Elektromagnetisk guidad interstitiell kateternavigering för gynekologisk brakyterapi (E-MINT)

Livmoderhalscancer utgör ett betydande lokalt och globalt hälsoproblem. Under 2017 förutspåddes över 1 500 kanadensiska kvinnor utveckla livmoderhalscancer, och ytterligare 400 beräknades dö av sjukdomen. Antalet livmoderhalscancer har stadigt minskat i utvecklade länder, till stor del på grund av regelbunden gynekologisk screening och offentliga vaccinationsprogram för mänskligt papillomvirus; sjukdomen står dock för upp till 12 % av alla kvinnliga cancerdiagnoser i utvecklingsländer och utgör en oproportionerlig börda på aboriginska kvinnor över hela Kanada. Mycket arbete måste göras för att ta itu med skillnader i vård och behandling av livmoderhalscancer, både i Kanada och över hela världen.

FIGO stadium IA - IB1 anses vara lokaliserad sjukdom och behandlas primärt med kirurgi. Till skillnad från sjukdom i tidigt stadium anses tumörer som sträcker sig mer än 4 cm och bortom livmoderhalsen vara lokalt avancerade. Standarden för vård för lokalt avancerad livmoderhalscancer definierad som FIGO stadier IB2 - IVA är extern strålbehandling med samtidig kemoterapi följt av brachyterapi.

Brachyterapi är en avgörande komponent i terapeutisk behandling som har visat sig vara associerad med förbättrad lokal kontroll. Brachyterapi med hög doshastighet involverar behandling av lokal skrymmande sjukdom med hjälp av en fjärrladdad Iridium-192-källa. Leverans av brachyterapi utnyttjar snabb dosfall, vilket gör att det centrala bäckenet kan få en mycket hög dos samtidigt som man skonar blåsan, ändtarmen, sigmoideum och tunntarmen. Denna dosökning är bortom vad som är konventionellt möjligt med externa strålterapimetoder. Mer specifikt möjliggör bildstyrd adaptiv brachyterapi med intrakavitära applikatorer dosoptimering och förbättrar måldostäckningen för tumörer med begränsad storlek.

Intrakavitära applikatorer har visat sig vara tillräckliga för att täcka symmetriska små tumörer mindre än 30 cc. För stora eller komplexa asymmetriska tumörer med/utan vaginal involvering är de dock inte tillräckliga för att täcka målet samtidigt som normala vävnadstoleranser respekteras. För att kompensera för dessa begränsningar har förbättringar av lokal kontroll uppnåtts med en kombinerad interstitiell och intrakavitär teknik för större tumörer. Kombinerade intrakavitära - interstitiella applikatorer har utformats för att rikta in sig på tumörer som inte täcks tillräckligt av enbart intrakavitära applikatorer. Tillägget av interstitiell teknik innebär att katetrar sätts in i tumören, vilket möjliggör högre dosöverensstämmelse och normal vävnadssparande. Denna kombinerade teknik har visat sig vara effektiv i stora tumörer med omfattande parametrisk inblandning samt i fall med ogynnsam topografi. Genom att använda denna kombinerade teknik gör perinealbaserad interstitiell bildstyrd adaptiv brachyterapi det möjligt att leverera högre doser till den kliniska högriskmålvolymen utan att öka dosen till urinblåsan, ändtarmen eller sigmoideum.

Det kombinerade arbetsflödet för interstitiell och intrakavitär brachyterapi för lokalt avancerad livmoderhalscancer vid Odette Cancer Center består vanligtvis av fyra behandlingsfraktioner. Arbetsflödet börjar med en pre-brachyterapibedömning MRT som tas före brachyterapibehandling för att hjälpa till med förplanering av kateterdjup och placering. Vid tidpunkten för denna MRT kommer patienten att ha en vaginal cylinder på plats. 1-2 veckor efter magnetröntgen görs implantatet och behandlingen. Före implantationsproceduren ges patienten lätt sedering och en spinalbedövning, därefter förs en vaginal cylinder (Best Medical Systems, Inc, Springfield VA) in i patienten. En perineal mall som innehåller en central öppning passar på slidcylindern. Mallen förs sedan fram tills den är placerad på patientens perineum. Plastkatetrar (6F 24 cm) innehållande metallnålar förs in genom mallen och längs skårorna i vaginalcylindern och penetrerar därigenom perineum respektive slidan. Antalet, positionen och djupet på de katetrar som används baseras på MR-undersökningen före brakyterapi. Efter implantationsproceduren sys mallen på patienten och patienten överförs till en MRT-svit där en bild av hennes anatomi tas med katetrarna och applikatorerna på plats. Patienten skickas sedan på en datortomografi som ska användas för behandlingsplanering.

