Wprowadzenie
Radioterapia wraz z chirurgią i hormonoterapią są podstawowymi metodami leczenia chorych na raka gruczołu krokowego. Wybór jednej lub skojarzenie metod jest ściśle uzależnione od stopnia zaawansowania choroby nowotworowej, a także, w coraz większym stopniu, od preferencji chorego. Wybór pacjenta ma szczególne znaczenie, gdy w danej sytuacji klinicznej dwie metody zapewniają porównywalne wyniki leczenia. Na lekarzu prowadzącym spoczywa wówczas odpowiedzialność za rzeczowe i bezstronne przeanalizowanie możliwości terapeutycznych, ze szczególnym uwzględnieniem ryzyka powikłań ubocznych, związanych z daną metodą leczenia. Jednocześnie podział na specjalizacje medyczne sprawia, że ów lekarz jest najbardziej kompetentny w swojej dziedzinie. Dlatego cennym doświadczeniem są konferencje naukowe, na których spotykają się specjaliści różnych dziedzin medycyny, zajmujących się tymi samymi jednostkami chorobowymi.
Radioterapia polega na wykorzystaniu energii jonizującej w leczeniu przede wszystkim zmian nowotworowych. W zależności od położenia źródła promieniowania względem ciała pacjenta wyróżniamy teleradioterapię i brachyterapię. W teleradioterapii, potocznie określanej jako radioterapia lub leczenie wiązkami zewnętrznymi, źródło znajduje się w pewnej odległości od chorego, natomiast w brachyterapii źródło umieszcza się bezpośrednio w guzie lub w jego najbliższym sąsiedztwie. W obu dziedzinach radioterapii w ostatnim czasie dokonuje się istotny postęp technologiczny. Jest on odzwierciedleniem przede wszystkim rozwoju technik komputerowych, pozwalających na coraz precyzyjniejsze planowanie i weryfikowanie leczenia promieniowaniem jonizującym. Leczenie wiązkami zewnętrznymi przeprowadza się za pomocą aparatów (bomb) kobaltowych i akceleratorów (przyspieszaczy).
Osiągnięcia techniki zmierzają ku zrealizowaniu złotej zasady radioterapii: podania całej planowanej dawki w obszarze guza z całkowitym ominięciem tkanek zdrowych otaczających guz. Obecnie w planowaniu leczenia obowiązuje zasada podania możliwie maksymalnej dawki w obszarze guza i maksymalne zaoszczędzenie otaczających guz tkanek zdrowych. Mimo ogromnego skoku technologicznego, radioterapia wciąż obciążona jest ryzykiem powikłań popromiennych, jednak ryzyko w ostatnich latach uległo dramatycznemu zmniejszeniu.
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie najnowszej techniki radioterapii: modulacji intensywności wiązki (IMRT), stosowanej między innymi w przypadkach raka gruczołu krokowego.
Od radioterapii konwencjonalnej do modulacji intensywności wiązki
Niezależnie od stosowanej techniki, istota radioterapii polega na skupieniu, w sposób jak najbardziej jednorodny, odpowiedniej dawki promieniowania. Jest to tak zwana dawka lecząca narząd (dawka), podana w obrębie obszaru tkankowego zawierającego nowotwór lub lożę po guzie, czyli tak zwanej objętości tarczowej (target), i wywołująca w niej szereg zjawisk fizycznych, chemicznych i biologicznych, prowadzących do śmierci komórek nowotworowych. W radioterapii planowana całkowita dawka promieniowania jest wyrażana w grejach (Gy) lub centygrejach (1 cGy = 0,01 Gy). W terapii radykalnej dawka całkowita najczęściej dzielona jest na kilkanaście lub kilkadziesiąt dawek frakcyjnych, również wyrażanych w grejach. Konwencjonalna, najczęściej podawana dawka (frakcjonowanie), to dawka frakcyjna 1,8-2 Gy, stosowana raz dziennie od poniedziałku do piątku z sobotnio-niedzielną przerwą.
