Intensiteettimuokattu sädehoito uusi tekniikka parantanee hoitotuloksia. Heikki Joensuu, Mauri Kouri ja Mikko Tenhunen

Transkriptio

1 Katsaus Intensiteettimuokattu sädehoito uusi tekniikka parantanee hoitotuloksia Heikki Joensuu, Mauri Kouri ja Mikko Tenhunen Intensiteettimuokatulla sädehoidolla tarkoitetaan uutta tekniikkaa, jossa kutakin kohdealueeseen suunnattua sädekenttää muotoillaan hoidon aikana etukäteen suunnitellulla tavalla. Käytännössä kentän muotoa muunnetaan lineaarikiihdyttimeen liitetyllä moniliuskarajaimella ja sitä ohjaavalla tietokonejärjestelmällä. Tekniikka tarjoaa huomattavia etuja tavanomaiseen sädehoitoon verrattuna. Menetelmällä on mahdollista tehdä hallitusti epätasaisia ja jopa koveria annosjakaumia, jolloin voidaan usein vähentää huomattavasti sädeherkkien rakenteiden saamia annoksia tai suurentaa itse kasvaimen saamaa kokonaisannosta. Esimerkkeinä kuvataan nenänielukarsinooman hoito osa sylkirauhasista kiertäen, jolloin voidaan vähentää kserostomian vaaraa, ja eturauhassyövän sädehoito peräsuolen puolelta koveralla annosjakaumalla, joka sallii tavallista suuremman kokonaisannoksen kohdistamisen eturauhaseen. Uudesta tekniikasta on kuitenkin vasta lyhytaikaisia kokemuksia. Sädehoidon viimeaikaisia merkittäviä edistysaskelia ovat olleet mm. lineaarikiihdyttimellä toteutettava kallonsisäisten kasvainten stereotaktinen sädehoito ja ennen kaikkea sädetyksen ja solunsalpaajalääkityksen yhdistelmä eli kemosädehoito (Kouri ym. 1996). Sillä saadaan esimerkiksi paikallisissa kohdunkaulan syövissä estettyä noin 40 % enemmän kuolemantapauksista verrattuna tavanomaiseen sädehoitoon, ja se parantaa huomattavasti hoitotuloksia myös muutamissa muissa syövissä, kuten pään ja kaulan alueen ja ruokatorven karsinoomissa (Forastiere ja Trotti 1999, Rose ym. 1999). Nyt sädehoitoon on jälleen tulossa kokonaan uusi tekniikka, jonka käyttö johtanee nykyistä parempiin hoitotuloksiin monissa tavallisissa syöpätyypeissä. Tätä tekniikkaa kutsutaan intensiteettimuokatuksi sädehoidoksi (intensity modulated radiotherapy). Tavanomaisessa ulkoisessa lineaarikiihdyttimillä toteutettavassa sädehoidossa pyritään saamaan kohdealueelle mahdollisimman tasainen annosjakauma, jonka vaihtelun enimmäismääräksi suositellaan +7 5 % viitepisteeseen verrattuna (International Commission on Radiation Units and Measurements 1993). Intensiteettimuokatussa sädehoidossa voidaan luoda hallitusti kohdealueen sisälle hyvinkin epätasaisia annosjakaumia esimerkiksi siten, että annos on suurin makroskooppisen kasvaimen tai jonkin sen osan kohdalla. Toinen huomattava ero tavanomaiseen sädehoitoon nähden on annosjakauman muotoilussa. Tavanomaisessakin sädehoidossa pystytään nykyään hallitsemaan suuren annoksen saavan kohdealueen muotoa varsin hyvin, mutta esimerkiksi sirpinmuotoista jakaumaa ei tavanomaisin menetelmin pystytä tuottamaan, sillä koveraa pintaa ei rutiinimenetelmin saada aikaan kohdealueelle. Kuitenkin monien sädeherkkien elinten esimerkiksi selkäytimen, sylkirauhasten tai onteloelimien läheisyydessä sijaitsevien syöpien hoidossa säde- Duodecim 2001;117:

