2.4. IGRT dan Radioterapi Adaptif
2.4.3. Manajemen untuk Mengatasi Gerak Pernafasan
Gerak pernafasan akan terjadi baik pada saat perencanaan penyinaran maupun pada saat penyampaian dosis penyinaran itu sendiri. Oleh karena itu
penyesuaian atau adaptasi terhadap gerak pernafasan harus dilakukan baik pada saat perencanaan penyinaran (pengambilan citra, dan pembuatan planning) maupun pada saat penyampaian dosis penyinaran (radiation delivery).
Pada intinya metode untuk mengatasi pegerakan pernafasan adalah mengontrol pergerakan tumor atau memperbolehkan tumor untuk tetap bergerak tetapi mempertahankan agar posisi target tetap konstan dari beam-eye view; atau dengan kata lain, beam-eye view akan mengikuti pergerakan tumor.(25)
Pada saat pengambilan citra, terdapat empat teknik melakukan
CT-planning untuk dapat mendapatkan citra pergerakan tumor. Cara pertama adalah
dengan melakukan CT-planning dengan lambat (slow CT-planning). CT-scanner dioperasikan dengan sangat pelan sehingga berbagai fase pernafasan terekam pada setiap lapisan (slice) dan menghasilkan volume yang dilewati oleh tumor selama bergerak. Kerugian dari cara ini adalah resolusi yang dihasilkan biasanya cenderung kabur karena efek dari pergerakan. Cara ke-dua yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan CT-planning saat insprasi dan ekspirasi (inhale and
exhale breath-hold CT). Kerugian metode ini adalah tidak dapat mengetahui trajectory pada saat tumor berada di antara ke-dua titik inspirasi dan ekspirasi
tersebut. Metode ini sebaiknya diiringi dengan suatu bentuk monitoring pernafasan untuk memastikan pasien menahan nafasnya dengan benar. Cara ke-tiga adalah dengan menggunakan 4D-CT (respiratory-correlated CT baik dalam bentuk konvensional maupun cone-beam CT) di mana CT-scan terus melakukan pengambilan citra secara multislice dan diselaraskan dengan fase pernafasan yang dipantau dari alat monitoring pernafasan. Cara terakhir adalah dengan melakukan CT yang dipicu oleh respirasi (Respiratory Triggered CT / RTCT). Pada cara ini meja dan tube akan digerakkan serta mengambil gambar hanya pada fase pernafasan yang ditentukan yang dimonitor dengan alat monitoring pernafasan.(17, 29)
Metode untuk mengatasi pergerakan nafas dalam hal pemberian dosis dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu dengan metode gating respirasi (respiratory
gating), metode menahan nafas (breath-hold method), dan metode pelacakan
Metode respiratory gating dapat diartikan sebagai memberikan dosis radiasi pada saat porsi tertentu dari fase pernafasan pasien, yang disebut sebagai
gate. Penentuan posisi dan lamanya gate tersebut ditentukan dengan memonitor
fase pernafasan pasien, baik menggunakan sinyal respirasi eksternal atau marker implan internal.(17)
Metode gating dengan marker eksternal tersedia secara komersial dengan brand Varian Real-time Position Management™ atau RPM System dari Varian, dan ExacTrac Gating/Novalis Gating®. RPM adalah metode yang sampai saat ini paling luas dipakai serta banyak tercantum dalam publikasi. ExacTrac menggunakan marker eksternal untuk gating radiasi dengan juga dilengkapi pencitra sinar-x untuk menentukan posisi anatomi internal dan untuk memverifikasi anatomi organ dalam pada saat pelaksanaan radiasi. Siemens
Medical System juga memiliki Linac dengan gating interface dan Anzai belt.(30)
RPM System dari Varian menggunaakan marker eksternal sebuah kotak plastik yang memantulkan infra-merah pada permukaan anterior dinding abdomen, di tengah antara processus xyphoideus dan umbilicus. Posisi ini dianggap merupakan titik yang mengalami pergerakan anteroposterior paling maksimal pada saat proses pernafasan. Lokasi penempatan marker eksternal tersebut diberikan tanda sehingga pada saat menjalani simulasi maupun pada setiap fraksi, lokasi peletakan tersebut selalu sama. Setelah marker diletakkan, pasien diberikan instruksi untuk mengikuti perintah secara audible atau secara visual. Jika monitoring pernafasan sudah berjalan dengan tidak ada masalah, dan pasien mulai dapat bernafas secara teratur, pemberian dosis radiasi dimulai. Bantuan pencitraan portal yang menunjukkan lokasi tumor (jika dapat terlihat), atau perantara anatomis internal (biasanya diafragma) akan membantu memantau performa sistem gating. AAPM menganjurkan bahwa sebaiknya selalu dilakukan monitoring berupa fluoroskopi atau CT cine mode bersama dengan sistem monitoring pernafasan yang dipakai selama 30 detik di awal penyinaran. Tidak boleh terdapat delay yang lebih dari setengah detik antara gambaran yang diperoleh dari sistem monitoring dan gambaran fluoroskopi; jika terjadi delay lebih dari setengah detik, maka koreksi wajib untuk dilakukan.(17, 30)
