Ultrahipofrakcjonowana radioterapia we wczesnym lewostronnym raku piersi – personalizacja technik planowania i napromieniania

Krzystyniak, Agnieszka; Topczewska, Joanna; Papok, Vitali; Rożkowska, Ewa; Maksim, Rafał; Łukasik, Jakub; Babińska, Agnieszka; Bielecki, Adrian; Kozłowska, Anna; Filipowski, Tomasz

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ultrahipofrakcjonowana radioterapia we wczesnym lewostronnym raku piersi – personalizacja technik planowania i napromieniania

Autorzy

Krzystyniak Agnieszka , Topczewska Joanna , Papok Vitali , Rożkowska Ewa , Maksim Rafał , Łukasik Jakub , Babińska Agnieszka , Bielecki Adrian , Kozłowska Anna , Filipowski Tomasz

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Ultra-hypofractionated radiotherapy in early left-sided breast cancer – personalization of planning and irradiation techniques

Języki publikacji

Abstrakty

Rak piersi jest najczęściej występującym nowotworem u kobiet, zarówno w Polsce, jak i na świecie. Radioterapia we wczesnym raku piersi odgrywa istotną rolę w procesie leczenia onkologicznego. Celem niniejszej pracy jest analiza porównawcza rozkładu dawki w obszarach tarczowych i narządach krytycznych (OAR, ang. Organ At Risk) w procesie leczenia wczesnego lewostronnego raka piersi w schemacie ultrahipofrakcjonowanej radioterapii (26 Gy w 5 frakcjach) w zależności od zastosowanej techniki napromieniania oraz sposobu realizacji napromieniania: na swobodnym oddechu (FB, ang. Free Breathing) lub głębokim wstrzymanym wdechu (DIBH, ang. Deep Inspiration Breath Hold ). Analizę porównawczą rozkładu dawki, w zależności od realizacji na głębokim wstrzymanym wdechu i swobodnym oddechu, przeprowadzono na grupie 70 pacjentek – 62 na DIBH, 8 na FB – napromienianych techniką dynamiczną VMAT (ang. Volumetric Modulated Arc Therapy) w Białostockim Centrum Onkologii. W celu porównania różnych technik planowania pod kątem otrzymanych dawek w OAR i obszarze tarczowym, jednorodności oraz konformalności, losowo wybrano 10 pacjentek spośród 62, realizowanych na DIBH i napromienianych techniką VMAT-A (4 wiązki łukowe: 190°-250°, kolimator: 0°-5° i 85°-90°) lub VMAT-B (naprzeciwległe 4 wiązki łukowe: 60°-75°, kolimator: 0°-5° i 85°-90°). Każdej pacjentce wykonano 3 plany leczenia technikami: 3D-CRT (ang. 3D Conformal Radiation Therapy; 2-4 wiązki tangencjalne z zastosowaniem klinów), VMAT-A oraz VMAT-B. Porównanie rozkładu dawek wykazuje zmniejszenie dawek we wszystkich narządach krytycznych przy realizacji radioterapii z zastosowaniem bramkowania oddechowego, uzyskując jednocześnie zalecane parametry w obszarze tarczowym. Znamienne statystycznie różnice wykazano w sercu oraz przedniej zstępującej gałęzi lewej tętnicy wieńcowej (LAD, ang. left anterior descending coronary artery). W LAD dla DIBH i FB uzyskano odpowiednio dawki maksymalne (Dmax) i średnie (Dśrednia): (5,11 ± 3,35) Gy vs (9,83 ± 4,26) Gy oraz (2,04 ± 0,57) Gy vs (3,01 ± 0,95) Gy. W sercu natomiast największe różnice odnotowano przy Dmax, wynoszących (7,24 ± 4,38) Gy dla DIBH oraz (12,90 ± 4,58) Gy dla FB, oraz przy objętościach V1,5Gy wynoszących (15,45 ± 7,65)% dla DIBH i (25,62 ± 3,57)% dla FB. Analiza porównawcza różnych technik planowania radioterapii wykazała, że zastosowanie technik dynamicznych umożliwia uzyskanie wyższej konformalności i jednorodności rozkładu dawki w obszarze tarczowym aniżeli w planach z wykorzystaniem wiązek statycznych (p < 0,05). W planach VMAT-A i VMAT-B uzyskano mniejsze dawki maksymalne w sercu oraz LAD w porównaniu z planami 3D-CRT. Natomiast w planach 3D-CRT obserwowano statystycznie znamienne ograniczenie objętości niskich dawek w sercu (V1,5Gy), płucu lewym (V4Gy) i płucu prawym (V2,5Gy). Realizacja napromieniania na DIBH oraz wykorzystanie technik dynamicznych pozwala uzyskać optymalny rozkład dawki w obszarach tarczowych przy jednoczesnym zaoszczędzeniu narządów krytycznych. Ultrahipofrakcjonowana radioterapia we wczesnym lewostronnym raku piersi z zastosowaniem technik dynamicznych i DIBH jest dobrą opcją terapeutyczną w przeciążonych ośrodkach onkologicznych.

