方法論記事

左胸放射線治療における心臓線量を削減するための自​​主的な息止め法

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DOI：

10.3791/51578

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2014年7月3日

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1Department of Radiotherapy, Royal Marsden NHS Foundation Trust, 2Centre for Vision, Speech and Signal Processing, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey, 3Clinical Trials and Statistics Unit (ICR-CTSU), Institute of Cancer Research, Sutton, UK, 4Division of Radiotherapy and Imaging, Institute of Cancer Research, Sutton, UK

この記事について

サマリー

乳癌放射線治療の現在の優先順位は、標的組織のカバレッジを損なうことなく、心臓の用量を減少させることである。ここで説明する自主的な息止め技術は、この問題と特殊な装置を必要とせずに広く制定されることが可能に簡単で安価なソリューションです。

要約

息止め技術が接線フィールド左胸放射線治療中に心臓構造によって受けた放射線の量を減らす。放射線治療が配信されている間、これらの技術を用いて、患者がダウンして離れて放射線治療分野から心臓を押して、息を止める。明確な線量測定の利点にもかかわらず、これらの技術が普及していていない。この理由の一つは、商業的に利用可能なソリューションだけでなく、重要な設備投資を必要とする、専門家の機器を必要としますが、多くの場合、そのような日​​使い捨てマウスピースの必要性、継続的なコストをかけていることである。ここで説明する自主的な息止め技術は、追加の専門設備を必要としません。すべての息止め技術が息止めの一貫性を監視するためにサロゲートを必要とし、息止めが維持されているかどうか。自主的な息止めは徒歩息ホにおける治療室レーザーからの前方および横方向の基準マーク（タトゥー）の移動距離を使用していますCT-計画と治療のセットアップでの一貫性を監視するためのLD。ライトフィールドは、その後の前および放射線治療送達中息止めの一貫性をモニターするために使用される。

概要

がんは2008年1 7.6万人が死亡を占め、全世界の主要な死亡原因である。すべての癌の、乳がんは、世界中1380万以上の発生率で、最も一般的であり、この発生率は1が増加している。しかしながら、乳癌の診断および治療 ​​の改善は、それらの乳癌の生存女性の数も増加していることを意味し、単独UK 2 2040 1.7万人に高音と推定される。乳房放射線療法は、乳癌再発のリスクを半分にし、3.8％3で乳癌死の危険性を低減する、多くの女性の乳癌治療の重要な部分を形成する。乳癌の生存の改善と、乳癌の処置に起因する長期の副作用はますます重要である。乳房の放射線治療中の無実の傍観者では特に、放射線場への近さの結果として、不必要な放射線にさらされている心、です左乳房照射中。これは、乳房の放射線治療4に関連する非乳癌による死亡が1％増加を占める心臓にこの不要な用量である。最近の証拠は、乳房の放射線治療の後期心臓への影響は、それが重要な腫瘍学のコミュニティは乳房組織のカバレッジを損なうことなく、心臓の用量を最小限に抑える技術を確立できるようにすること、5は発生しない下方まだ閾値用量が存在しないことを示唆している。乳房の放射線治療は、すべての放射線治療6の約30％を占めているので、どんな新しい技術が持続可能であると医療資源に容認できない負担を避けるために、簡単で安価である必要があります。

乳房放射線療法の間に心臓用量を減少させるために使用され得る多数の技術が存在する。マルチリーフコリメ（MLC）が広く英国[放射線科医のロイヤルカレッジ」（英国）監査2012]にしているが使用されている心臓組織を温存するのに有効で、同時に乳房組織を遮蔽する危険がある。逆に計画強度変調放射線治療（IMRT）は、標的組織フォーマリティ7を改善するだけでなく、心臓、肺および対側乳房7,8の低線量照射を増加させることができる。心臓の低線量照射の増加は、特にダービーら 5からのデータに照らして、望ましくない。また、逆に計画されたIMRTはより大きな物理学と品質保証（QA）の時間と専門知識を必要とし、より多くのリソースを大量に使用します。発生しやすい（フェイスダウン）で、女性の治療位置が大きくブレストの女性9における心の投与量を減らすことができるが、質問はこのテクニック10の位置再現性の上に残っている。患者が放射線治療送達の間息を止めるする息止め技術は、心臓につながる離れて放射線治療分野の押し下げとされていると、標的組織のカバレッジとオルガン·アット·リスク（の間の妥協の必要性を最小にすることができるOAR）（ 図1）11 を温存。

