CC BY
19
Раздел - лучевая терапия
Проводящая система сердца как новый критический орган в радиотерапии рака молочной железы
14 2 4 3 2
' Шонус Д.Х., Лагкуева И.Д., Салим (Ислим) Н., Столбовой А.В., Котляров П.М. 1ГБУ Научно-исследовательский институт организации здравоохранения и медицинского менеджмента Департамента здравоохранения города Москвы, Москва 115184, ул. Большая Татарская, 30
ФГБУ Российский научный центр Рентгенорадиологии Минздрава России, Москва 117997, ул. Профсоюзная, 86
ФГБОУ ДПО Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава России, Москва 123995, ул. Баррикадная, 2/1 4АО «Европейский медицинский центр», Москва 129090, ул. Щепкина, 35 Сведения об авторах
Шонус Дарья Харлампиевна - к.м.н., ведущий специалист организационно-методического отдела по лучевой терапии ГБУ НИИ организации здравоохранения и медицинского менеджмента, врач-радиолог Центра лучевой терапии АО «Европейский Медицинский Центр»
Лагкуева Ирина Джабраиловна - к.м.н., научно-исследовательского отдела новых технологий и семиотики лучевой диагностики заболеваний органов и систем ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» МЗ РФ
Салим (Ислим) Нидаль - Руководитель Центра лучевой терапии АО «Европейский Медицинский Центр», главный консультант по лучевой терапии и онкологии Столбовой Александр Викторович - д.м.н., профессор кафедры радиотерапии и радиологии ФГБОУ ДПО Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования МЗ РФ
Котляров Пётр Михайлович - д.м.н., профессор, руководитель научно -исследовательского отдела новых технологий и семиотики лучевой диагностики заболеваний органов и систем ФГБУ «Российский научный центр рентгенорадиологии» МЗ РФ Контактное лицо
Шонус Дарья Харлампиевна, e-mail: shonus-daria@mail.ru Резюме
Современные методики лучевой радиотерапии способствуют увеличению продолжительности жизни пациенток с раком молочной железы (РМЖ), но независимо от выбора методики лечения, риск кардиальных осложнений, как в процессе терапии, так и в отдаленном периоде, сохраняется. Выраженность кардиотоксичности напрямую зависит от дозы ионизирующего излучения, которая приходится на миокард, проводящую систему сердца и сосуды (ЛПНКА, ПКА). В связи с этим мы считаем актуальным снижение дозы излучения, приходящейся на вышеперечисленные структуры, при сохранении адекватного распределения дозы в планируемом объеме мишени. Изучено распределение дозы излучения в атриовентрикулярном узле, синоаурикулярном узле и в пучке Гиса у 24 пациенток, 18 из которых получили органосохраняющее хирургическое лечение по поводу РМЖ, у 6-ти пациенток была выполнена мастэктомия. Наше исследование показало, что не всегда наиболее современные технологии (VMAT, IMRT) при облучении молочной железы являются оптимальными, особенно для пациентов с сердечно-сосудистой патологией, так как при их использовании на проводящую систему сердца приходится большая дозная нагрузка, в основном за счёт эффекта low dose bath. В ходе исследования было выявлено, что доза ионизирующего облучения, приходящегося на проводящие пути, зависит от объема мишени, а также выяснено, что синоаурикулярный узел получает большую лучевую нагрузку при правостороннем облучении, а пучок гиса и атриовентрикулярный узел - при левостороннем облучении.