Metode gating dengan marker internal dilakukan dengan marker yang diimplan pada tumor atau pada struktur di dekatnya, biasanya dengan marker emas ø 2mm, dan dilakukan pelacakan secara tiga dimensi menggunakan pencitraan kilovoltage dan dikombinasikan dengan software deteksi otomatis. Ketika fiducial tersebut memasuki range yang diinginkan pada kedua citra yang diperoleh dari kilovoltage, linac memancarkan radiasi.(17)
Gambar 2.5. Metode RPM Varian menggunakan kotak pada dinding abdomen pasien yang dimonitor oleh kamera (kiri). Gambar tampilan antarmuka RPM Varian (kanan).
Metode menahan nafas (breath-hold methods) juga merupakan metode yang luas dipakai. Walaupun sebagian besar penerapannya dilakukan pada penyinaran kasus-kasus kanker paru, penerapan breath-hold pada penyinaran payudara juga merupakan opsi yang menguntungkan. Hal ini karena walaupun pergerakan intrafraksi cukup minimal pada kanker payudara, tetapi diafragma yang terdorong saat inspirasi akan membuat jantung terdorong ke posterior dan inferior dan menjauh dari dinding dada / payudara, sehingga menyebabkan penurunan toksisitas baik jantung maupun paru-paru.(17, 32)
Metode breath-hold ini dapat dilakukan dalam beberapa cara seperti menggunakan spirometer pneumotach, kontrol pernafasan aktif (active breathing
control), dan kontrol pernafasan sendiri dengan/tanpa monitoring pernafasan (self-held breath-hold with/without respiratory monitoring).
Spirometer pneumotach seperti yang dikomersialkan dalam VMAX Spectra 20C (VIASYS Healthcare Inc) dan SpiroDyn’RX (Dyn’R, Muret, France) menggunakan spirometer untuk memonitor fase pernafasan, dimana spirometer berfungsi sebagai tranduser tekanan yang mengukur laju aliran udara. Instrumen
ini umumnya dipakai untuk melakukan deep-inspiration breath-hold (DIBH), dengan dibantu dengan instruksi suara / coaching oleh petugas penyinaran. Teknik ini mengandalkan pasien untuk dapat mematuhi instruksi yang diarahkan oleh petugas sehingga pasien yang dapat melakukan teknik DIBH harus terseleksi dengan tepat. Selama simulasi, dilakukan pengambilan gambar pada saat pernafasan biasa (free breathing), insipirasi dalam, dan inspirasi biasa di mana ketiganya dipantau dengan instrument monitoring. Scan pada saat nafas biasa berfungsi sebagai image-set alternatif, bila pasien tidak dapat menyelesaikan menahan nafas sekaligus melihat apakah respirasi merubah posisi tulang belakang sehingga membantu pada saat melakukan positioning pasien saat pasien bernafas biasa. Scan pada saat inspirasi biasa berguna untuk mengetahui toleransi dalam menahan nafas. Pada saat pencitraan maupun penyinaran, petugas harus menunggu kira-kira 1 detik setelah menahan nafas untuk merelaksasikan diafragma. Untuk teknik konformal dengan dosis 2Gy per fraksi dengan laju dosis linac 500-600 MU/menit, satu kali menahan nafas biasanya cukup untuk setiap lapangan penyinaran. Untuk teknik IMRT 20 detik untuk 200MU yang diberikan dengan laju dosis 600 MU/menit juga umumnya akan mencukupi. Lamanya waktu / sesi penyinaran biasanya adalah 5 sampai 10 menit lebih lama dengan teknik pernafasan biasa (free breathing) jika menggunakan konfigurasi penyinaran yang sama. Keuntungan dari teknik DIBH adalah volume paru mengalami peningkatan rata-rata sebanyak 1.9 kali dari pada saat bernafas biasa, sehingga memungkinkan dosis radiasi untuk diberikan dengan lebih tinggi dengan risiko toksisitas paru yang sama; MSKCC mencatat bahwa dosis dapat ditingkatkan dari 69.4Gy dengan teknik free-breathing, menjadi 87.9Gy dengan DIBH.(17, 32)
Kontrol aktif pernafasan (Active breathing control / ABC) merupakan metode untuk melakukan tahan nafas dengan cara aktif untuk menjaga reprodusibilitasnya. Cara ini dikomersialkan oleh Elekta dengan nama Active
Breathing Coordinator™. Pada prosedur ABC, pasien bernafas normal melalui
alat yang disediakan, dan ketika operator mengaktifkan sistem, volume paru dan siklus pernafasan yang sudah ditentukan melalui balon berkatup akan ter-set, dan pasien kemudian diminta untuk mencapai volume paru yang ditentukan tersebut.