臨床使用の2つの主要な息止め技術が現在ありません。最初は、バルーンバルブに付着したデジタル肺活量計で構成されています。患者がマウスピースを介して呼吸し、クリップは、鼻呼吸を回避するために、彼らの鼻の上に配​​置されている。肺活量測定トレースは、モニター上で可視化し、インスピレーションを中断し、所定の肺容量に保持される。それはまた、内蔵の息止めの設定を有しているが、第二の方法は、主に、呼吸ゲーティング·システムとして使用するために設計された。このシステムは、患者の胸部上に配置された赤外線反射マーカの動きを記録するためにビデオカメラを使用する。マーカの垂直方向の移動は、モニタ上にリアルタイムで表示され、マーカーは、予め指定された閾値領域内に移動一旦治療送達が開始される。両方のシステムが著しく左胸放射線治療を受けている患者の心臓の投与量を減らすことができます。スパイロメトリーに基づく技術のsignificantlyは、心筋の量が12から14に照射軽減だけでなく、標準的な仰臥位のフリー呼吸乳がんの放射線治療15と比べて同等の内および間分再現性を実証している。同様に、赤外線反射マーカーを用いた治療は、標的組織被覆11を維持しながら、50％以上11,16,17によって心臓に平均用量を減少させる。このような線量節約は心臓死18での10倍削減に同一視すると予測されています。

しかし、これらのシステムの欠点は、、かつ広範な実装への障壁は、それらのコストである。両方のシステムがデバイス自体への投資を必要とするマウスピースは使い捨てであるように、しかし、肺活量測定システムの場合、継続的なコストは、計画-CTのためだけでなく、治療の各分画のための新しいマウスピースを必要もあります。英国の乳がん治療のわずか4％がBを使用して実行された理由をスタッフのトレーニングの欠如と相まってコストが、説明してい2012年にreath保持技術[放射線科医のロイヤルカレッジ」（英国）の監査]。息止め技術がセンターの20％が2010年19でこれらの技術を使用して、他のヨーロッパ諸国では、より広く使用されている。この1つの説明は、簡単な、安価で設備のない息止め技術の開発と実装である、自発的呼吸停止（VBH）。最近まで、ただし、データはVBH技法の再現性に欠けていた。王立マーズデン病院（サットン、英国）、英国HeartSpare研究で行わ無作為化試験では、VBHの技術でinterfraction再現性肺活量ベースのデバイスとのそれに匹敵することを実証した。また、VBH技術は計画-CTと治療のセットアップに時間の優位性を提供し、同様に、患者や放射線技師20に好まれている。 VBH技術は、現在の技術は、多施設、SEで実行可能であることを確認するために10英国の放射線治療センターに展開されてい準備とその心臓スペアリング（HeartSpare II）が維持される。これは、心臓温存乳房放射線療法の英国全体の取り込みのための道を開く、と英国の乳癌生存者の心臓病の大幅な削減につながる可能性が高いことが期待される。

プロトコル

（ISRCTN 53485935） - このプロトコルを実装するために使用した研究は、臨床研究のための王立マーズデン会（サットン、英国）と研究倫理委員会（リバーサイド、英国ロンドン）によって承認された。

1。放射線治療クリニック

  1. 左乳房または胸壁放射線療法（リンパ節照射なし）放射線腫瘍医が推奨する：診療所での自主的な息止め技術に対する患者適合性を評価。
  2. 患者のパ​​フォーマンスステータスと併存疾患（特に肺関連）を確認します。
  3. 5秒間、最初は、横になって、20秒に5秒間隔で構築しながら、自宅で息を止めて練習するために患者に尋ねる。

