Terug

De MR Linac: ontwikkeling en mogelijke impact
Redactie MT-Integraal

07 september 2015

(Laatst aangepast: 22-07-2016)

De MR Linac: ontwikkeling en mogelijke impact

Publicaties

Dit artikel is gebaseerd op een presentatie die de auteur  deze zomer gegeven heeft op het AAPM congres in Anaheim. Op de AAPM-bijeenkomst was de opkomst van het gebruik van MRI in de radiotherapie duidelijk zichtbaar. Voor het eerst was er een volledige track gereserveerd voor dit onderwerp. In deze track werd zowel de ontwikkeling van MRI voor treatment planning als MRI voor het sturen van de actuele behandeling, zoals de ontwikkeling van MRI-versnellers, behandeld.

Vooruitgang

Het is duidelijk dat de radiotherapie de laatste twintig jaar een enorme kwaliteitsslag heeft gemaakt. Begin 90'er jaren werkten we nog met rechthoekige velden, terwijl er nu gewerkt wordt met intensiteitsgemoduleerde radiotherapie (IMRT) en cone beam CT positieverificatie op alle toestellen. Hierdoor worden voor die tumorlocaties waar goede positieverificatie en tumorafbakening mogelijk is, zeer goede klinische resultaten behaald, denk aan de behandeling van perifere longtumoren en prostaattumoren. Voor deze tumoren zien we een betere lokale controle en minder toxiciteit. Voor deze tumorlocaties ontwikkelt radiotherapie zich als een minimaal invasief alternatief voor chirurgie. Toch is deze ontwikkeling voor de meeste tumoren nog niet haalbaar. De meeste tumoren zijn slecht afbeeldbaar in het treatment planningsproces en worden niet afgebeeld op cone beam CT (figuur 1). Dit geeft zoveel onzekerheid in het behandelproces, dat we nog steeds grote velden gebruiken met relatief lage doseringen. Hierdoor zien we een te lage tumorcontrole, terwijl toch veel toxiciteit optreedt. De gewenste situatie is dat we precies 'zien wat we behandelen' en wel op het moment van de actuele behandeling. Pas als we zekerheid krijgen in het behandelproces, kunnen we de gezonde structuren sparen en durven we de dosis aan te passen aan wat nodig is om de tumor onder controle te krijgen. Denk hierbij aan de behandeling van  tumoren van de slokdarm, pancreas, lever, rectum, nier, blaas, colon, etc.

MRI

MRI heeft de laatste jaren een enorme ontwikkeling doorgemaakt, multi-kanaals spoelsystemen worden de standaard en speciale sequenties worden ontwikkeld voor bewegende structuren. Figuur 2 geeft de geoptimaliseerde sequentie voor de visualisatie van slokdarmtumoren. Figuur 3 laat zien hoe we een bewegende lever kunnen volgen in real time, door een combinatie van een één-dimensionale navigator met twee-dimensionale anatomiebeelden. Om deze beeldkwaliteit beschikbaar te maken tijdens de actuele behandeling is de integratie nodig van een diagnostische kwaliteit MRI met een lineaire versneller. Sinds november 1999 wordt in Utrecht gewerkt om dit concept mogelijk te maken, sinds 2009 draait het prototype MRI-versnellersysteem en hebben Elekta en Philips de stap genomen om een commerciële versie van dit systeem te maken. Figuur 4a schetst het ontwerp en toont het eerste prototype (4b). Figuur 5 geeft aan hoe het huidige systeem er uitziet. Het klinische systeem zal gebaseerd zijn op een Philips 70 cm bore Ingenia MRI gecombineerd met een Elekta lineaire versneller met volledige IMRT capaciteit. Omdat de versneller achter de façade van de Faraday kooi zit, ziet de patiënt alleen de MRI. Zowel op de website van ons 'Center for Image Sciences' (CIS), als in verschillende artikelen wordt ons systeem uitvoerig beschreven. De details van het ontwerp blijven hier buiten beschouwing. Wel worden behandeld de mogelijkheden die het systeem biedt.

Figuur 1 Cone-beam CT versus MRI. Vergelijking van de beeldkwaliteit voor de afbeelding van rectum tumoren

Figuur 2Geoptimaliseerde beeldkwaliteit voor slokdarmtumor, (a) en (b) sagittale en transversale MRI, (c) geeft de locatie van de navigator aan voor de compensatie van de ademhalingsbeweging.