Breast cancer is the most common cancer among women, both in Poland and worldwide. Radiotherapy in early breast cancer plays an important role in the oncological treatment process. The aim of this study is a comparative analysis of dose distribution in the target areas and organs at risk (OAR) in the treatment of early left-sided breast cancer in an ultra-hypofractionated radiotherapy regimen (26 Gy in 5 fractions) depending on the treatment planning technique and delivery technique: on free breathing (FB) or deep inspiration breath hold (DIBH). A comparative analysis of dose distribution, depending on delivery on deep hold inspiration and free breathing, was performed on a group of 70 patients – 62 on DIBH, 8 on FB - irradiated with the dynamic technique VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) at the Bialystok Oncology Centre. In order to compare the different planning techniques in terms of received doses in the OARs and target volume, homogeneity and conformality, 10 patients were randomly selected out of 62, performed on DIBH and irradiated with VMAT-A (4 arc beams: 190°-250°, collimator: 0°-5° and 85°-90°) or VMAT-B (opposite 4 arc beams: 60°-75°, collimator: 0°-5° and 85°-90°). Each of selected patients received 3 treatment plans with the techniques: 3D-CRT (3D Conformal Radiation Therapy; 2-4 tangential beams with wedges), VMAT-A and VMATB. A comparison of dose distribution shows dose reductions in all organs at risk when implementing radiotherapy with respiratory gating, while achieving the recommended parameters in the target volume. Statistically significant differences are shown in the heart and left anterior descending coronary artery (LAD). In the LAD, maximum and mean doses were obtained for DIBH and FB, respectively: (5.11 ± 3.35) Gy vs (9.83 ± 4.26) Gy and (2.04 ± 0.57) Gy vs (3.01 ± 0.95) Gy. In the heart, on the other hand, the greatest differences were observed at Dmax of (7.24 ± 4.38) Gy for DIBH and (12.90 ± 4.58) Gy for FB, and at V1.5Gy volumes of (15.45 ± 7.65) % for DIBH and (25.62 ± 3.57) % for FB. A comparative analysis of different radiotherapy planning techniques showed that the use of dynamic techniques allows higher conformality and homogeneity of dose distribution in the target volume than in static beam plans (p<0.05). In VMAT-A and VMATB plans, lower maximum doses were obtained in the heart and LAD compared to 3D-CRT plans. In contrast, statistically significant reductions in low-dose volumes were observed in the heart (V1.5Gy), left lung (V4Gy) and right lung (V2.5Gy) in the 3D-CRT plans. The implementation of irradiation on the DIBH and the use of dynamic techniques allows optimal dose distribution to be achieved in the target volume while sparing critical organs. Ultra-hypofractionated radiotherapy in early left-sided breast cancer using dynamic techniques and DIBH is a good therapeutic option in overloaded oncology centers.