2。放射線治療計画-CTセッション

  1. 標準的な治療位置におけるCTソファの上に患者の位置を決めます。
  2. FRで患者の正中線上に入れ墨や場所のCTマーカー（×印）の位置を定めるEE呼吸、おそらくフィールドの端に沿って約半分の方法。中線マーカーに沿って、自由に呼吸している患者の両側に横方向のマーカーを追加。
  3. 20秒に5秒間隔で構築する前に、最初に5秒間、深く息を取り、それを保持し実践するために患者に尋ねる。息と、最大20秒間息を止めるためにそれらを求める前に二度息を吐くように患者に指示します。これは、患者が緩和彼らは息止めの準備を支援し、息止めの一貫性を支援します。
  4. 患者が快適に息を止めるできる最大継続時間を記録します。
  5. 息止めを繰り返し、再現性の確立を支援するために息止めでのレーザに関連して、前の位置と横入れ墨をマーク。 CTスキャンを実行する前に、息止めの間、ソファの上上記の横の入れ墨の高さを記録します。
  6. S患者に標準的な息止めの指示を与え、一度スキ​​ャンを開始患者が息止めであるatisfied。
  7. CTスキャンが完了すると、一貫性の息止めが行われたことを確認するために、CTスキャン上に横入れ墨の高さをチェックし、記録する。横ソファの高さは、最初のソファの高さから3mmより大きいによって異なる場合は、前方および横方向の基準点を再測定する。

3。放射線治療計画

NOTE：放射線治療計画プロセスは、標準的な乳癌患者の場合と同じである。

  1. 地元のプロトコルに従って、接線放射線治療のフィールドを適用します。
  2. ICRUの基準を満たす臨床放射線治療プランを作成。
  3. （ローカルプロトコルに従って）標準的な治療計画データ記録に加えて、前方ビーム源 - 皮膚間距離（SSD）を記録します。注：前部ビームのSSDは、治療室での前後の設定をチェックするために使用されている。

4。Radiotherapy治療のセットアップ

  1. 自由呼吸で入れ墨を合わせます。マークの左横のタトゥーと（計画-CTセッションで記録された情報からの）患者の皮膚上の前歯正中の刺青から後部と劣って測定。
  2. に深呼吸を取り、保持する前に二度に出入り息を服用するよう指導する。患者の皮膚上の基準マークは、レーザの高さまで上昇する必要があります。患者のセットアップを進める前に、再現性を確認するために、息止めの手順を数回繰り返す患者に尋ねる。
  3. 息止めを行うと下/優れたアイソセンター位置に正中タトゥーを整列させ、正中線で焦点と面の距離（FSD）を設定するために患者に尋ねる。
  4. 自由呼吸では、アイソセンターに横方向にベッドを移動します。
  5. 自由呼吸内側と外側のフィールドの境界線を測定し、印を付けます。
  6. 他のすべてのマシンのパラメータを設定します（ 例 。、フィールドの大きさとGa最初のビーム（斜位）のためntry、コリメータ、及びカウチ角度）。息止めを行い、​​内側縁は、ステップ4.5で行われたマークと位置合わせをチェックするために患者に尋ねる。
  7. すべての割合でのペンでマークフィールドエッジは、（光照射野で定義される）：これは、患者の息止めの可視化を支援します。
  8. 繰り返します、後方斜めビームに対して4.6および4.7を段階的に説明し、最初にこのビームを用いて処理する。
  9. 患者設定は（標準的な乳房の放射線治療患者のための地元の許容レベルに応じて）許容範囲外の場合、トラブルシューティングのアルゴリズム（ 図2）を参照してください。
  10. 制御室からカウチにフィールドエッジならびにガントリの位置を監視するための十分なカメラが存在する場合、従来の衝突を回避するために治療室を出るまでガントリ回転を評価する。