2 herkän elimen puolelta kovera annosjakauma antaisi mahdollisuuden aiempaa suurempien hoitoannosten käyttöön. Intensiteettimuokattu sädehoitotekniikka mahdollistaa myös koverien annosjakaumien tuoton (kuva 1). Vaikka nämä uuteen hoitotekniikkaan liittyvät parannukset eivät ehkä aluksi kuulosta mitenkään dramaattisilta, voivat käytännön vaikutukset olla melkoiset. Sädetystä käytetään lähes kaikkien tavallisimpien syöpien hoidossa, ja aluksi melko pieneltäkin tuntuvilla parannuksilla voi olla suuri vaikutus hoitotuloksiin. Hyvä esimerkki on edellä mainittu kohdunkaulan syövän sädehoito, jossa pelkästään antamalla pienehköjä annoksia sisplatiinia viikoittain sädehoidon aikana voidaan välttää lähes joka toinen syöpäkuolema (Rose ym. 1999). Vaikka intensiteettimuokatun sädehoidon kaikki sovellukset eivät vielä ole tiedossa ja hoitotuloksia on toistaiseksi julkaistu vasta vähän, ovat menetelmän hyödyt niin ilmeiset, että jo nyt voidaan ennustaa menetelmän käytön yleistyvän nopeasti lähivuosina (Nutting ym. 2000). Ennen intensiteettimuokatun sädehoidon periaatteen tarkempaa kuvaamista on tarpeen selvittää, mitä tarkoitetaan sen lähisukulaisella kohteenmuotoisella sädehoidolla. Kohteenmuotoinen sädehoito Kuva 1. Tavanomaisella sädehoidolla (B) ja intensiteettimuokatulla tekniikalla (C) toteutettu eturauhassyövän sädehoito. Huomaa peräsuolen (»Rect» kuvassa A) puolelta muodoltaan kovera ja rektumia säästävä annosjakauma intensiteettimuokatussa sädehoidossa (annossuunnittelu Mikko Tenhunen). Lineaarikiihdyttimestä tulevat säteilykeilat ovat muodoltaan joko suorakulmioita tai neliöitä, joista ilman kenttien muotoilua muodostuu kolmiulotteisessa tilassa särmikkään lieriön tai jopa kuution muotoisia annosjakaumia. Kasvaimet tai niiden leviämistiet eivät kuitenkaan ole koskaan lieriön muotoisia, joten sädehoitokenttiä tulee muotoilla anatomisesti kohdealueen muodon optimoimiseksi. Kun sädehoidon kohdealue onnistutaan muotoilemaan kasvaimen tai sen leviämisteiden tai molempien muotoiseksi, puhutaan kohteenmuotoisesta eli konformaalisesta sädehoidosta. Kohteenmuotoinen sädehoito onnistuu nopeimmin ja tehokkaimmin, kun lineaarikiihdyttimeen asennetaan erityinen sädehoitokentän muotoilulaite, ns. moniliuskarajain (kuva 2). Siinä on muutamia kymmeniä liuskoja, joiden leveys vaihtelee kolmesta millimetristä (»mikroliuskarajain») noin senttimetriin. Jokaista liuskaa liikuttaa oma moottori, joten kukin liuska voidaan asettaa muiden liuskojen paikasta riippumatta haluttuun sädehoitokentän kohtaan. 390 H. Joensuu ym.