Słowa kluczowe

radioterapia nowotwór piersi 3D-CRT VMAT FAST-Forward ultrahipofrakcjonacja radioterapia na głębokim wstrzymanym wdechu DIBH radioterapia na swobodnym oddechu FB

adiotherapy breast cancer 3D-CRT VMAT FAST Forward ultra-hypofractionation radiotherapy on deep inspiration breath hold DIBH radiotherapy on free breathing FB

Wydawca

Indygo Zahir Media

Czasopismo

Inżynier i Fizyk Medyczny

Rocznik

2024

Tom

Vol. 13, nr 5

Strony

525--535

Opis fizyczny

Bibliogr. 42 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krzystyniak Agnieszka

akrzystyniak@onkologia.bialystok.pl

Zakład Fizyki Medycznej – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Topczewska Joanna

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Papok Vitali

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Rożkowska Ewa

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Maksim Rafał

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Łukasik Jakub

Zakład Fizyki Medycznej – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Babińska Agnieszka

Zakład Fizyki Medycznej – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Bielecki Adrian

Zakład Fizyki Medycznej – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Kozłowska Anna

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

autor

Filipowski Tomasz

Zakład Radioterapii – Białostockie Centrum Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Ogrodowa 12, 15-369 Białystok

Bibliografia

1. F. Bray, J. Ferlay, I. Soerjomataram, R.L. Siegel, L.A. Torre, A. Jemal: Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries, CA Cancer J Clin, 68(6), 2018, 394-424.
2. C. Shah, Z. Al-Hilli, F. Vicini: Advances in Breast Cancer Radiotherapy: Implications for Current and Future Practice, JCO Oncol Pract, 17(12), 2021, 697-706.
3. F. Santoro, N. Tarantino, P.L. Pellegrino, M. Caivano, A. Lopizzo, M. Di Biase, N.D. Nrunetti: Cardiovascular sequelae of radiation therapy, Clin Res Cardiol, 103, 2014, 955-967.
4. C. Shah, S. Badiyan, S. Berry, A.J. Khan, S. Goyal, K. Schulte, A. Nanavati, M. Lynch, F.A. Vicini: Cardiac dose sparing and avoidance techniques in breast cancer radiotherapy, Radiother Oncol, 112(1), 2014, 9-16.
5. T. Swanson, I.S. Grills, H. Ye, A. Entwistle, M. Teahan, N. Letts, D. Yan, J. Duquette, F.A. Vicini: Six-year experience routinely using moderate deep inspiration breath-hold for the reduction of cardiac dose in left-sided breast irradiation for patients with early-stage or locally advanced breast cancer, Am J Clin Oncol, 36(1), 2013, 24-30.
6. A.J. Hayden, M. Rains, K. Tiver: Deep inspiration breath hold technique reduces heart dose from radiotherapy for left-sided breast cancer, J Med Imaging Radiat Oncol, 56(4), 2012, 464-472.
7. B. Fisher, C. Redmond, E.R. Fisher, M. Bauer, N. Wolmark, D.L. Wickerham, M. Deutsch, E. Montague, R. Margolese, R. Foster: Ten-year results of a randomized clinical trial comparing radical mastectomy and total mastectomy with or without radiation, N Engl J Med, 312(11), 1985, 674-81.