Lamanya menahan nafas ini adalah sekitar 15-30 detik. Suatu pengukur waktu menampilkan berapa lama pasien telah menahan nafas. William Beaumont Hospital menunjukkan bahwa inspirasi dalam sedang (moderate deep inspiration
breath hold) yang diset pada 75% inspirasi dalam dapat mencapai dan cukup
reprodusibel untuk menjaga agar pasien tetap nyaman. Repodusibilitas yang diperoleh dengan DIBH maupun ABC memang cukup tinggi, asalkan kalibrasi dari pneumotach dan balon serta katup dilakukan dengan teratur dan pasien harus dapat bekerja sama dengan baik. Peralatan serta sterilitas alat juga merupakan perhatian pada teknik ini dan harus dilakukan per-pasien secara khusus.(17)
Gambar 2.6. Metode menggunakan spirometer pneumotach (kiri) dan antarmuka dari SpiroDynr’X untuk memberi informasi pada pasien maupun petugas (kanan).(33)
Metode menahan nafas dengan / tanpa sistem monitoring (Self-held
breath-hold) adalah metode dimana pasien secara mandiri menahan nafasnya di
titik tertentu di dalam siklus pernafasan, baik dengan pantauan oleh suatu sistem pemantau respirasi atau tanpa dipantau oleh sistem respirasi khusus. Self-held
breath hold without respiratory monitoring dikembangkan dengan nama Customer Minor™ (CMNR) yang diterapkan pada Varian seri C, di mana pasien
diberikan pengontrol (handle switch) yang dihubungkan dengan sirkuit CMNR. Sirkuit CMNR pada dasarnya adalah switch untuk interlocking, sehingga pada waktu switch dilepas, interlock CMNR aktif, sehingga mesin tidak dapat menyalakan sinar (tidak bisa melakukan beam-on). Petugas adalah satu-satunya yang dapat menyalakan sinar, dan baik petugas maupun pasien dapat mematikan sinar. Siklus pernafasan yang dipilih dapat pada saat inspirasi dalam atau
ekspirasi, tetapi seperti pada monitoring respirasi lainnya, keadaan inspirasi dalam memiliki beberapa kelebihan. Studi untuk teknik ini memang tidak terlalu luas dilakukan karena sistem ini tidak dijual secara komersial. Salah satu pusat radioterapi yang menjalankan metode ini adalah Cross Cancer Institute pada 28 kasus pasien yang dilakukan IMRT paru-paru dengan teknik delivery
step-and-shoot dengan 5 lapangan dan 10 segmen per lapangan dengan dosis 2.4Gy per
fraksi. Setiap lapangan memerlukan sekitar 150-200MU atau sekitar 15-20 detik dengan laju dosis 600MU/menit, dan biasanya dapat diberikan dalam 2 atau 3 kali menahan nafas.(17)
Metode Self-held breath-hold with respiratory monitoring, juga merupakan sistem yang mengandalkan fungsi alat monitoring Varian Respiratory
Positioning Management™ atau RPM Varian, tetapi pasien diminta untuk
menahan nafas pada fase tertentu dalam siklus pernafasan. Kelebihan dari sistem ini adalah simulasi dan penyinaran dapat dilakukan dengan lebih efisien daripada dengan metode gating pada pernafasan biasa, karena radiasi diberikan sepanjang pasien menahan nafas. Pasien yang diseleksi adalah pasien yang dapat menahan nafas dalam periode minimal 10 detik dan dapat mengikuti perintah / instruksi secara verbal. Pada saat simulasi di CT-scan, pasien diberikan instruksi seperti “tarik nafas”, “buang nafas”, “tahan nafas”, dan “nafas biasa”. Bila waktu melakukan CT-scan cukup panjang, maka proses scanning dapat di bagi menjadi beberapa segmen, sementara petugas memantau melalui RPM system dan memastikan pasien dalam posisi fase pernafasan yang diinginkan. Pada