3 Kuva 2. Lineaarikiihdyttimestä saatavan säteilykeilan muotoilussa käytettävä moniliuskarajain, jossa on 40 yksittäin liikuteltavaa yhden senttimetrin levyistä liuskaparia. Näin hoitokentät saadaan muotoiltua nopeasti halutun muotoisiksi, joskin hoitokentän reuna jää vaihtelevassa määrin portaittaiseksi liuskojen leveyden mukaan. Moniliuskarajaimet ovat nykyään uusien sädehoitolaitteiden vakiovarusteita. Sädehoitokenttien helppo muotoiltavuus on usein jo sinänsä huomattava etu. Dearnaleyn ym. (1999) tuoreessa satunnaistetussa tutkimuksessa verrattiin toisiinsa moniliuskarajaimen avulla toteutettua sädehoitoa ilman kenttien tarkkaa muotoilua toteutettuun paikallisen eturauhassyövän hoitoon. Ensiksi mainittuun liittyi merkitsevästi vähemmän sivuvaikutuksia, kuten proktiittia. Intensiteettimuokatun sädehoidon periaate Kohteenmuotoisessa sädehoidossa kaikki kohdealueelle tähdätyt sädekentät muotoillaan siis yksilöllisesti moniliuskarajainta käyttäen. Potilas saa näin muotoiluilla kentillä päivittäiset annoksensa tyypillisesti muutaman viikon kuluessa, kunnes on saavutettu haluttu kokonaisannos, joka radikaalihoidossa on tyypillisesti Gy. Mutta mitä tapahtuu, jos moniliuskarajaimen liuskoja liikutetaan tietokoneen ohjaamina itse säteilytyksen aikana kutakin omaan tahtiinsa ja välillä vaikka joitakin liuskoja joksikin aikaa pysäyttäen? Tulokseksi saadaan röntgenfilmillä tilkkutäkkimäisenä näkyvä sädehoitokenttä, jossa vaaleimmat kohdat ovat niitä, joita moniliuskarajaimen liuska on suojannut pisimpään (kuva 3). Liuskojen liike säteilytyksen aikana yhdistettynä pitkälle kehitettyyn tietokonepohjaiseen annossuunnittelujärjestelmään on intensiteettimuokatun sädehoidon perusidea. Moniliuskarajainta, jossa liuskat liikkuvat lineaarikiihdyttimen tuottaessa säteilyä, kutsutaan dynaamiseksi. Sen perusrakenne on samanlainen kuin pelkästään kenttien muotoiluun käytetyissä moniliuskarajaimissa. Kuvitellaan, että syöpäkasvainta säteilytetään vaikkapa neljästä eri suunnasta kuvan 3 tapaisilla kentillä, joista röntgenfilmille valottuu sekä täysin tummien että lähes vaaleiden kohtien lisäksi erilaisin gradientein vaaleasta tummaksi tai päinvastoin vaihtuvia alueita. Kyseisistä kentistä tulevat säteilyannokset summautuvat kohdealueen tilavuusalkioissa monimutkaisella tavalla, ja monimutkaisuutta lisäävät vielä mahdolliset erot säteilyn energiassa, säteilyn läpäisemien kudosten paksuusvaihtelut ja kudosten epähomogeenisuus sekä mahdollisten ilmaa si- Intensiteettimuokattu sädehoito uusi tekniikka parantanee hoitotuloksi 391

4 Kuva 3. Röntgenfilmi, joka on valotettu lineaarikiihdyttimestä tulevalla säteilyllä ja liikuttelemalla sädehoidon aikana moniliuskarajaimen liuskoja vaihtelevalla nopeudella. sältävien onteloiden sijainti kohdealueella. Onkin helppo ymmärtää, että intensiteettimuokattu sädehoito edellyttää erittäin kehittyneitä annossuunnitteluohjelmia ja jopa kokonaan uusia menetelmiä sädehoidon suunnittelussa. Intensiteettimuokatussa sädehoidossa sovelletaan jopa tavanomaisen annossuunnittelun peilikuvaa, ns. käänteistä annossuunnittelua. Kun tavanomaista sädehoitoa suunniteltaessa on tarkoitus hoitaa kohdealue useammasta kuin yhdestä sädehoitokentästä, pyritään hoitokentät asettelemaan siten, että eri kentistä tuleva säteily muodostaa kohdealueelle mahdollisimman tasaisen ja tarkoin kohdealueen muotoisen annosjakauman. Käänteisessä annossuunnittelussa ajatellaan kuitenkin päinvastoin. Siinä onkologi ja fyysikko määrittävät ensin, millainen kohdealueen annosjakauma olisi