8. J.S. Haviland, J.R. Owen, J.A. Dewar, R.K. Agrawal, J. Barrett, P.J. Barrett-Lee, H.J. Dobbs, P. Hopwood, P.A. Lawton, B.J. Magee, J. Mills, S. Simmons, M.A. Sydenham, K. Venables, J.M. Bliss, J.R. Yarnold: The UK Standardisation of Breast Radiotherapy (START) trials of radiotherapy hypofractionation for treatment of early breast cancer: 10-year follow-up results of two randomised controlled trials, Lancet Oncol, 14(11), 2013, 1086-1094.
9. T.J. Whelan, J.P. Pignol, M.N. Levine, J.A. Julian, R. MacKenzie, S. Parpia, W. Shelley, L. Grimard, J. Bowen, H. Lukka, F. Perera, A. Fyles, K. Schneider, S. Gulavita, C. Freeman: Long-term results of hypofractionated radiation therapy for breast cancer, N Engl J Med, 362(6), 513-520.
10. A. Murray Brunt, J.S. Haviland, D.A. Wheatley, M.A. Sydenham, A. Alhasso, D.J. Bloomfield, C. Chan, M. Churn, S. Cleator, C.E. Coles, A. Goodman, A. Harnett, P. Hopwood, A.M. Kirby, C.C. Kirwan, C. Morris, Z. Nabi, E. Sawyer, N. Somaiah, L. Stones, I. Syndikus, J.M. Bliss, J.R. Yarnold: FAST-Forward Trial Management Group. Hypofractionated breast radiotherapy for 1 week versus 3 weeks (FAST-Forward): 5-year efficacy and late normal tissue effects results from a multicentre, non-inferiority, randomised, phase 3 trial, Lancet, 395(10237), 2020, 1613-1626.
11. B.V. Offersen, J. Alsner, H.M. Nielsen, E.H. Jakobsen, M.H. Nielsen, M. Krause, L. Stenbygaard, Mjaaland I, A. Schreiber, U.M. Kasti, J. Overgaard: Hypofractionated Versus Standard Fractionated Radiotherapy in Patients With Early Breast Cancer or Ductal Carcinoma In Situ in a Randomized Phase III Trial: The DBCG HYPO Trial, J Clin Oncol, 38(31), 2020, 3615-3625.
12. I. Meattini, C. Becherini, L. Boersma, O. Kaidar-Person, G. Nader Marta, A. Montero, B. Vrou Offersen, M.C. Aznar, C. Belka, A. Murray Brunt, S. Dicuonzo, P. Franco, M. Krause, M. MacKenzie, T. Marinko, L. Marrazzo, I. Ratosa, A. Scholten, E. Senkus, H. Stobart, P. Poortmans, C.E. Coles: European Society for Radiotherapy and Oncology Advisory Committee in Radiation Oncology Practice consensus recommendations on patient selection and dose and fractionation for external beam radiotherapy in early breast cancer, Lancet Oncol., 23(1), 2022, e-21-e31.
13. O. Ivanov, A. Milovančev, B. Petrović, N. Prvulović Bunović, J. Ličina, M. Bojović, I. Koprivica, M. Rakin, M. Marjanović, D. Ivanov, N. Lalić: Ultra-Hypofractionated vs. Moderate Fractionated Whole Breast Three Dimensiona Conformal Radiotherapy during the COVID-19 Pandemic, Medicina (Kaunas), 58(6), 2022, 745.
14. ICRU Report 83 Prescribing, Recording, and Reporting Photon-beam Intensity-modulated Radiation Therapy (IMRT), Journal of the ICRU, 10(1), 2010.
15. I. Paddick: A simple scoring ratio to index the conformity of radiosurgical treatment plans. Technical note, J Neurosurg, 93(3), 2002, 219-222.
16. V. Sigaudi, M. Zannetti, E. Ferrara, I. Manfredda, E. Mones, D. Loi, M. Krengli, P. Franco: Ultra-Hypofractionation for Whole-Breast Irradiation in Early Breast Cancer: Interim Analysis of a Prospective Study, Biomedicines, 10(10), 2020, 2568.
17. Early Breast Cancer Trialists’ Collaborative Group (EBCTCG): Effect of radiotherapy after breast-conserving surgery on 10-year recurrence and 15-year breast cancer death: meta-analysis of individual patient data for 10,801 women in 17 randomised trials, Lancet, 378 (9804), 2011, 1707-1716.