5。放射線治療照射

  1. 制御室に一度、治療カンガルーを拡大Mカメラフィールドの境界線は、患者の皮膚上にマークされるように、コントロールルームのモニターで見ることができます。
  2. 治療を開始する準備ができたら、インターホンシステムを経由して（4.2で詳述）息止めを行うために患者に尋ねる。光照射野がマークされたフィールドの境界線で満足に整列するのを確認後、処理（ 図3）を開始する。
  3. 治療実施中の患者の息止めを監視します。息止め深さの変化があったという懸念がある場合、処理は中断されるべきである。

6。放射線治療の検証

  1. イメージングおよび許容レベルの種類/周波数のローカルプロトコルに従って、（電子ポータル画像（EPI）またはコーンビームCTのように）患者の位置の画像の確認を行う。
  2. 標準乳房放射線治療患者のためのローカルなプロトコルに従ってアイソセンタ動きと系統的な誤差を補正。患者＆＃上のマークの調整8217;の肌は必要ありません。

結果

リアルタイムの電子ポータル画像（EPI）は、デジタルで23人の患者（172治療留分）のためにX線写真（のDRR）が再構築されたため、オンラインでマッチさせた。 EPIの変位を（u、v）の面（垂直これに頭尾軸とu方向にV字平行な方向）21、推定VBH技術のセットアップエラーの右前方と左後方傾斜ビームについて分析した。 （各ビームのため、それぞれの平面内）EPIベースの人口系統誤差範囲は1.5〜1.8ミリメートルとランダム誤差範囲1.7〜2.5ミリメートルだった。

表形式の線量体積ヒストグラム（DVH）データはNTDを導出するために使用された心のために、左前（標準的な線形二次モデル22、α/β= 3Gyを使用して2 Gyの画に正規化された組織に、総投与量の生物学的に加重平均） を意味冠動脈（LAD）、同側、全体の肺降順。また、LAD（LAD まで）で受信された最大投与量を推定した。 Normal組織線量を表1に示す。

計画-CTセッション、治療設定、治療送達および総治療セッションのための時間を記録し、 表2に示す。データは、計画-CTは、標準の30分のセッション内で完了することができることを実証している。処理時間は、すべての第3の画分について行ったCBCT画像化を含む。治療のセットアップと、総セッション時間は、それゆえ、CBCT画像は、標準的な治療の一部されていないセンター向けにここで報告さよりも短くなることが予想される。しかし、CBCT撮像して、治療は20分治療セッション内で完了することができる。

患者や放射線技師は、その治療中に2倍の計画-CT会で検証されたアンケート23を完成さだけでなく、するように求めていた。 65歳の患者アンケートや64放射線技師のアンケートを分析した。アンケートは、患者の快適さのように要約されたスコア（PCS）と放射線技師満足度（RSS）（9のうち、より高いスコア=より快適に/満足のいく）。中央値はPCSは8（四分位範囲8-9）であった中央値のRSS 7（四分位範囲6-8）であった。

figure-results-1
図1。自由呼吸（AとC）の同じ胸壁レベルでの同一患者からVBH。軸方向および矢状CTスライスの中心節約効果とVBH技術（BとD）を使用。 （黄色で概説）は、心臓が停止して離れてVBH技術を用いた放射線治療分野からプッシュされていることに注意してください。 この図の拡大版を表示するには、こちらをクリックしてください。

figure-results-2
図3。制御室から息止めの整合性をチェックする 。患者が息止めに入ったら（フリー呼吸、（A）の右前方斜めビームと光照射野の位置合わせとマークされたフィールドの境界線用にマークフィールドの境界線に光照射野の位置を示す制御室のCCTVの静止画B）。