W trakcie radioterapii tkanki i narządy leżące w sąsiedztwie objętości tarczowej (tkanki zdrowe, narządy krytyczne) są z konieczności przynajmniej częściowo objęte napromienianiem. Wprowadzane udoskonalenia - począwszy od konwencjonalnej radioterapii do najnowszej techniki wykorzystującej modulację intensywności wiązki - umożliwiają coraz precyzyjniejsze zogniskowanie wiązki promieniowania w obszarze guza z jednoczesnym oszczędzeniem otaczających tkanek zdrowych. Należy jednak zaznaczyć, że klasyczne sposoby napromieniania, na przykład jedno- lub dwupolowe, są nadal z powodzeniem stosowane w wybranych sytuacjach klinicznych, aczkolwiek najczęściej w radioterapii paliatywnej.
Klasyczna, konwencjonalna radioterapia (Conventional Radiotherapy) jest oparta, w sensie technicznym, na niewielkiej (zwykle od 2 do 4) liczbie wiązek (pól) promieniowania, obejmujących objętość tarczową. Ponieważ każda z nich ma kształt prostokątny, więc obszar tarczowy objęty promieniowaniem jest z reguły blokiem tkanek o kształcie graniastosłupa. W przypadku najczęściej stosowanej techniki dwóch pól naprzeciwległych jest to figura przestrzenna zbliżona do prostopadłościanu. Modyfikacja kształtu bloku napromienianych tkanek w radioterapii klasycznej jest możliwa za pomocą prostych, standardowych osłon ołowianych, modelujących geometrię wiązek (ryc. 1). Zakres tej modyfikacji jest jednak bardzo ograniczony. Dlatego też w obszarze napromienianym znajduje się z reguły duża objętość tkanek zdrowych, niepotrzebnie narażonych na promieniowanie. Pierwsze aplikacje radioterapii konwencjonalnej stosowane były wyłącznie na podstawie doświadczenia radioterapeuty. Później z pomocą przyszły komputerowe systemy planowania leczenia, wykorzystujące jednak dość proste algorytmy obliczeniowe. Ten rodzaj radioterapii dotyczy przede wszystkim aparatury starszej generacji. W leczeniu wielu nowotworów, zwłaszcza tych zaawansowanych, o dużej objętości napromienianej lub położonych w sąsiedztwie szczególnie wrażliwych na promieniowanie narządów krytycznych, radioterapia konwencjonalna może nieść za sobą zbyt duże lub wręcz nieakceptowane ryzyko powikłań popromiennych.
W połowie lat dziewięćdziesiątych wprowadzono do praktyki klinicznej radioterapię konformalną (dostosowawcza, CRT - Conformal Radiotherapy). Wykorzystuje ona wyszukaną technologię cyfrową i pozwala na modelowanie dawki promieniowania zgodnie z przestrzennym kształtem objętości tarczowej, umożliwiając tym samym indywidualizację leczenia. Planowanie radioterapii konformalnej odbywa się za pomocą komputerowego systemu planowania jako trójwymiarowa symulacja rozkładu dawki na bazie tomografii komputerowej indywidualnego chorego. Takie planowanie umożliwia większą precyzję lokalizacji targetu i narządów krytycznych i pozwala na dostosowanie do nich niemal dowolnego rozkładu dawki promieniowania. Konformalna realizacja napromieniania jest możliwa także dzięki aparatom terapeutycznym nowej generacji, które dostosowują geometrię wiązek promieniowania do topografii i kształtu targetu. Indywidualizację w modelowaniu wiązki zależnie od kształtu obszaru do napromieniania zapewniają nowoczesne modulatory wiązki, takie jak kompensatory elektroniczne, kliny dynamiczne czy omówiony poniżej kolimator wielolistkowy. Radioterapia konformalna umożliwia więc zmniejszenie objętości napromienianych tkanek zdrowych, zlokalizowanych w sąsiedztwie nowotworu. Poprawia się zatem tolerancja leczenia promieniami w porównaniu z radioterapią konwencjonalną (ryc. 1). W trakcie radioterapii konformalnej kształt poszczególnych wiązek promieniowania nie ulega zmianie.
Kolimator wielolistkowy (MLC - Multileaf Collimator) jest urządzeniem pozwalającym na formowanie pól nieregularnych i precyzyjne odtworzenie dowolnego kształtu objętości tarczowej. Montuje się go do głowicy akceleratora. Koncepcja MLC polega na zastosowaniu układu od 20 do 120 par naprzeciwlegle położonych listków wolframowych, których położenie i ruch jest sterowany komputerowo. Taki układ listków umożliwia bardzo precyzyjne dostosowywanie kształtu wiązki promieniowania do kształtu targetu leczonego narządu.