Ключевые слова: рак молочной железы (РМЖ), проводящая система сердца, пучок Гиса, синоатриальный узел, атриовентрикулярный узел, VMAT (volumetric-modulated arc therapy -объемно-модулированная арк-терапия), IMRT (intensity-modulated radiation therapy - лучевая терапия модулированная по интенсивности), 3DCRT (three dimensional conformal radiation therapy - трехмерная конформная лучевая терапия)
The heart's conducting system as a new critical organ in breast cancer radiotherapy
1,4Shonus D.H., 2 Lagkueva I.D., 4Salim (Islim) N., 3Stolbovoy A.V., 2Kotlyarov P.M. 1 State Budgetary Institution «Research Institute for Healthcare Organization and Medical Management of Moscow Healthcare Department», Moscow 115184, Bolshaya Tatarskaya, 30 Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center of Roentgenoradiology" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation (RSCRR), Moscow 117997, Profsoyuznaya, 86
"3
Federal State Budgetary Educational Institution of Further Professional Education "Russian Medical Academy of Continuous Professional Education" of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation, Moscow 123836, Barrikadnaya, 2/1, b.1 4European Medical Center, Moscow 129090, Schepkina, 35 Authors
Shonus D.H.- PhD, leading specialist of the Organizational and Methodological Department of Radiation Therapy of the State Budgetary Institution «Research Institute for Healthcare Organization and Medical Management of Moscow Healthcare Department», radiation oncologist of the Radiation Therapy Center of "European Medical Center"
Lagkueva I.D. - research fellow of the Research Department of New Technologies and Semiotics of Radiation Diagnostics of Diseases of Organs and Systems of the Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center of X-ray Radiology" of the Ministry of Health of the Russian Federation
Salim (Islim) N. - Head of the Radiation Therapy Center of the "European Medical Center", chief consultant on radiation therapy and oncology
Stolbovoy A.V. - MD, PhD, Professor, radiation oncologist of the Russian Medical Academy of Continuous Professional Education
Kotlyarov P.M. - MD, Professor, Head of the Research Department of New Technologies and Semiotics of Radiation Diagnostics of Diseases of Organs and Systems of the Federal State Budgetary Institution "Russian Scientific Center of X-ray Radiology" of the Ministry of Health of the Russian Federation
Summary
Modern methods of radiotherapy contribute to increasing the life expectancy of patients with breast cancer, but regardless of the choice of treatment methods, the risk of cardiac complications during therapy and in the long term remains. The severity of cardiotoxicity directly depends on the dose of ionizing radiation that falls on the myocardium, the conducting system of the heart and blood vessels (LADCA, right coronary artery). In this regard we consider the reduction of the radiation dose that falls on the above structures, while maintaining an adequate dose distribution in the planned volume of the target. The distribution of radiation dose in the atrioventricular node, sinoauricular node, and bundle of His was studied in 24 patients, 18 of whom received organ-preserving surgical treatment for breast cancer, and 6 patients underwent mastectomy. Our research has shown that not always the most modern technologies (VMAT, IMRT) for breast irradiation are optimal, especially for patients with cardiovascular diseases, since when they are used, the conducting system of the heart has a large dose load, mainly due to the effect of low dose bath. The study revealed that dose of ionizing radiation depends on the size of the target and found that SA-node receives larger radiation dose during right-sided irradiation, while bundle of His and AV-node receives larger radiation dose in left-sided irradiation.
Keywords: breast cancer, heart conduction system, bundle of His, sinoatrial node, atrioventricular node, VMAT, IMRT, 3DCRT
Введение
Более чем вековой опыт радиотерапии, еще больший хирургический опыт и успехи лекарственного лечения доказали стабильную неотъемлемость облучения при лечении рака молочной железы (РМЖ). Роль ионизирующего излучения в этой борьбе оказалась столь высока, что без него не обходится практически ни одна больная женщина и ни один больной мужчина. Однако, у радиотерапии есть прямое и побочное действие. Последнее может проявляться нарушением целостности кожи, фиброзом облучённых тканей, повреждением нервов плечевого сплетения, эзофагитом, но больше всего врачей беспокоят сердечные осложнения и радиационно-индуцированные вторичные злокачественные заболевания, которые могут свести на нет успех в победе над первичным РМЖ. Лучевым терапевтам удаётся сводить к минимуму почти все вышеперечисленные осложнения, однако даже имеющийся минимум сердечных осложнений и вторых опухолей и сегодня диктует необходимость совершенствования метода радиотерапии и искоренения побочного действия излучения на сердце при лечении РМЖ.