18. Early Breast Cancer Trialists’ Collaborative Group (EBCTCG): Effect of radiotherapy after mastectomy and axillary surgery on 10-year recurrence and 20-year breast cancer mortality: meta-analysis of individual patient data for 8135 women in 22 randomised trials, Lancet, 383(9935), 2014, 2127-2135.
19. P. Sardar, A. Kundu, S. Chatterjee, A. Nohria, R. Nairooz, S. Bangalore, D. Mukherjee, W.S. Aronow, C.J. Lavie: Long-term cardiovascular mortality after radiotherapy for breast cancer: A systematic review and meta-analysis, Clin Cardiol, 40(2), 2017, 73-81.
20. S. Radwanski-Stuart, J. Guilherme Poço, M. Vinicius S.P. Rodrigues, R.Y. Abe, H.A. Carvalho: Can we predict who will benefit from the deep inspiration breath hold (DIBH) technique for breast cancer irradiation?, Rep Pract Oncol Radiother, 28(5), 2023, 582-591.
21. P. Sakyanun, K. Saksornchai, C. Nantavithya, C. Chakkabat, K. Shotelersuk: The effect of deep inspiration breath-hold technique on left anterior descending coronary artery and heart dose in left breast irradiation, Radiat Oncol J, 38(3), 2020, 181-188.
22. F. Accioli Miranda Degrande, G. Nader Marta, T. Midori Martins Teles Alves, G. Bonfilho Squarizzi Ferreira, F. Vinicius Dumaszak, Heloisa A. Carvalho, S.A. Hanna: Deep inspiration breath hold: dosimetric benefits to decrease cardiac dose during postoperative radiation therapy for breast cancer patients, Rep Pract Oncol Radiother, 28(2), 2020, 172-180.
23. R. Yeung, L. Conroy, K. Long, D. Walrath, H. Li, W.L. Smith, A. Hudson, T. Phan: Cardiac dose reduction with deep inspiration breath hold for left-sided breast cancer radiotherapy patients with and without regional nodal irradiation, Radiation Oncology, 10(1), 2015, 200.
24. A. Piras, S. Menna, A. D’Aviero, F. Marazzi, A. Mazzini, D. Cusumano, M. Massaccesi, G.C. Mattiucci, A. Daidone, V. Valentini, L. Boldrini: New fractionations in breast cancer: a dosimetric study of 3D-CRT versus VMAT, Journal of Medical Radiation Science, 69(2), 2021, 227-235.
25. R.O. Kowalchuk, K.D. Romano, D.M. Trifiletti, S.W. Dutta, T.N. Showalter, M.M. Morris: Preliminary toxicity results using partial breast 3D-CRT with once daily hypo-fractionation and deep inspiratory breath hold, Radiat Oncol, 13(1), 2018, 135.
26. Z. Kang, S. Chen, L. Shi, Y. He, X. Gao: Predictors of heart and lung dose in left-sided breast cancer treated with VMAT relative to 3D-CRT: A retrospective study, PLoS One, 16(6), 2021, e0252552.
27. B. Czeremszynska, J. Socha, A. Rygielska, A. Walewska, M. Gabor, D. Pruska-Pich, K. Osowiecka, L. Kepka: Dosimetric comparison of three-dimensional conformal radiation therapy, intensity-modulated radiation therapy, and volumetric-modulated arc therapy for free-breathing whole-breast irradiation: A planning study, Indian J Cancer, 60(2), 2023, 258-265.
28. J.C. Mo, J. Huang, W.D. Gu, M. Gao, Z.H. Ning, J.M. Mu, Q.L. Li, H.L. Pei: A dosimetric comparison of double-arc volumetric arc therapy, step-shoot intensity modulated radiotherapy and 3D-CRT for left-sided breast cancer radiotherapy after breast-conserving surgery, Technol Health Care, 25(5), 2017, 851-858.
29. T. Virén, J. Heikkilä, K. Myllyoja, K. Koskela, T. Lahtinen, J. Seppälä: Tangential volumetric modulated arc therapy technique for left-sided breast cancer radiotherapy, Radiat Oncol, 8(10), 2015, 79.