中央値は投与量（線量） 最小用量（グレイ） 最大用量（グレイ）
VBH FB VBH FB VBH FB
ハートNTD 平均 0.6 0.8 0.4 0.4 0.9 2.1
LAD NTD 平均 2.5 6.0 1.3 1.2 10.0 22.6
LAD マックス 28.6 43.7 9.7 4.6 41.8 51.3
同側肺NTD 平均 4.1 - 2.8 - 5.6 -
全体肺NTD 平均 2.0 - 1.3 - 2.7 -

中央値、最小値、および最大LAD maxが （あるとして表1。心、LADのための自発的な呼吸停止（VBH）技術。中央値、最小値と最大NTD（ 平均線量） のための正常組織線量は 、同側全体肺が示されているGY）。また、中央値、最小値、および標準の最大の心臓用量当センターでは、自由呼吸（FB）左胸放射線治療は、比較のために示す。

時間（分）
イベント中央値最小最大
計画-CTセッション 22 14 44
治療のセットアップ 9 6 15
治療送達 7 5 12
総治療期間 18 14 27

表2。自主息止め技術の計画、CTと治療セッションがタイムアウトします。中央値、最小値、最大値、計画-CT、治療のセットアップ、治療の配信、および総治療セッション時間は（分）が示されている。

ディスカッション

プロトコルにおける重要なステップは次のとおりです。1）計画-CTと治療のセットアップでの息止めの整合性をチェックする。 2）CTで測定横のソファの高さをチェックすると、前のCT測定したものと一致している。 3）自由呼吸で入れ墨を揃えるが、息止めでFSDを設定する。 4）光照射野を確保することが治療前に開始するようにマークフィールドの境界に整列する。

治療送達中に所要保持する呼吸数は、患者から患者へ変化し、配信されたセグメントの数に主に依存する。治療送達中、適切な割り込みポイントは（呼吸停止を繰り返す前にリラックスするために、患者を可能にするために）配達の方法に応じて個別に決定されるべきである。私たちは強く、一貫したチームが使用していることをVBHの初期の実装のためにそれをお勧めします。これは、より迅速に有能になるためにそれらの関与を可能にし、治療の質を維持するのに役立つ。問題がどこにあるエン治療のセットアップ時に反論、患者が自分の息止め（必要に応じてより深くまたは浅く）を変更するために求められることがあります。これはセットアップを改善するために失敗した場合、患者は再設定する必要があります。ベクトルカウチ移動し、最後の手段として使用されるべきである。トラブルシューティングのアルゴリズムを図2に示す。

figure-discussion-1
図2自発的な呼吸停止法の処理のセットアップのトラブルシューティングのアルゴリズム。このアルゴリズムは、患者が（ローカル許容レベルに応じて）許容範囲内に設定されていない治療のセットアップを支援するために使用されてもよい。例として、当センターは、5ミリメートルの許容レベルを使用しています。このアルゴリズムは、上から下に従うべきである。ほとんどの場合、セットアップは、より深く、または浅く（その息の深さを変更するために患者に尋ねることによって許容範囲内にもたらすことができる必須）。

人口体系的かつランダムな治療セットアップエラーは、自由呼吸、接線フィールド乳がん放射線治療24に見られるものよりも小さく、そして息止め技術25,26上の他の公開されたデータと一致している。 VBHは当センター（ 表1）での標準的なフリー·呼吸胸の放射線治療に比べて百分の25から58までで中央値は正常組織の線量を低減します。記録線量データの方法は、これらの研究の間で変動しますが、VBHと心臓用量は、息止め技術11,16,17,26,27上の他の公開作品に見られるものよりも低い。

冒頭で述べたように、すべての息止め技術が間およびintrafraction再現性を測定するためにサロゲートを使用しています。 VBH技術は、治療開始前と治療送達中の一貫性をチェックするためにマークされたフィールドの境界線と光照射野の位置合わせを使用しています。まだ正式に報告されていないが、我々はintrafracを発見した（複数intrafractionのEPIを用いて測定）のTiON再現性がほとんどない、もしあれば、intrafraction運動で、非常に良好であると。これは、以前に発表された研究26と一致している。 intrafraction一貫した再現性が観察さ所与、ライトフィールドは、治療送達中に残っていないで放射線治療システムは、VBHの実装に対する障壁である必要はない。室内でのレーザが息を治療送達中に維持されていることを確認するためのライトフィールドの代わりに使用することができる。また、息止め再現性を監視し、そこから基準点を適合させることができる;例えば、非対称電界技術を用いてセンターは、優れた接線フィールドの境界線を使用することができる。