Побочное действие ионизирующего излучения на сердце в наиболее тяжёлых проявлениях двояко. При левосторонней локализации опухоли и при необходимости уничтожения метастазов в парастернальных лимфатических узлах на протяжении 20 лет после излечения от рака у 5 - 8% больных (а при недостатке в технике облучения значительно больше) возникает ишемическая болезнь сердца, от которой половина из них умрёт [4]. Аналогичное произойдёт при правостороннем раке, но тогда к неблагоприятным отдалённым ишемическим осложнениям добавятся нарушениями ритма сердца [8]. Если первому виду побочных эффектов посвящено множество статей, то о втором практически ничего не известно.
Цель работы
Целью работы является определение дозной нагрузки на проводящую систему сердца при использовании различных современных методик лучевой терапии и выявление наиболее щадящей из них. Материалы и методы
Наше исследование основано на клинико-дозиметрическом изучении материалов лучевого лечения 24 женщин с односторонним раком молочной железы, получавших адъювантное лучевое лечение в отделении лучевой терапии Европейского медицинского центра в Москве с 2015 по 2020 годы. Все больные поступали для лучевой терапии после хирургической операции, резидуальных опухолей у них не было, следовательно, по pTNMR критерий R всегда был 0 и облучению подвергался CTV (clinical target volume - клинический объем мишени) без GTV (gross tumor volume - макроскопический объем опухоли). Показания к лучевому лечению и его объём определялись согласно клиническим рекомендациям RUSSCO и алгоритмам NCCN Breast Cancer версий от 2015 до 2020 годов, соответственно времени лечения больных. Все больные получали лучевое лечение на одном из двух линейных ускорителей фирмы Varian: «TrueBeam» или «Trilogy», обладающих практически одинаковыми терапевтическими характеристиками.
Исследовалось дистанционное облучение по трём методикам 3DCRT, IMRT и VMAT. Первичное дозиметрическое планирование и последующее облучение проводилось по методике, изначально выбиравшейся на основе опыта и интуиции медицинского физика и радиотерапевта и утверждённой на врачебной конференции. Для научно-исследовательских задач две остальные методики облучения/дозиметрические планы симулировались в той же планирующей системе "Eclipse" версии 15.5 производства Varian Medical System. Сравнительная оценка планов делалась по гистограммам доза-объём и посрезовым анализом дозного распределения в planning target volume (PTV), planning organ at risk volume (PRV) и в
irradiated volume (IV). Основой для сравнения было использование одних и тех же контуров PTV для всех трёх вариантов плана у одной больной.
Главные элементы проводящей системы сердца, не видимые на КТ: синоатриальный (синоуарикулярный, САУ) и атриовентрикулярный (АВ) узлы и пучок Гиса оконтуривались, как volume at risk в зоне их должного расположения согласно описаниям в руководстве по нормальной анатомии Тонкова В.И. [2] и в анатомическом атласе Синельникова Р.Д. [1]. Предварительно были изучены специализированные работы по определению компонентов проводящей системы сердца на компьютерных томограммах [3, 5 - 7]; далее мы провели тренировку по определению визуализируемых сердечных структур, имеющих отношение к проводящей системе, на кардио-коронарограммах.
Для более уверенной ориентировки в скиалогической картине топометрической КТ её можно делать с внутривенным контрастированием, но это приводит к ошибочной работе расчётных алгоритмов планирующих систем. Для компенсации названного противоречия рекомендуется при топометрии по возможности делать сразу две КТ одну за другой: первую нативную, вторую с внутривенным контрастированием. По контрастированным изображениям вырабатывают контуры PRV для элементов проводящей системы сердца, которые затем переносятся методом наложения на срезы нативной КТ, которая пойдёт к медицинским физикам для планирования облучения. Исследование с контрастом надо выполнять на задержке дыхания, чтобы контуры были более чёткие, нечёткость вспомогательных контуров хуже, чем невидимость искомых структур. Помощь в обнаружении СУ может внести артерия СУ, которая у части пациентов видна.