optimaalinen, ja antavat sitten annossuunnittelujärjestelmän tietokoneelle tehtäväksi laskea, miten sädehoitokentät tulisi sijoittaa ja miten kutakin moniliuskarajaimen liuskaa tulisi säteilytyksen aikana liikuttaa, jotta optimaalinen annosjakauma toteutuisi. Moniliuskarajaimen liuskojen tarkoin säädelty liike säteilytyksen aikana tarjoaa annossuunnittelulle aivan uusia ulottuvuuksia. Kuvassa 4 on dynaamista moniliuskarajainta apuna käyttäen röntgenfilmille valotettu monimutkaisen muotoinen sädehoitokenttä, jossa on mm. reikä keskellä (avaimen lenkki) ja erilaisia pieniä annosgradientteja (mm. avaimen hampaissa). Tällaisen hoitokentän muotoilu ei onnistu ilman intensiteettimuokatun sädehoidon laitteistoa. Esimerkkejä sovelluksista Kuva 4. Röntgenfilmi, jolle on valotettu lineaarikiihdyttimestä tulevalla säteilyllä avaimen kuva käyttäen intensiteettimuokatun sädehoidon laitteistoa. Huomaa annosgradientit mm. avaimen hammastuksessa. Intensiteettimuokattua sädehoitoa tultaneen käyttämään useimpien syöpien sädehoidossa. Mahdollisuus tuottaa tarvittaessa myös koveria annosjakaumia avaa uusia näkymiä esimerkiksi pään ja kaulan alueen syöpien hoidossa, sillä pään alueella on useita sellaisia rakenteita, joiden sädettämistä halutaan välttää, kuten silmät, sylkirauhaset ja selkäydin. Tavanomaisessa ulkoisessa sädehoidossa merkittävä osa sylkirauhasista joutuu kuitenkin usein väistämättä kohdealueelle, jolloin seurauksena saattaa olla kui- 392 H. Joensuu ym.

5 Kuva 5. Intensiteettimuokatulla tekniikalla toteutettu nenänielukarsinooman sädehoito. Hoitoannos jää vähäiseksi vasemmassa korvanalussylkirauhasessa (P), vasemmassa leuanalussylkirauhasessa (S) ja selkäydinkanavassa (Sk) (annossuunnittelu Mikko Tenhunen). va suu ja hampaiden karioituminen. Kuvassa 5 on nenänielukarsinoomapotilaan sädehoitosuunnitelma, joka toteutettiin HYKS:n syöpätautien klinikassa intensiteettimuokatulla sädehoitotekniikalla vasen korvasylkirauhanen ja vasen leuanalussylkirauhanen kiertäen. Tällöin sädehoidosta usein seuraava suun kuivuus jäänee lieväksi. Vielä merkityksellisempää saattaa kuitenkin olla se, että säteilyä huonosti sietävien kudosten annoksen jäädessä vähäiseksi voidaan itse syöpäkasvaimen saamaa sädeannosta lisätä. Esimerkiksi eturauhassyövän hoidossa tulos näyttää riippuvan oleellisesti siitä, kuinka suuri kokonaisannos eturauhaseen onnistutaan antamaan ilman, että vieruskudosten sädetyksestä seuraa liiallisia sivuvaikutuksia. Pollackin ja Zagarsin (1997) suureen retrospektiiviseen aineistoon perustuvasta teoreettisesta käyrästä (kuva 6) nähdään, että noin 25 % eturauhassyövistä uusiutuu sädehoidosta huolimatta, jos hoidoksi annetaan tavanomaisesti jaksoteltu Gy:n kokonaisannos, mutta jos annos on noin 80 Gy tai suurempi, syövän paikallisia uusiutumia ei odoteta enää juuri ollenkaan. Eturauhassyövän sädehoidossa ollaankin siirtymässä aiemmin yleisesti käytettyä Gy:tä suurempiin annoksiin, jotka annetaan kohteenmuotoisella tekniikalla. Annosten suurentamista rajoittavana tekijänä on kuitenkin aivan eturauhasen takana Uusiutumien osuus Kokonaisannos (Gy) Kuva 6. Eturauhassyövän paikallisen uusiutumisen todennäköisyys sädehoitoannoksen mukaan (mukailtu Pollackin ja Zagarsin (1997) esityksestä). Intensiteettimuokattu sädehoito uusi tekniikka parantanee hoitotuloksi 393

