Een MR-Linac is een veelbelovende ontwikkeling binnen de radiotherapie voor de behandeling van kanker. Het is een combinatie van een MRI (beeldvormend systeem) met een linac (lineaire versneller/ bestralingsapparaat). Door deze combinatie is het mogelijk om direct voorafgaand aan en tijdens de bestraling MRI-beelden te maken van de tumor en het omliggende weefsel. De behandeling kan daarmee dagelijks en tegenwoordig zelfs real-time worden aangepast aan veranderingen in de ligging van de tumor en/of de organen eromheen, bijvoorbeeld door bewegingen. Daarmee wordt het mogelijk een tumor preciezer te bestralen en het omliggende gezonde weefsel zoveel mogelijk te sparen. Dit kan leiden tot minder bijwerkingen van de bestraling.
Dit artikel gaat in op de opbouw en werking van de Elekta Unity MR-Linac, met name op de verschillen met een conventionele CBCT-versneller. Verder is beschreven wat de voorbereidende verbouwing en de implementatie van een dergelijk systeem behelzen voor een radiotherapieafdeling. In een volgend artikel zal dieper worden ingegaan op de indicaties.
Voor de lezers die niet vertrouwd zijn met een MR of CBCT-Linac, is aan het einde van het artikel een aantal links opgenomen om de werking van een CBCT en MR-Linac verder toe te lichten.
Auteurs: Hendrik Piersma, Luc Bos, Ellen Brunenberg, Kathrin Surmann.
Kenmerken Elekta MR-Linac
Onderstaande afbeelding geeft een indruk van de opbouw van de Elekta MR-Linac.
Het MRI-gedeelte van de Elekta Unity beschikt over een “standaard” 1.5 T diagnostische Philips MR-scanner waarbij de spoelen zijn gescheiden zodat er een opening is waar doorheen kan worden gestraald. In principe zijn dezelfde imaging technieken mogelijk als op een diagnostische scanner, alleen de specificaties van de gradiëntspoelen zijn iets beperkter. Om deze MRI is een linac “gevouwen”, dat wil zeggen een korte rechtopstaande buis met de rest van de componenten verdeeld over de ringvormige gantry. Het gaat om een 7 MV FFF (flattening filter free) buis met een dose rate van ongeveer 400 ME/min in het isocentrum. Er is een EPID (MV beeldvorming) paneel voor QA (quality assurance ofwel kwaliteitsborging) doeleinden. De MLC (multileaf collimator) is vergelijkbaar met die van een CBCT-versneller van Elekta, echter vanwege de grotere afstand tot het isocentrum projecteren de leafs breder in het isocentrum (7 mm in plaats van 5 mm). De gantry beschikt over slipring technologie en kan daarmee onbeperkt roteren. Verder is door de gesloten configuratie een snellere rotatie mogelijk. De magnetische en elektrische velden van de MRI en linac zijn ontkoppeld: de kooi van Faraday (meegeleverd) schermt het E-veld af. Voor afscherming van het B-veld (magneetveld) is ingenieus gezorgd door de kooi rondom de MRI-scanner zo vorm te geven dat er een donutvormige regio ontstaat waarin het B-veld zeer laag is. In deze donut is de versneller geplaatst. Bestralen en imaging is hierdoor gelijktijdig mogelijk zonder dat dit elkaar beïnvloedt.
De bestralingstechniek is momenteel beperkt tot IMRT (intensity-modulated radiotherapy), ofwel bestralingsbundels vanuit verschillende van tevoren bepaalde hoeken (vaak 7 tot 15) die kunnen variëren in intensiteit. VMAT (volumetric-modulated arc therapy, hierbij wordt in een ronddraaiende beweging de bestralingsdosis afgegeven) is technisch mogelijk maar nog niet uitontwikkeld. Software voor gating, tracking en correcties van verplaatsingen tijdens de behandeling is sinds kort klinisch beschikbaar en wordt momenteel uitgerold over de centra die beschikken over een Elekta Unity MR-Linac. De fotonen bundel maakt in de patiënt elektronen vrij. Deze worden afgebogen in het magneetveld van de MRI. Het planningsysteem (Monaco) modelleert dus naast de standaard foton- en elektroninteracties ook de afbuiging van de elektronen in het magneetveld. Dit zorgt ook voor andere effecten:
- het electron return effect: een elektron dat het lichaam verlaat kan door afbuiging opnieuw de patiënt in gaan waardoor de huiddosis wordt verhoogd;
- het electron streaming effect: elektronen beschrijven een spiraalvormige baan rond magnetische veldlijnen en leveren dosis op afstand van het bestraalde gebied (bijvoorbeeld de kin bij een thorax bestraling). Deze ongewenste dosis kan worden voorkomen door opbouw op het te beschermen gebied te plaatsen.
Een MR-Linac heeft voor- en nadelen ten opzichte van een CBCT-Linac. Voordelen zijn: meer contrast in beeldvorming van zachte weefsels die met CBCT-beeldvorming lastiger te onderscheiden zijn, mogelijkheden tot functionele beeldvorming (bijvoorbeeld diffusie-gewogen MRI), real-time imaging tijdens de bestraling en de mogelijkheden het plan dan aan te passen. Nadelen zijn: langere behandelduur (langere scantijd, lager dosistempo, nog geen AI om het adaptieve proces te versnellen), geen VMAT mogelijk, hogere kosten, MR-veiligheid.
