Elektromagnetisch geleide interstitiële katheternavigatie voor gynaecologische brachytherapie (E-MINT)

Baarmoederhalskanker vormt een belangrijk lokaal en wereldwijd gezondheidsprobleem. In 2017 werd voorspeld dat meer dan 1.500 Canadese vrouwen baarmoederhalskanker zouden krijgen, en naar schatting stierven nog eens 400 aan de ziekte. Het aantal gevallen van baarmoederhalskanker is in ontwikkelde landen gestaag afgenomen, grotendeels als gevolg van regelmatige gynaecologische screening en openbare vaccinatieprogramma's tegen het humaan papillomavirus; de ziekte is echter verantwoordelijk voor tot 12% van alle vrouwelijke kankerdiagnoses in ontwikkelingslanden en vormt een onevenredige belasting voor inheemse vrouwen in heel Canada. Er moet veel werk worden verzet om de verschillen in zorg en behandeling voor baarmoederhalskanker aan te pakken, zowel in Canada als wereldwijd.

FIGO stadium IA - IB1 wordt beschouwd als een gelokaliseerde ziekte en wordt voornamelijk operatief behandeld. In tegenstelling tot ziekte in een vroeg stadium, worden tumoren die groter zijn dan 4 cm en voorbij de baarmoederhals als lokaal gevorderd beschouwd. De standaardbehandeling voor lokaal gevorderde baarmoederhalskanker, gedefinieerd als FIGO-stadia IB2 - IVA, is uitwendige bestraling met gelijktijdige chemotherapie gevolgd door brachytherapie.

Brachytherapie is een cruciaal onderdeel van therapeutisch management waarvan is aangetoond dat het verband houdt met verbeterde lokale controle. Brachytherapie met hoge dosis omvat de behandeling van lokale omvangrijke ziekten met behulp van een op afstand geladen iridium-192-bron. De toediening van brachytherapie maakt gebruik van een snelle dosisdaling, waardoor het centrale bekken een zeer hoge dosis kan ontvangen terwijl de blaas, het rectum, het sigmoïd en de dunne darm worden gespaard. Deze dosisescalatie gaat verder dan wat conventioneel haalbaar is met behulp van externe bestralingstherapiemethoden. Meer specifiek maakt beeldgeleide adaptieve brachytherapie met behulp van intracavitaire applicators dosisoptimalisatie mogelijk en verbetert de doeldosisdekking voor tumoren van beperkte omvang.

Het is aangetoond dat intracavitaire applicators geschikt zijn voor het bedekken van symmetrische kleine tumoren van minder dan 30 cc. Voor grote of complexe asymmetrische tumoren met/zonder vaginale betrokkenheid zijn ze echter niet voldoende om het doelwit te bedekken met inachtneming van de normale weefseltoleranties. Om deze beperkingen te compenseren, zijn verbeteringen in lokale controle bereikt met behulp van een gecombineerde interstitiële en intracavitaire techniek voor grotere tumoren. Gecombineerde intracavitaire - interstitiële applicators zijn ontworpen om zich te richten op tumoren die niet voldoende worden bedekt door alleen intracavitaire applicators. De toevoeging van de interstitiële techniek omvat het inbrengen van katheters in de tumor, waardoor hogere dosisconformiteit en normaal weefsel worden gespaard. Het is aangetoond dat deze gecombineerde techniek effectief is bij grote tumoren met uitgebreide parametrische betrokkenheid en bij gevallen met een ongunstige topografie. Door gebruik te maken van deze gecombineerde techniek, maakt adaptieve brachytherapie op basis van interstitiële beelden op basis van het perineum het mogelijk om hogere doses toe te dienen aan het klinische doelvolume met een hoog risico zonder de dosis aan de blaas, het rectum of het sigmoïd te verhogen.

De gecombineerde interstitiële en intracavitaire brachytherapie-workflow voor lokaal gevorderde baarmoederhalskanker in het Odette Cancer Center bestaat typisch uit vier behandelingsfracties. De workflow begint met een pre-brachytherapie-beoordelings-MRI die vóór de brachytherapiebehandeling wordt genomen om te helpen bij het vooraf plannen van de katheterdiepte en -locatie. Op het moment van deze MRI heeft de patiënt een vaginale cilinder op zijn plaats. 1-2 weken na de MRI wordt het implantaat en de behandeling uitgevoerd. Voorafgaand aan de implantatieprocedure krijgt de patiënt lichte sedatie en een spinale anesthesie, waarna een vaginale cilinder (Best Medical Systems, Inc, Springfield VA) in de patiënt wordt ingebracht. Een perineale sjabloon met een centrale opening wordt op de vaginale cilinder geplaatst. De sjabloon wordt vervolgens naar voren geschoven totdat deze op het perineum van de patiënt is aangebracht. Plastic katheters (6F 24 cm) met metalen stiletten worden ingebracht door het sjabloon en langs de groeven van de vaginale cilinder, waardoor respectievelijk het perineum en de vagina worden binnengedrongen. Het aantal, de positie en de diepte van de gebruikte katheters zijn gebaseerd op de pre-brachytherapie beoordeling MRI. Na de implantatieprocedure wordt de sjabloon aan de patiënt gehecht en wordt de patiënt overgebracht naar een MRI-suite waar een beeld van haar anatomie wordt verkregen met de katheters en applicators op hun plaats. De patiënt wordt vervolgens gestuurd voor een CT-scan die moet worden gebruikt voor de planning van de behandeling.