30. A. Ahmad, S. Das, V. Kharade, M. Gupta, V.P. Pandey, K.V. Anju, I. Balasubramanian, R.K. Pasricha: Dosimetric Study Comparing 3D Conformal Radiotherapy (3D-CRT), Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT) and Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) in Hypofractionated One-Week Radiotherapy Regimen in Breast Cancer, Cureus, 14(11), 2022, e31860.
31. M. Paluszyńska, O. Bąk, P. Borowska, S. Styś: Porównanie technik planowania radioterapii w nowotworze piersi, Letters in Oncology Science, 19(2), 2022, 105-116.
32. H. Zhano, M. He, G. Cheng, D. Han, N. Wu, D. Shi, Z. Zhao, J. Jin: A comparative dosimetric study of left sided breast cancer after breast-conserving surgery treated with VMAT and IMRT, Radiation Oncology, 10(1), 2015, 231.
33. L.G. Marcu, A. Santos, E. Bezak: Risk of second primary cancer after breast cancer treatment, Eur J Cancer Care, 23(1), 2014, 51-64.
34. W. Zhang, A. Becciolini, A. Biggeri, P. Pacini, C.R. Muirhead: Second malignancies in breast cancer patients following radiotherapy: a study in Florence, Italy, Breast Cancer Res, 13(2), 2011, R38.
35. T. Grantzau, L. Mellemkjær, J. Overgaard: Second primary cancers after adjuvant radiotherapy in early breast cancer patients: a national population based study under the Danish Breast Cancer Cooperative Group (DBCG), Radiother Oncol, 106(1), 2013, 42-49.
36. E.J. Hall, C.S. Wuu: Radiation-induced second cancers: the impact of 3D-CRT and IMRT, Int J Radiat Oncol Biol Phys, 56(1), 2003, 83-88.
37. K.J. Pithadia, P.G. Advani, D.E. Citrin, J.E. Bekelman, D.R. Withrow, A. Berrington de Gonzalez, L.M. Morton, S.J. Schonfeld: Comparing Risk for Second Primary Cancers After Intensity-Modulated vs 3-Dimensional Conformal Radiation Therapy for Prostate Cancer, 2002-2015, JAMA Oncol, 9(8), 2023, 1119-1123.
38. A. Fogliata, J. Seppälä, G. Reggiori, F. Lobefalo, V. Palumbo, F. De Rose, D. Franceschini, M. Scorsetti, L. Cozzi: Dosimetric trade-offs in breast treatment with VMAT technique, Br J Radiol, 90(1070), 2017, 20160701.
39. Y. Zhang, W. Fu, E. Brandner, S. Percinsky, M. Moran, M.S. Huq: Minimizing normal tissue low dose bath for left breast Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) using jaw offset, J Appl Clin Med Phys, 2024, e14365.
40. A. Fogliata, F. De Rose, D. Franceschini, A. Stravato, J. Seppälä, M. Scorsetti, L. Cozzi: Critical Appraisal of the Risk of Secondary Cancer Induction From Breast Radiation Therapy With Volumetric Modulated Arc Therapy Relative to 3D Conformal Therapy, Int J Radiat Oncol Biol Phys, 100(3), 2018, 785-793.
41. D. Karpf, M. Sakka, M. Metzger, G.G. Grabenbauer: Left breast irradiation with tangential intensity modulated radiotherapy (t-IMRT) versus tangential volumetric modulated arc therapy (t-VMAT): trade-offs between secondary cancer induction risk and optimal target coverage, Radiat Oncol, 14(1), 2019, 156.
42. World Health Organization. (2023). Cancer Tomorrow. International Agency for Research on Cancer: https://gco.iarc.fr/tomorrow/en/dataviz/tables, z dnia 22.06.2024.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-03e67612-6770-4d6e-84be-aa47f3364500