На рисунке 1 изображено расположение главных частей проводящей системы сердца на компьютерной томографии.
Ж
Рис. 1. Расположение главных частей проводящей системы сердца на компьютерной томографии. Мягкотканное окно. Нативная фаза. Зоны интереса (синоатриальный, атриовентрикулярный узлы или пучок Гиса) обозначены голубыми линиями. А1. Аксиальная проекция. Краниальная часть синоатриального узла (САУ) в области головки пограничного гребня.
Б1. Фронтальная проекция. САУ в области устья верхней полой вены, вдоль пограничного гребня.
А2. Сагиттальная проекция. САУ в области устьев полых вен.
Б2. Аксиальная проекция. На изображении отчетливо визуализируется гиподенсивная структура пограничного гребня, вдающаяся в полость правого предсердия в виде валика (стрелка) - основной анатомический ориентир при поиске САУ.
В1. Аксиальная проекция. Рисунок отображает проекцию атриовентрикулярного (АВ) узла -выше уровне прикрепления септальной створки трикуспидального клапана и кпереди от коронарного синуса. Положение условно обозначаем словом «проекция», так как на нативном исследовании как самостоятельную структуру мы его не видим. В2. Аксиальная проекция. На изображении указана проекция (или должная локализация) АВ узла (стрелка).
Г1. Сагиттальная проекция, показана проекция АВ узла (стрелка).
Г2. Сагиттальная проекция. На изображении указана проекция АВ узла.
Д1. Фронтальный срез, отображеана проекция АВ узла (стрелка).
Д2. Фронтальная проекция. На изображении показана проекция АВ узла.
Е1. Мультипланарная реконструкция. На изображении указана мембранозная часть
межжелудочковой перегородки, проекция пучка Гиса.
Е2. Сагиттальная проекция. На изображении обозначена мембранозная часть межжелудочковой перегородки - проекция пучка Гиса.
Ж1. Аксиальная проекция. На изображении отмечена мембранозная часть межжелудочковой перегородки - проекция пучка Гиса.
Ж2. Аксиальная проекция. На изображении обозначено место не видимой в условиях нативного исследования мембранозная и мышечная части межжелудочковой перегородки. Степень дифференцировки межпредсердной перегородки при нативных исследованиях зависит от количества в ней жира, чем больше жира, тем лучше видна. Определить её позволяет неровность контура верхушки сердца.
Результаты
В таблице 1 показаны примеры распределения средней дозы (Dmean) в органах риска (преобразованных в соответствующие PRV) при 3DCRT, IMRT и VMAT, полученные в ходе исследования. Исследована зависимость Dmean от характеристики CTV: облучение справа или слева, различные сочетания анатомических областей соответственно клиническим ситуациям. Дозиметрические расчёты проведены медицинскими физиками к.ф.-м.н. Прокофьевым И.И., Поподько А.И., Мироновой О.А., и Мармазеевым И.В. под руководством старшего медицинского физика Громовой Н.В. Красным цветом в таблице выделены максимальные значения, а зеленым минимальные.
Средние дозы (Гр) в PRV главных элементов проводящей системы сердца при использовании методик 3DCRT, IMRT и VMAT при облучении PTV до СОД 50 Гр. В скобках показано процентное отношение дозы в PRV соответствующих критических органов к дозе 50 Гр в PTV.