Bouw en installatie
Voor de installatie van een MR-Linac is nauwe samenwerking noodzakelijk tussen afdeling Bouw van het ziekenhuis en de leverancier via projectleiders. De MR-Linac van fabrikant Elekta is in zijn geheel, inclusief de kooi van Faraday en de afwerking van de bunker, een CE-gemarkeerde installatie en kent daardoor ook zeer specifieke eisen aan bouw en inrichting, waarbij afwijkingen nauwelijks toegestaan zijn. Er wordt gebruikgemaakt van een zeer gedetailleerd 3D coördinatiemodel [1]. Leverancier enerzijds, ziekenhuis en installateurs anderzijds leveren 3D informatie van de installatie aan zodat voor iedereen duidelijk is wat de status is en of er voldaan wordt aan de strenge bouweisen.
De aanpassingen bij een bestaande bunker om een MR-Linac in te huizen zijn ingrijpend. Daarbij worden ruime hoeveelheden beton uit de bunker verwijderd en opnieuw geplaatst. Een dergelijk goed gepland bouwproject kan zeker 6 maanden duren.
Afscherming
Een lineaire versneller wordt geplaatst in een betonnen bunker om opgewekte ioniserende straling die nodig is voor de radiotherapie vooral binnen te houden.
Een MRI heeft een eigen afscherming nodig, maar dan voor de radiofrequente elektromagnetische straling (RF). Een sterke RF bron wordt gebruikt om het MRI signaal te verkrijgen uit de patiënt die nodig is voor het maken van een afbeelding. Deze straling is niet schadelijk voor biologisch weefsel maar kan voor veel storing zorgen op medische- en communicatieapparatuur in de omgeving. Afscherming wordt verkregen door aan de binnenzijde van de bunker een kooi van Faraday te plaatsen. In praktijk betekent dit dat de binnenzijde van de bunker wordt bekleed met geleidend, niet-magnetiseerbaar materiaal, zoals aluminium of koper.
Een MRI is tevens uitgerust met een zeer sterke permanente magneet. Dit kan een risico zijn voor mensen met passieve en actieve implantaten (bijvoorbeeld pacemaker) in de omgeving. Het permanent magneetveld trekt zich weinig aan van beton of een kooi van Faraday. Daarom zijn de bouwvoorschriften van de MR-Linac zo opgesteld dat de veiligheidszone voor het permanent magnetisch veld direct begint aan de buitenzijde van de bunker. Binnen de bunker bestaat er een streng screeningsbeleid voor mensen met passieve en actieve implantaten.
Veiligheid
Het is van groot belang dat alle partijen die zich rond de bouwplaats begeven bekend zijn met de veiligheidsregels van het ziekenhuis en de mogelijke gevaren en risico’s kennen die het werken in de buurt van radiotherapie en MRI met zich meebrengt. Voor hen worden speciale informatie en scholingsbijeenkomsten georganiseerd.
Implementatietraject
Zowel het MR-Linac systeem (met de eerste MRI-scanner op de afdeling) als de adaptieve werkwijze (met planaanpassingen terwijl de patiënt op tafel ligt) waren helemaal nieuw voor onze afdelingen. Om het invoeren van zo’n grote technologische innovatie te laten slagen, zowel qua resultaten, qua tijdslijn als qua draaglast van het personeel, is het belangrijk om van te voren een implementatieplan op te stellen en in de business case ook rekening te houden met de implementatiefase [2].
In ons implementatieplan was er niet alleen aandacht voor projectdoelen, tijdslijnen, resources, en training, maar ook voor het betrekken van en communicatie met 1) de eindgebruikers binnen de afdeling en 2) stakeholders zoals de ICT-afdeling, radiologie-afdeling en de oncologische partners in huis. Om de verschillende disciplines zo goed mogelijk te betrekken zijn er multidisciplinaire werkgroepen opgezet voor de implementatiefase. Er was per doelgebied een klinische werkgroep die volgens een checklist alle stappen van de workflow voorbereidde. Verder gingen er teams aan de slag op onder andere fysisch-technisch gebied (acceptatie, commissioning en QA van zowel toestel als planningssysteem), ICT, logistiek (o.a. personele planning en training), en onderzoek.
Ook door de leverancier werd de implementatieperiode intensief begeleid. Er werd ca. 10 maanden voor de go-live gestart met een site visit om de implementatie toe te lichten en er was later in het traject nog een site visit om de trainingsbehoefte te bepalen. De periode van voorbereidingen werd afgesloten met een uitgebreid blok trainingen en workflow tests en tot slot het gezamenlijk afvinken van de zogenaamde “clinical readiness checklist”.
Na de go-live van de MR-Linac zijn de genoemde werkgroepen voor het grootste deel weer ontmanteld. Er worden nog drie periodieke multidisciplinaire werkoverleggen gevoerd door betrokkenen bij de MR-Linac, grofweg op operationeel, tactisch en strategisch niveau. Verder is er een werkgroep MR-veiligheid ingericht om ook dat (voor de afdeling nieuwe) aspect af te dekken.
Naast alle interne inspanningen is er ook een regionaal samenwerkingsnetwerk opgezet, met radiotherapiecentra en -afdelingen geïnteresseerd in adaptieve radiotherapie (breder dan alleen afdelingen met MR-Linac). In eerste instantie met als doel om gezamenlijk klinische protocollen op te stellen en studies te starten, maar als spin-off is hier ook veel overleg over andere zaken uit voortgekomen, waaronder meetings onder MBB’ers (medisch beeldvorming- en bestralingsdeskundige) en klinisch fysici verantwoordelijk voor treatment planning voor de MR-Linac en een (nog steeds voortdurende) periodieke afspraak tussen de projectleiders van de implementatietrajecten om ervaringen uit te wisselen.
Referenties
- [1] BIM coordinatie, https://www.bimcollab.com/nl/kennisbank/blog/wat-is-bim-coordinatie/.
- [2] Jacobs et al. Radiotherapy and Oncology 167 (2022) 14-24, https://doi-org.proxy-ub.rug.nl/10.1016/j.radonc.2021.12.007.