Najnowszą techniką radioterapii, zdobywającą dopiero swoje miejsce w praktyce klinicznej, jest radioterapia wykorzystująca modulację intensywności wiązki (IMRT - Intensity Modulated Radiation Therapy). W praktyce IMRT oznacza zmianę kształtu pola napromieniania, gdy promieniowanie jest włączone. IMRT jest realizowana na drodze różnych rozwiązań technicznych, jednak ich omówienie wykracza poza ramy niniejszej publikacji.
IMRT wprowadziła także pewną rewolucję na poziomie planowania leczenia. W tradycyjnym planowaniu leczenia (Forward Planning) radioterapeuta najpierw określa wszystkie geometryczne i techniczne dane napromienianego pola. Na ich podstawie dopiero obliczany jest rozkład dawki. Jeśli otrzymany plan nie spełnia założeń, wówczas cały proces musi być powtarzany metodą prób i błędów, aż do uzyskania optymalnego rozkładu dawki. Takie postępowanie jest często czasochłonne i nie zawsze przynosi w pełni zadowalający rezultat. Wraz z IMRT do praktyki klinicznej wkroczyło tzw. planowanie odwrotne (Inverse Planning). W przeciwieństwie do tradycyjnej metody, idea planowania odwrotnego polega na zdefiniowaniu pożądanego rozkładu dawki za pomocą specjalnych współczynników, na podstawie których komputer oblicza profile wiązek tworzące wyjściowy rozkład dawki.
Miejsce IMRT w leczeniu raka gruczołu krokowego
Do praktyki klinicznej IMRT wprowadzono wobec zapotrzebowania środowiska radioterapeutycznego na technikę pozwalającą na jeszcze lepszą ochronę narządów krytycznych, czyli odbytnicy, pęcherza moczowego czy pęcherzyków nasiennych. Dopiero w drugim etapie IMRT stała się techniką umożliwiającą znaczne podwyższenie dawki w obszarze gruczołu krokowego.
W radykalnej radioterapii konwencjonalnej raka gruczołu krokowego stosowane są dawki całkowite rzędu 70 Gy. Wartość tę wielu autorów wymienia jako górną granicę bezpieczeństwa ze względu na ryzyko powikłań popromiennych ze strony tkanek zdrowych, znajdujących się w obszarze napromienianym [1,2,3]. Jednak wyniki przeprowadzonych analiz klinicznych wskazują na celowość podania wyższej (niż w terapii konwencjonalnej) dawki całkowitej dla poprawy miejscowego wyleczenia, zwłaszcza u pacjentów obarczonych niekorzystnymi czynnikami rokowniczymi [1,4,5,6].
Kupelian dokonał retrospektywnej analizy wyników leczenia 1041 chorych na raka prostaty w stopniu zaawansowania od T1 do T3 poddanych radykalnej radioterapii [7]. Jako kryterium oceny leczenia przyjęto wskaźnik przeżycia bez biochemicznych oznak nawrotu (bRFS - biochemical relapse-free survival). Za nawrót uznawano trzy kolejne wzrosty stężenia PSA w stosunku do najniższego stężenia oznaczanego po zakończeniu leczenia. W trakcie pięcioletnich obserwacji w grupie chorych napromienianych dawką całkowitą 72 Gy (lub więcej), bRFS wynosiło 87%, podczas gdy przy zastosowaniu dawek poniżej 72 Gy - jedynie 55% (p<0,001). Według innych autorów dawki całkowite, konieczne do wyleczenia raka prostaty, to 76 Gy lub więcej [1,8,9].
Lawton i Smit opublikowali niezależnie swoje wieloletnie doświadczenia w obserwacji chorych po radioterapii raka stercza [10,11]. Wyniki ich analizy są podobne: napromienianie prostaty w sposób konwencjonalny do dawki całkowitej powyżej 70 Gy powoduje znamienny wzrost ryzyka późnych powikłań popromiennych ze strony odbytnicy i pęcherza moczowego.