Behandelplanning omvat de registratie van de CT- en MR-datasets. De MR-beelden worden gebruikt om de weke delen organen die risico lopen en de doelwitten te identificeren. De CT wordt gebruikt om de katheters te identificeren die bij de patiënt zijn geïmplanteerd. Gebruikmakend van de kennis van waar de applicator/katheters zich bevinden ten opzichte van de doelwitten en organen die risico lopen, wordt een dosisverdeling ontworpen om de kanker aan te pakken terwijl normaal weefsel wordt gespaard. Op dezelfde dag als de implantatie wordt één behandelingsfractie toegediend en wordt de patiënt een nacht opgenomen. De volgende dag kan de patiënt standaard, afhankelijk van de klinische indicatie, één of twee extra fracties ondergaan, met een tussenpoos van minimaal 6 uur. Een week later wordt hetzelfde proces voor de eerste twee fracties herhaald voor de overige twee fracties.

Tijdens het inbrengen van katheters is bekend dat ze kunnen convergeren of divergeren wanneer ze stijve weefsels langs het implantatiepad doorboren. Zonder de juiste beeldgeleiding kan een sjabloongeleid interstitieel implantaat leiden tot een verhoogd risico op complicaties van normaal weefsel. Realtime beeldgeleiding voor het inbrengen van de katheter is afhankelijk van de instelling, in het Odette Kankercentrum wordt trans-abdominale echografie gebruikt voor het plaatsen van de tandem en meer recentelijk is de trans-rectale echografie onderzocht voor het plaatsen van de katheter. Andere vormen van real-time kathetergeleiding die in verschillende centra worden gebruikt, zijn fluoroscopie, computertomografie (CT) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI).

Er is gemeld dat de kwaliteit van interstitiële brachytherapie-implantaten een belangrijke voorspellende factor is voor lokale controle en late toxiciteit. De kwaliteit van het implantaat is afhankelijk van de geometrie van de katheters, en realtime beeldgeleiding voor interstitiële cervicale brachytherapie ontbreekt duidelijk.

In het Odette Kankercentrum werd een onderzoek bij vier patiënten uitgevoerd om de mate van doorbuiging en angulatie van de katheter tijdens gynaecologische hooggedoseerde interstitiële brachytherapie te karakteriseren. De resultaten van deze studie toonden aan dat de gemiddelde waarde van de maximale katheterdeflectie ter hoogte van de GTV 9,1 mm +/- 3,2 mm was (bereik 3,0 - 18,4 mm) en tot wel 2 cm ter hoogte van de GTV kan benaderen. Hoewel de katheterdoorbuiging die in dit onderzoek werd waargenomen geen significante dosimetrische impact had, was de steekproefomvang klein en suggereerden de auteurs van het onderzoek dat verder onderzoek naar real-time kathetergeleiding nodig kan zijn om deze afwijking te verminderen om suboptimale plankwaliteit te voorkomen.

Elektromagnetische tracking kan de onzekerheden met betrekking tot de implantaatkwaliteit minimaliseren. De werking van een elektromagnetisch volgapparaat is afhankelijk van een veldgenerator die een magnetisch veld produceert dat zich uitstrekt over de betreffende anatomie. De gevolgde sensor in dit systeem induceert een afstandsafhankelijke spanning die wordt gebruikt om de ruimtelijke positie van de sensor binnen het betreffende volume te bepalen. Deze technologie wordt veel gebruikt in de klinische praktijk, voorbeelden hiervan zijn chirurgische ingrepen, begeleiding van biopsieën en bewegingsbewaking.

Elektromagnetische navigatie kan worden opgenomen in de cervicale interstitiële brachytherapie-workflow als een vorm van real-time kathetergeleiding. Door deze begeleiding in de huidige workflow op te nemen, is het mogelijk dat een hogere mate van nauwkeurigheid bij het plaatsen van de katheter wordt bereikt wanneer deze wordt gebruikt in combinatie met beeldgeleide brachytherapie. Deze studie probeert de werkzaamheid van elektromagnetische navigatie op de op het perineum gebaseerde interstitiële cervixbeeldgestuurde brachytherapie-workflow te evalueren als onderdeel van een fase I klinische studie.