6 sijaitseva peräsuolen limakalvo, jonka sädetys voi aiheuttaa sädeproktiitin. Intensiteettimuokattua sädehoitoa käytettäessä kohdealueelle jäävän peräsuolen limakalvon määrä voi takaa koveran annosjakauman ansiosta jäädä vieläkin vähäisemmäksi kuin kohteenmuotoisessa sädehoidossa (kuva 1), jolloin siirtyminen noin 80 Gy:n annokseen lienee turvallisempaa (De Meerleer ym. 2000). Intensiteettimuokatun sädehoidon saatavuus Eniten kokemusta intensiteettimuokatusta sädehoidosta on kertynyt Memorial Sloan Kettering Cancer Centerissä (New York), missä tällä tekniikalla on hoidettu jo useita satoja potilaita. Uutta menetelmää on alettu käyttää useissa muissakin sädehoitokeskuksissa Yhdysvalloissa ja muutamissa eurooppalaisissa keskuksissa. Pohjoismaissa intensiteettimuokattua sädehoitoa on toistaiseksi annettu vain HYKS:n syöpätautien klinikassa, mutta tekniikka yleistynee lähivuosina nopeasti. Tulevia sovelluksia Koska intensiteettimuokattu sädehoito tarjoaa mahdollisuuden epätasaisten annosjakaumien hallittuun käyttöön, voidaan sen avulla tarvittaessa antaa erityisen suuri sädeannos pieneen osaan kohdetilavuutta. Esimerkiksi eturauhassyöpää potevilla on annettu jopa yli 90 Gy:n kokonaisannoksia PET-kuvauksen tai magneettispektroskopian mukaan erityisen pahanlaatuiselta vaikuttavaan osaan kasvainta ja muussa osassa kohdealuetta annos on jäänyt lasketulla tavalla pienemmäksi. Tällöin sädeterapeutti voi ikään kuin maalata kohdealueen sädeannoksen haluamallaan tavalla (»dose painting»). Erittäin mielenkiintoisia tulevat olemaan yhdistelmähoidot, jossa intensiteettimuokattuun sädehoitoon yhdistetään samanaikainen solunsalpaajalääkitys. Tällöin on kyseessä siis sädetyksen osalta intensiteettimuokattu kemosädehoito. Koska sädehoidon kohdealue on tarkoin muotoiltu, potilas sietänee yhdistelmähoidon hyvin, ja toisaalta intensiteettimuokattu sädehoito voi mahdollistaa totuttua suurempien sädeannosten käytön yhtäaikaisesti solunsalpaajien kanssa. Intensiteettimuokattua sädehoitoa voidaan tulevaisuudessa antaa myös käyttäen mikroliuskarajainta, jolloin hoitokenttä rajautuu tarkemmin kuin käytettäessä tavanomaista moniliuskarajainta. Dynaamisella mikroliuskarajaimella annettu intensiteettimuokattu sädehoito saattaa parantaa pienten esimerkiksi kallonsisäisten kohteiden hoitotuloksia. Kirjallisuutta Dearnaley DP, Khoo VS, Norman AR, ym. Comparison of radiation sideeffects of conformal and conventional radiotherapy in prostet cancer: a randomised trial. Lancet 1999;353: De Meerleer GO, Vakaet LA, De Gersem WR, De Wagter C, De Maeyer B, De Neve W. Radiotherapy of prostate cancer with or without intensity modulated beams: a planning comparison. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000;47: Forastiere A, Trotti A. Radiotherapy and concurrent chemotherapy: a strategy that improves locoregional control and survival in oropharyngeal cancer. J Natl Cancer Inst 1999;91: International Commission on Radiation Units and Measurements. Prescribing, recording, and reporting photon beam therapy. ICRU Report 50, Kouri M, Kajanti M, Blomqvist C, Tenhunen M, Minn H. Sädehoidon uusia suuntauksia. Duodecim 1996;112: Nutting C, Dearnaley DP, Webb S. Intensity modulated radiation therapy: a clinical review. Br J Radiol 2000;73: Pollack A, Zagars GK. External beam radiotherapy dose response of prostate cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1997;39: Rose PG, Bundy BN, Watkins EB, ym. Concurrent cisplatin-based radiotherapy and chemotherapy for locally advanced cervical cancer. N Engl J Med 1999;340: HEIKKI JOENSUU, professori, ylilääkäri heikki.joensuu@hus.fi MAURI KOURI, LKT, va. osastonylilääkäri MIKKO TENHUNEN, dosentti, ylifyysikko HYKS:n syöpätautien klinikka PL 180, HYKS 394