Przeanalizowano także wpływ techniki radioterapii na ryzyko powikłań popromiennych. Dearnaley ocenił tolerancję radioterapii (technika konwencjonalna versus konformalna) w grupie 225 mężczyzn chorych na raka stercza, leczonych z energią promienistą do łącznej dawki całkowitej 64 Gy [12]. W grupie leczonej techniką konformalną stwierdzono znamiennie niższe ryzyko powikłań popromiennych ze strony odbytnicy niż w grupie leczonej konwencjonalnie. Natomiast Zelefsky w grupie 743 chorych na raka prostaty stercza przeanalizował tolerancję radioterapii konformalnej podawanej w czterech dawkach całkowitych: 64,8 Gy, 70,2 Gy, 75,6 Gy i 81 Gy [13]. Dawki całkowite większe lub równe 75,6 Gy wiązały się z większym ryzykiem powikłań popromiennych ze strony odbytnicy i pęcherza moczowego.
W dostępnej literaturze przedmiotu można znaleźć wiele publikacji dotyczących IMRT. Zdecydowana większość to publikacje analizujące IMRT od strony technicznej bądź dozymetrycznej lub kazuistyczne opisy możliwości zastosowania tej techniki w nietypowych sytuacjach klinicznych. Tematem pozostałych jest ocena skuteczności i tolerancji IMRT przeprowadzona najczęściej w toku badań klinicznych, i to na małych liczbowo grupach chorych. Stosunkowo niewielka liczba znaczących prac klinicznych wynika z dość krótkiego czasu, jaki upłynął od wprowadzenia IMRT do praktyki klinicznej, a rak stercza wymaga wieloletniego czasu obserwacji po leczeniu.
Rolę IMRT w leczeniu raka gruczołu krokowego - w porównaniu z technikami wcześniejszymi - można rozpatrywać pod kilkoma aspektami:
1. Zapewnienie korzystniejszej ochrony tkanek zdrowych.
2. Bezpieczniejsze podwyższenie (eskalację) dawki promieniowania w obszarze gruczołu krokowego.
3. Poszerzenie wskazań do leczenia promieniami i stworzenie nowych schematów w zakresie frakcjonowania dawki.
Ad 1. Ochrona tkanek zdrowych
Jedno z pierwszych badań klinicznych, oceniających znaczenie IMRT w procesie leczenia raka prostaty, pochodzi z Memorial Sloan Kettering Cancer Center w Nowym Jorku [14]. W pracy porównano wyniki leczenia 61 pacjentów poddanych radioterapii konformalnej oraz 171 pacjentów poddanych IMRT. W obu grupach podawano jednakowe dawki całkowite wynoszące 81 Gy. Analiza toksyczności prowadzonego leczenia wykazała, że zastosowanie IMRT wiązało się z mniejszym ryzykiem powikłań w obszarze układu moczowo-płciowego w porównaniu z grupą leczoną konformalnie. Zależność ta nie była jednak znamienna statystycznie. Zastosowanie IMRT sprzyjało natomiast statystycznie znamiennemu zmniejszeniu ryzyka powikłań dotyczących przewodu pokarmowego. Dwuletnie aktualizowane ryzyko krwawień z odbytnicy wyniosło 2% dla IMRT i 10% dla CRT.
Znamienne zmniejszenie ryzyka ostrych powikłań ze strony dolnego odcinka przewodu pokarmowego i układu moczowo-płciowego przy zastosowaniu IMRT w porównaniu z techniką konwencjonalną i radioterapią konformalną potwierdziły także kolejne badania [15,16]. Teh i wsp. przeprowadzili ponadto szczegółową analizę przebiegu odczynu popromiennego u chorych na raka gruczołu krokowego poddanych IMRT [17]. Wykazali, że większość powikłań w układzie moczowo-płciowym jest związana z toksycznym działaniem promieniowania na stercz i cewkę moczową, a w mniejszym stopniu na pęcherz moczowy. Ochrona cewki moczowej przy napromienianiu całego gruczołu krokowego to potencjalne wskazanie do zastosowania IMRT.
IMRT nie spowodowała również zaburzeń funkcji seksualnych u pacjentów poddanych radioterapii z powodu raka stercza. Aspekt ten stał się przedmiotem pracy Chao i wsp., w której badano 194 chorych, leczonych IMRT do dawki całkowitej 70-78 Gy [18].