Figuur 3Voorbeeld real time imaging van de lever. Combinatie van een 4Hz 2D MRI met een 50 Hz 1-D navigator. De combinatie geeft de real-time locatie van de leverstructuren op een tijdsschaal van 50Hz.

Figuur 4'Artist impression' van de MRI versneller en figuur 4b het eerste prototype

Kwaliteit

De MRI-versneller biedt diagnostische kwaliteit MR tijdens de actuele radiotherapiesessie. Deze kwaliteit is ook nog eens geoptimaliseerd voor de speciale radiotherapiebehoeftes, zo worden tumoren real-time gevolgd zodat de stralingsbundel ook real-time aangepast kan worden aan de exacte locatie van de tumor. Het zal duidelijk zijn dat als we echt zien wat we bestralen, veel van de technieken die op dit moment gebruikt worden, niet meer acceptabel zijn. Er is bij voorbeeld geen enkele rationale om schade toe te brengen aan de slokdarm als een mediastinale metastase bestraald moet worden. Het voorkomen van schade aan gezonde structuren staat bovenaan de toepassing van de MRI-versneller. Echter, indien we schade kunnen voorkomen, dan kunnen we misschien ook de therapeutische ruimte gebruiken om doseringen aan te passen, denk bij voorbeeld aan de behandeling van slokdarmtumoren of rectumtumoren waar de solide tumor (GTV) een extra dosis nodig heeft. Het GTV krijgt momenteel een te lage dosis om een goede locale respons te garanderen. Of deze locaties een tumor boost tolereren, zal echter uitgezocht moeten worden. 'Zien wat je bestraalt' opent een veelheid aan vragen over hoe we nu echt moeten doseren. Ligt de focus van de huidige kennis nog vooral op het veilig fractioneren van grote velden, we gaan nu naar het nauwkeurig sturen van heterogene dosisverdelingen.

Het zal duidelijk zijn dat de huidige manier van het bepalen van het behandelplan voor de bestralingsserie hierdoor achterhaald is. Het gedurende vijf of zes weken uitvoeren van een vast bestralingsplan gebaseerd op een snapshot van de anatomie met beperkte positieverificatie, biedt niet de optimale behandeling. Indien we behandelen met de MRI-versneller, wordt voor elke fractie een nieuw plan gemaakt, gebruikmakend van de actuele anatomie. Dit plan wordt ook geoptimaliseerd voor de actuele situatie. We verwachten zelfs dat dit tot gevolg zal hebben dat de radiotherapeut zal gaan interveniëren, men zal een niet optimale anatomie niet meer accepteren en ingrijpen om die anatomie te optimaliseren. Denk hier bijvoorbeeld aan het legen van het rectum voor een prostaat behandeling.

Bovenstaande houdt ook in dat alle processen rondom de behandeling zullen veranderen. Omdat we de behandeling nu beter kunnen sturen, wordt de afbakening van de tumor en het gezonde weefsel nog belangrijker. Tijdens het simulatieproces zal met meerdere MRI's, ondersteund met CT's, PET's en SPECT’s, uitgezocht worden hoe een anatomie visualiseert en hoe deze optimaal behandeld kan worden. Tijdens de actuele behandeling worden nieuwe MRI's gemaakt en wordt de situatie opnieuw beoordeeld, vervolgens wordt het plan geoptimaliseerd en wordt onder continue beeldgeleiding de dosis gegeven. We verwachten dat er veel meer gehypofractioneerd gaat worden en dat de behandelingen dus meer gaan lijken op beeldgestuurde interventies.

 

Verwachting

De MRI-versneller zal zo een enorme boost gaan geven aan de verdere ontwikkeling van de radiotherapie. De verwachting is dat we over tien jaar een heel andere radiotherapie hebben dan nu. Het zal niet meer getolereerd worden dat gezonde structuren onnodig bestraald worden. Ik vind het enorm stimulerend om te zien hoe in Amerika deze MRI-gestuurde radiotherapie opgepakt wordt en met wat voor een inzet deze nieuwe vorm van radiotherapie daar ontwikkeld wordt. Utrecht is nog steeds leidend in dit wereldwijde proces. Om de introductie van MRI in de oncologische behandeling vorm te geven, is in Utrecht het Centrum voor Beeldgestuurde Oncologische Interventies opgericht, dit centrum is onderdeel van het CIS. Essentieel is namelijk de nauwe samenwerking tussen radiotherapie en radiologie, beide specialisaties zijn nodig om de voortgang in dit nieuwe gebied te garanderen. Een entree tot de literatuur kan gevonden worden via onze CIS site.

Toon alle referenties

Auteur