Таблица 1. Примеры распределения средней дозы (Dmean) в органах риска (преобразованных в соответствующие PRV) при 3DCRT, Ш!^ и VMAT, полученные в ходе исследования
Характеристика CTV Методика облучения Синоаурикуляр ный узел Атриовентрикуляр ный узел Пучок Гиса
Правая МЖ + все зоны рег. метастазирования (включая парастернальную) 3DCRT 4,4 (8,8%) 1,1 (2,2%) 0,9 (1,8%)
IMRT 16,8 (33,6%) 4,5 (9%) 11,2 (22,4%)
VMAT 7,9 (15,8%) 6,0 (12%) 6,3 (12,6%)
Левая 3DCRT 1,3 (2,6%) 2,3 (4,6%) 3,4
МЖ + все зоны рег. метастазирования (включая парастернальную) (6,8%)
ГМЯТ 5,9 (11,8%) 6,0 (12%) 8,8 (17,6%)
УМАТ 3,3 (6,6 %) 4,4 (8,8%) 5,6 (11,2%)
Правая МЖ + лимфоузлы Г-ГУ отделов 3БСЯТ Э,4 (6,8%) 0,7 (1,4%) 0,8 (1,6%)
ГМЯТ 8,8 (17,6%) 1,4 (2,8%) 1,1 (2,2%)
УМАТ 8,0 (16%) 2,8 (5,6%) 2,9 (5,8%)
Левая МЖ + лимфоузлы Г-ГУ отделов 3БСЯТ 1,8 (3,6%) 2,1 (4,2%) 2,9 (5,8%)
ГМЯТ 6,5 (13%) 5,1 (10,2%) 7,5 (15%)
УМАТ 3,9 (7,8%) 4,4 (8,8%) 5,3(10,6% )
Правая МЖ ЭБСЯТ 3,3 (6,6%) 0,8 (1,6%) 0,5 (1%)
ГМЯТ 8,6(17,2%) 1,4 (2,8%) 1,3 (2,6%)
УМАТ 5,2 (10,4%) 2,4 (4,8%) 2,5 (5%)
Левая МЖ ЭБСЯТ 0,4 (0,8%) 1,0 (2%) 1,3 (2,6%)
ГМЯТ 2,4 (4,8%) 3,9 (7,8%) 4,5 (9%)
УМАТ 4,4 (8,8%) 7,1 (14,2%) 7,8 (15,6%)
Грудная стенка справа + все лимфоузлы (включая парастернальные) 3DCRT 3,0 (6%) 0,9 (1,8%) 0,7 (1,4%)
14,6 (29,2%) 6,3 (12,6%) 7,2 (14,4%)
VMAT 8,1 (16,2%) 6,4 (12,8%) 6,0 (12%)
Грудная стенка слева + все лимфозлы (включая парастернальные) 3DCRT 0,8 (1,6%) 2,1 (4,2%) 2,7 (5,4%)
3,4 (6,8%) 4,8 (9,6%) 4,9 (9,8%)
VMAT 10,6 (21,2%) 5,7 (11,4%) 6,6 (13,2%)
По нашим данным получается, что наибольшая доза на проводящие пути сердца приходится при облучении грудной стенки с парастернальными лимфатическими узлами, а также при облучении молочной железы со всеми отделами регионарных лимфатических узлов, включая парастернальные.
Изучение нами дозовой нагрузки на проводящую систему сердца представляет собой
первый в истории радиотерапии эксперимент. Полученные предварительные результаты и
выводы должны быть особенно важны при лечении пациенток исходно с сердечными
заболеваниями, а никаких сведений об этом у врачей до сих пор не было. Мы попробовали
оконтурить у наших пациенток самую функционально важную часть проводящей системы
сердца: атриовентрикулярный узел, синоаурикулярный узел и пучок Гиса. У нас не
получилось взять большую выборку пациенток, так как в условиях нативной КТ структуры
сердца, выступающие в качестве ориентиров при их поиске, визуализируются нечётко или не
дифференцируются ввиду отсутствия контрастности и за счёт артефактов от дыхательных
движений и сердцебиения. Мы изучили этот вопрос у тех пациенток, у которых на
топометрических КТ мы смогли выработать соответствующий PRV с наибольшей достоверностью.
