, um auf Tumore abzuzielen, die von intrakavitären Applikatoren allein nicht ausreichend abgedeckt werden. Die Hinzufügung der interstitiellen Technik beinhaltet das Einführen von Kathetern in den Tumor, was eine höhere Dosiskonformität und eine Schonung des normalen Gewebes ermöglicht. Diese kombinierte Technik hat sich bei großen Tumoren mit ausgedehnter parametrialer Beteiligung sowie bei ungünstiger Topographie bewährt. Durch den Einsatz dieser kombinierten Technik ermöglicht die perineale interstitielle bildgesteuerte adaptive Brachytherapie die Abgabe höherer Dosen an das klinische Zielvolumen mit hohem Risiko, ohne die Dosis an Blase, Rektum oder Sigmoid zu erhöhen.

Der kombinierte interstitielle und intrakavitäre Brachytherapie-Workflow für lokal fortgeschrittenen Gebärmutterhalskrebs im Odette Cancer Center besteht typischerweise aus vier Behandlungsfraktionen. Der Arbeitsablauf beginnt mit einer MRT-Untersuchung vor der Brachytherapie, die vor der Brachytherapie-Behandlung angefertigt wird, um die Vorausplanung der Kathetertiefe und -position zu unterstützen. Zum Zeitpunkt dieser MRT hat die Patientin einen Vaginalzylinder an Ort und Stelle. 1-2 Wochen nach dem MRT erfolgt die Implantation und Behandlung. Vor dem Implantationsverfahren erhält die Patientin eine leichte Sedierung und ein Spinalanästhetikum, anschließend wird ein Vaginalzylinder (Best Medical Systems, Inc., Springfield VA) in die Patientin eingeführt. Auf den Vaginalzylinder wird eine Dammschablone aufgesetzt, die eine zentrale Öffnung enthält. Die Schablone wird dann vorgeschoben, bis sie appositional am Damm des Patienten anliegt. Kunststoffkatheter (6F 24 cm), die Metallstilette enthalten, werden durch die Schablone und entlang der Nuten des Vaginalzylinders eingeführt, wodurch sie den Damm bzw. die Vagina durchdringen. Anzahl, Position und Tiefe der verwendeten Katheter basieren auf der MRT-Untersuchung vor der Brachytherapie. Nach dem Implantationsverfahren wird die Schablone an die Patientin genäht und die Patientin wird in eine MRI-Suite verlegt, wo ein Bild ihrer Anatomie mit den platzierten Kathetern und Applikatoren aufgenommen wird. Der Patient wird dann zu einem CT-Scan geschickt, der für die Behandlungsplanung verwendet werden soll.

Die Behandlungsplanung umfasst die Registrierung der CT- und MR-Datensätze. Die MR-Bilder werden verwendet, um die gefährdeten Weichteilorgane und die Ziele zu identifizieren. Das CT wird verwendet, um die dem Patienten implantierten Katheter zu identifizieren. Unter Verwendung des Wissens darüber, wo sich der Applikator/Katheter in Bezug auf die gefährdeten Ziele und Organe befinden, wird eine Dosisverteilung entworfen, um den Krebs anzuvisieren, während normales Gewebe geschont wird. Am selben Tag wie die Implantation wird eine Behandlungsfraktion abgegeben und der Patient wird über Nacht aufgenommen. Am nächsten Tag kann sich der Patient je nach klinischer Indikation standardmäßig einer oder zwei zusätzlichen Fraktionen im Abstand von mindestens 6 Stunden unterziehen. Eine Woche später wird der gleiche Vorgang für die ersten beiden Fraktionen für die verbleibenden zwei Fraktionen wiederholt.

Während des Einführens von Kathetern wurde erkannt, dass sie konvergieren oder divergieren können, wenn sie steifes Gewebe entlang des Implantationswegs durchstechen. Ohne eine ordnungsgemäße Bildführung könnte ein schablonengeführtes interstitielles Implantat zu einem erhöhten Risiko von normalen Gewebekomplikationen führen. Die Bildführung in Echtzeit für die Kathetereinführung ist einrichtungsabhängig, am Odette Cancer Center wird transabdominaler Ultraschall für die Platzierung des Tandems verwendet und in jüngerer Zeit wurde der transrektale Ultraschall für die Katheterplatzierung untersucht. Andere Formen der Echtzeit-Katheterführung, die in verschiedenen Zentren verwendet werden, umfassen Fluoroskopie, Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT).

Es wurde berichtet, dass die Qualität interstitieller Brachytherapie-Implantate ein wichtiger prädiktiver Faktor für lokale Kontrolle und späte Toxizität ist. Die Qualität des Implantats hängt von der Geometrie der Katheter ab, und eine Bildführung in Echtzeit für die interstitielle zervikale Brachytherapie fehlt deutlich.

Am Odette Cancer Centre wurde eine Studie mit vier Patienten durchgeführt, um das Ausmaß der Katheterauslenkung und -winkelung während der gynäkologischen interstitiellen Hochdosis-Brachytherapie zu charakterisieren. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass der Mittelwert der maximalen Katheterauslenkung auf der Höhe des GTV 9,1 mm +/- 3,2 mm (Bereich 3,0–18,4 mm) betrug und auf der Höhe des GTV bis zu 2 cm erreichen kann. Obwohl die in dieser Studie beobachtete Katheterablenkung zu keinen signifikanten dosimetrischen Auswirkungen führte, war die Stichprobengröße klein, und die Autoren der Studie schlugen vor, dass weitere Untersuchungen zur Echtzeit-Katheterführung erforderlich sein könnten, um diese Abweichung zu verringern und eine suboptimale Planqualität zu verhindern.

Elektromagnetisches Tracking kann die Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Implantatqualität minimieren. Der Betrieb eines elektromagnetischen Verfolgungsgeräts hängt von einem Feldgenerator ab, der ein Magnetfeld erzeugt, das sich über die interessierende Anatomie erstreckt. Der verfolgte Sensor in diesem System induziert eine entfernungsabhängige Spannung, die verwendet wird, um die räumliche Position des Sensors innerhalb des interessierenden Volumens zu bestimmen. Diese Technologie wird ausgiebig in der klinischen Praxis eingesetzt, Beispiele umfassen chirurgische Eingriffe, Führung von Biopsien und Bewegungsüberwachung.

Die elektromagnetische Navigation kann als eine Form der Katheterführung in Echtzeit in den zervikalen interstitiellen Brachytherapie-Workflow integriert werden. Durch die Einbeziehung dieser Anleitung in den aktuellen Arbeitsablauf ist es möglich, dass ein höherer Grad an Genauigkeit bei der Katheterplatzierung erreicht wird, wenn sie in Verbindung mit der bildgeführten Brachytherapie verwendet wird. Diese Studie zielt darauf ab, die Wirksamkeit der elektromagnetischen Navigation auf den perineal-basierten interstitiellen Zervixbild-geführten Brachytherapie-Workflow als Teil einer klinischen Phase-I-Studie zu bewerten.