Ad 2. Podwyższenie dawki całkowitej
Standardowym postępowaniem w przypadku radioterapii raka stercza jest napromienianie całej objętości gruczołu krokowego. Korzyści z zastosowania IMRT w zakresie ochrony narządów krytycznych zachęciły radioterapeutów do eskalowania dawki całkowitej w obszarze stercza. U podstaw takiego postępowania są oczekiwania zwiększania szansy miejscowego wyleczenia chorego na raka stercza przy zwiększaniu dawki całkowitej. Taką zależność potwierdzono w dwu klinicznych badaniach amerykańskich. Pollack i wsp. randomizował chorych na raka prostaty poddanych IMRT do dwu grup dawek całkowitych 70 Gy i 78 Gy [19]. Różnica 8 Gy spowodowała znaczący wzrost przeżycia bez nawrotu choroby, ale jednocześnie wzrósł odsetek powikłań popromiennych. Zelefsky i wsp. eskalowali dawkę całkowitą do 81 Gy, a później 86,4 Gy [20]. Wczesne wyniki skuteczności, jak i tolerancji IMRT w analizowanych grupach chorych, określono jako zachęcające i badanie jest kontynuowane. W obu przytoczonych powyżej pracach autorzy zwracają uwagę na konieczność wydłużenia czasu obserwacji po leczeniu.
Ad 3. Poszerzenie wskazań do leczenia promieniami i stworzenie nowych schematów w zakresie frakcjonowania dawki
IMRT umożliwiła zastosowanie radioterapii w sytuacjach klinicznych, w których leczenie promieniami było dotychczas obarczone zbyt dużym ryzykiem powikłań bądź wręcz niemożliwe. Dotyczy to chorych z obustronnymi metalowymi protezami stawów biodrowych lub wcześniej leczonych energią promienistą w obszarze miednicy [21]. Do tej pory byli oni zazwyczaj wykluczani z radioterapii. IMRT jest wykorzystywana także do selektywnego podwyższenia dawki całkowitej w wyodrębnionym obszarze w sterczu. Xia i wsp. opisali przypadek wykorzystania IMRT do leczenia chorego na raka gruczołu krokowego; rak w badaniach obrazowych (tomografia rezonansu magnetycznego wraz z spektroskopią) manifestował się dwiema zmianami stwierdzanymi w gruczole [22]. Plan leczenia obejmował napromienianie całej prostaty dawką frakcyjną 1,8 Gy do dawki całkowitej minimum 75,6 Gy z jednoczesnym napromienianiem wyróżnionych zmian w gruczole dawką frakcyjną 2,14 Gy do dawki całkowitej minimum 90 Gy. Podobną metodę wykorzystali w swej pracy Pickett i wsp., ale całą prostatę napromieniano dawką frakcyjną 1,8 Gy do dawki całkowitej powyżej 73,8 Gy, i równocześnie zmianę wewnątrz prostaty dawką frakcyjną 2,25 Gy do dawki całkowitej 90 Gy [23].
Możliwości IMRT wykorzystano także do zmiany schematów frakcjonowania. W większości opublikowanych prac dotyczących IMRT stosowane są dawki frakcyjne 1,8 Gy lub 2 Gy, a podwyższenie dawki całkowitej wynika ze zwiększenia ilości frakcji przy zachowaniu dawki frakcyjnej. Alternatywną metodę eskalacji dawki zaproponowali Mohan i wsp. [24] oraz Kupelian i wsp. [25], podając w obu publikacjach 2,5 Gy do dawki całkowitej 70 Gy, a także Amer i wsp. [26], stosujący dawkę frakcyjną 3 Gy do dawki całkowitej 60 Gy. Według przytoczonych badaczy zmiana schematu frakcjonowania nie wpływa na wzrost powikłań leczenia, natomiast wydatnie skraca całkowity czas leczenia. Stwierdzenie jednoznacznej poprawy wyników leczenia wymaga jednak dłuższego okresu obserwacji.
Wnioski
Technika radioterapii, wykorzystująca modulację intensywności wiązki, otworzyła zupełnie nowy rozdział w radioterapii i zapewne nie wszystkie jej zalety są do dziś poznane i wykorzystywane. Dzięki bezpiecznemu podwyższaniu dawki całkowitej w obszarze gruczołu krokowego oraz tolerancji IMRT w zakresie powikłań popromiennych, wstępne dane oceniające skuteczność IMRT są zachęcające, aczkolwiek nie upoważniają do ostatecznej weryfikacji dotychczasowego postępowania terapeutycznego. Nowością w radioterapii, którą umożliwiła IMRT, jest bardzo precyzyjne modelowanie rozkładu dawki, zależnie od kształtu obszaru do napromieniania, i możliwość jednoczesnego napromieniania wybranych obszarów wewnątrz prostaty stercza różnymi dawkami frakcyjnymi.