VBHは、すでにに示唆されているそのうちのいくつかは他の心臓温存技術上の重要な利点を提供しています。 MLCを使用するときに、それが低用量iのを減少させ、標的とOARの妥協点との間のトレードオフがしばしば必要最小限に抑えること心のrradiationとはるかに少ないリソースを集中的にIMRTよりも、それはすべての乳房の大きさの女性が恩恵を受けながら、傾​​向が照射よりも再現性がある。全くの専門機器が必要とされないように実装するために、より安価でありながら、他の息止め技術に関しては、VBHは、同等の再現性と心の温存を提供します。技術の低コストは、他の医療システム、限られたリソースで、特に利益をもたらすためには非常に現実的な機会があることを意味します。

赤外線反射マーカー17および肺活量測定系14のシステムを用いて全乳房/胸壁照射に加えてリンパ節照射を送達することの実現可能性を実証既に発表された研究がある。当センターは、現在、乳癌患者のリンパ節照射にVBHを使用することの実現可能性を確認するために更なる作業を行っている。逆計画IMRTは、選択された患者に有益である可能性が高い場合は特にに配送同時統合されたブーストering、これらの患者にVBHを使用することの実現可能性を評価する必要がある。 28肺、肝臓29、および胃30癌を含む他の腫瘍を治療するときに最後に、息止めの技術が有益であり得る。さらなる作業は、乳房以外の部位を治療するためのVBH技術を使用しての適合性を評価するために必要とされる。

開示事項

著者らは開示するものは何もない。

謝辞

著者は、自発的な息止め技術についてのアドバイスを提供してくださったMaastro ClinicのLiesbeth Boersma博士と同僚に感謝しています。また、著者らは、VBH技術の普及に資金を提供してくれたピンクリボン財団にも非常に感謝しています。この記事では、National Institute for Health Research(NIHR)がResearch for Patient Benefit(RfPB)プログラム(助成金参照番号PB-PG-1010-23003)の下で資金提供した独立した研究を紹介します。表明された見解は著者のものであり、必ずしもNHS、NIHR、または保健省の見解ではありません。この作業は、NHS Executiveから資金の一部を受け取っているRoyal Marsden NHS Foundation Trustで行われました。私たちは、NHSがNIHR生物医学研究センターに資金提供し、南ロンドンがん研究ネットワークを通じてNIHRの支援を受けていることを認めます。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
ブリリアンスCTビッグボアオンコロジーフィリップスVBH技術に対応したその他のメーカー・機種
MT350ブレストボードMed-TecMT-350-NVBH技術に対応したその他のメーカー・機種
ドラドバーチャルシミュレーションレーザーシステムLAPレーザードラドCT-1-3-ウォールVBH技術
に対応したその他のメーカー・機種Pinnacle3 放射線治療計画システム v9.2フィリップスVBH技術に対応したその他のメーカー/モデル
Synergy 線形加速器ElektaVBH技術に対応したその他のメーカー/モデル
Intuity XVI Release 4.5.1 ElektaVBH技術と互換性のあるその他のメーカー/モデル
Iview Electronic Portal Imaging Release 3.4 ElektaVBH技術に対応したその他のメーカー/モデル
アポロルームレーザーLAPレーザーVBH技術に対応したその他のメーカー/モデル
アクティブ呼吸コーディネーター(ABC)Elekta市販の息止めシステム(VBH技術には不要
) リアルタイム位置管理(RPM)システムVarian市販の息止めシステム、VBH技術には不要

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左胸放射線治療における心臓線量を削減するための自​​主的な息止め法
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