Выяснилось, что независимо от стороны и объёма облучения самые низкие средние дозы на проводящую систему получились при использовании методики 3DCRT. Несколько хуже себя здесь показали более современные методики лучевой терапии в основном за счет эффекта low dose bath (LDB) в IV. LDB в нашей работе была определена как интервал поглощённых доз 4 - 20% от предписанной для PTV СОД 50 Гр. Когда мы проанализировали результаты, мы были удивлены тем, что при считающихся самыми совершенными методиках облучения в контексте дозовой нагрузки на проводящую систему low dose bath оказывается не такой уж низкодозной (Рис. 2 и 3).
н
н
>
о О
Ж"
ГI V
Л
(
М О £
Д
Рис. 2. Дозная нагрузка на основные элементы проводящей системы сердца при лучевом лечении рака правой молочной железы.
VAR
СИНОАУРИКУЛЯРНОГО
УЗЛА
VAR АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНОГО
УЗЛА И ПУЧКА ГИСА
ШКАЛА
ИЗОДО
З
Рис. 3. Дозная нагрузка на основные элементы проводящей системы сердца при лучевом лечении рака левой молочной железы.
Выводы
Побочное действие ионизирующего излучения при лучевом лечении РМЖ на основные элементы проводящей системы сердца тем больше, чем больше объём CTV. Синоаурикулярный узел получает наибольшие дозы при правостороннем облучении (по Бшеап до 33,6% от предписанной дозы при облучении правой молочной железы и всех зон регионарного метастазирования), атриовентрикулярный узел и, особенно, пучок Гиса получают от 12 до 22,4 % предписанной дозы при аналогичном левостороннем облучении. Так как эти данные подвержены большим индивидуальным колебаниям, на практике требуется отдельный контроль при дозиметрическом планировании у каждой больной. В современной радиотерапии РМЖ возможно и необходимо оценивать поглощённую дозу в
PRV проводящей системы сердца, особенно в синоатриальном узле при правостороннем
облучении и в атриовентрикулярном узле и в пучке Гиса при левостороннем облучении.
Список литературы
1. Синельников Р.Д. Атлас анатомии человека. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Медицина. 1973. Т. 2. C. 253-254.
2. ТонкоеВ.Н. Учебник нормальной анатомии человека. М.: Книга по Требованию. 2013. 782 с.
3. Abbara S., et al., (Eds.) Diagnostic imaging cardiovascular. 2nd Ed. 2013. Amirsys: Salt Lake City. 1292 p.
4. Clarke M., Collins R., Darby S., et al. Effects of radiotherapy and of differences in the extent of surgery for early breast cancer on local recurrence and 15-year survival: an overview of the randomized trials. Lancet. 2005. V. 366. No. 9503. P. 2087-2106. doi: 10.1016/S0140-6736(05)67887-7.
5. Saremi F., Torrone M., Yashar N. Cardiac Conduction System: Delineation of Anatomic Landmarks with Multidetector CT. Indian pacing Electrophysiol J. 2009. V. 9. No. 6. P. 318333.
6. Stephenson R.S., Jones C.B., Guerrero R,,, et al. High-Resolution Contrast-Enhanced Micro-Computed Tomography to Identify the Cardiac Conduction System in Congenitally Malformed Hearts. JACC Cardiovasc Imaging. 2018. V. 11. No. 11. P. 1706-1712.
7. Stephenson R.S., Atkinson A., Kottas P., et al. High resolution 3-Dimensional imaging of the human cardiac conduction system from microanatomy to mathematical modeling. Sci Rep. 2017. V. 7. No. 1. Article ID 7188. doi:10.1038/s41598-017-07694-8
8. Wu Q., Mohan R., Morris M., et al. Simultaneous integrated boost intensity-modulated radiotherapy for locally advanced head-and-neck squamous cell carcinomas: Dosimetric results. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2003. V. 56. N. 2. P. 573-585.