Behandlingsplanering innebär registrering av CT- och MR-datauppsättningarna. MR-bilderna används för att identifiera de mjukdelsorgan som är i riskzonen och målen. CT används för att identifiera katetrarna som implanterats i patienten. Med hjälp av kunskapen om var applikatorn/katetrarna befinner sig med avseende på mål och organ i riskzonen, utformas en dosfördelning för att rikta cancern samtidigt som normal vävnad skonas. Samma dag som implantationen levereras en behandlingsfraktion och patienten läggs in över natten. Nästa dag kan patienten som standardvård, beroende på klinisk indikation, genomgå ytterligare en eller två fraktioner, separerade med minst 6 timmar. En vecka senare kommer samma process för de två första fraktionerna att upprepas för de återstående två fraktionerna.

Under införandet av katetrar har det insetts att de kan konvergera eller divergera när de tränger igenom stela vävnader längs implantationsbanan. Utan korrekt bildvägledning kan ett mallstyrt interstitiellt implantat resultera i en ökad risk för normala vävnadskomplikationer. Bildvägledning i realtid för kateterinsättning är institutionsberoende, på Odette Cancer Center används transabdominalt ultraljud för placering av tandem och på senare tid har transrektalt ultraljud undersökts för kateterplacering. Andra former av katetervägledning i realtid som används vid olika centra inkluderar genomlysning, datortomografi (CT) och magnetisk resonanstomografi (MRT).

Kvaliteten på interstitiell brachyterapiimplantat har rapporterats vara en viktig prediktiv faktor för lokal kontroll och sen toxicitet. Kvaliteten på implantatet är beroende av katetrarnas geometri, och realtidsbildvägledning för interstitiell cervikal brachyterapi saknas markant.

Vid Odette Cancer Centre genomfördes en studie med fyra patienter för att karakterisera mängden kateterböjning och vinkling under gynekologisk interstitiell brachyterapi med hög dosfrekvens. Resultat från denna studie visade att medelvärdet för den maximala kateteravböjningen vid nivån av GTV var 9,1 mm +/- 3,2 mm (intervall 3,0 - 18,4 mm) och kan närma sig så mycket som 2 cm vid nivån av GTV. Även om kateteravböjningen som observerades i denna studie inte resulterade i någon signifikant dosimetrisk påverkan var provstorleken liten och författarna till studien föreslog att ytterligare undersökning av katetervägledning i realtid kan vara nödvändig för att lindra denna avvikelse för att förhindra suboptimal plankvalitet.

Elektromagnetisk spårning kan minimera osäkerheterna relaterade till implantatets kvalitet. Funktionen av en elektromagnetisk spårningsanordning beror på en fältgenerator som producerar ett magnetiskt fält som sträcker sig över anatomin av intresse. Den spårade sensorn i detta system inducerar en avståndsberoende spänning som används för att bestämma sensorns rumsliga position inom volymen av intresse. Denna teknik används flitigt i klinisk praxis, exempel inkluderar kirurgiska ingrepp, vägledning av biopsier och rörelseövervakning.

Elektromagnetisk navigering kan införlivas i arbetsflödet för cervikal interstitiell brachyterapi som en form av katetervägledning i realtid. Genom att införliva denna vägledning i det aktuella arbetsflödet är det möjligt att en högre grad av noggrannhet i kateterplacering uppnås när den används i kombination med bildstyrd brachyterapi. Denna studie syftar till att utvärdera effektiviteten av elektromagnetisk navigering på den perinealbaserade interstitiella cervixbildstyrda brachyterapiarbetsflödet som en del av en klinisk fas I-studie.