saat melakukan planning, harus dipikirkan bahwa margin PTV selain mencakup ketidakpastian setup, juga reprodusibilitas breath-hold, tujuan treatment, frekuensi dilakukannya verifikasi, dan digunakan atau tidak nya marker implant yang ikut dimonitor. Jumlah MU yang diperlukan untuk melakukan treatment juga dipikirkan serta menghindari penggunaan wedge. Jumlah breath-hold yang diperlukan juga dapat diperkirakan sehingga penerapan di pesawat penyinaran dapat lebih efisien. Untuk kepentingan QA, puncak diafragma sebaiknya dilakukan delineasi dan ditampilkan baik pada DRR AP/lateral untuk perbandingan dengan portal images. Posisi pasien dan posisi gating sebaiknya diverifikasi dengan portal image, yaitu dengan memberikan instruksi pada pasien
untuk tarik nafas kemudian tahan nafas sambil memastikan bahwa dalam RPM Varian posisi pernafasan pasien ada dalam interval yang diinginkan kemudian
portal imaging dilakukan. Pada pertengahan antar fase menahan nafas, pasien
diberikan waktu sejenak untuk istirahat biasanya sekitar 20 detik, dan baru dilanjutkan dengan interval penyinaran berikutnya. Dibandingkan metode
free-breathing gating, cara ini memberikan beerapa keuntungan diantaranya adalah
waktu yang lebih efisien (kurang lebih setengah dari free-breathing) dan posisi diafragma yang lebih reprodusibel. Reprodusibilitas ditunjukkan dengan nilai standar deviasi dari self-hold with respiratory monitoring adalah antara 0-4mm, lebih kecil dibandingkan dengan free-breathing gating yang sebesar 2-7mm (p=0.06). AAPM menyatakan bahwa metode breath-hold dapat diterapkan untuk IMRT dimana sinyal dari alat monitoring mengontrol beam on/off, dan untuk penggunaan dynamic MLC, sinyal dari alat monitoring juga mengontrol interupsi maupun resumption dari pergerakan gantry maupun MLC, demikian halnya dalam pesawat helical tomotherapy, dimana sinyal mengatur juga pergerakan meja.(17, 34)
Metode lain dengan metode real-time tumor tracking merupakan teknik dimana penyinaran secara dinamis selalu mengikuti pergerakan arah target (beam
eye-view selalu mengikuti / men-tracking target). Teknik ini dapat dilakukan
dengan cara menggunakan MLC dinamis pada linac, atau dengan menggunakan arm robotik seperti pada CyberKnife® Accuray, yang dikatakan tumor tracking yang sesungguhnya. Tracking secara real-time dan kontinyu pada CyberKnife® dapat mengeliminasi kebutuhan pergerakan tumor dalam mendefiniskan margin. Teknik tracking dapat menggunakan pencitraan langsung tumor dengan fluoroskopi, pencitraan marker implant dengan fluoroskopi, predikisi sinyal ekspirasi (tidak sepenuhnya tumor-tracking) dan dengan RFID atau radiofrekuensi (Calypso System). Sistem real-time tumor tracking, menuntut informasi dan cara pelacakan yang akurat untuk mengikuti trajectory secara 3 dimensi yang cukup kompleks, dengan kecepatan untuk mengikuti pergerakan yang juga akurat. Delay yang terjadi tidak boleh melebihi dari 0.5 detik, dimana ini harus disesuaikan dengan kemampuan dynamic MLC untuk bergerak secara konstan dan cukup cepat, serta arm robotik dari CyberKnife® yang dapat bergerak dengan efisien pada 6 degree of freedom nya. Penerapan teknologi ini memberikan konformitas
yang baik, margin PTV yang minimal, dan waktu yang efisien dalam pemberiannya, namun juga menuntut quality assurance yang lebih kompleks dan biaya yang lebih tinggi.(17)