Onderzoekers van het Brigham and Women’s Hospital in Boston hebben onderzoek gedaan naar het risico op hartritmestoornissen wanneer patiënten bestraald worden voor de behandeling van longkanker. Voor dit onderzoek maakten zij gebruik van AI-tools om beter in kaart te kunnen brengen hoe het risico op hartritmestoornissen zich verhoudt tot de blootstelling aan verschillende stralingsniveau’s tijdens de bestraling van longkanker.
Patiënten die radiotherapie krijgen om niet-kleincellige longkanker (NSCLC) te behandelen, hebben een relatief groot risico op hartritmestoornissen of een onregelmatige hartslag. Omdat het hart zich dicht bij de longen bevindt en NSCLC-tumoren zich dichtbij of rond het hart bevinden, kan het hart collaterale schade oplopen omdat het blootgesteld wordt aan stralingsdoses die bedoeld zijn om de kankertumoren te raken.
Risico op hartritmestoornissen
Eerdere onderzoeken hebben al aangetoond dat dit type blootstelling aan het hart geassocieerd wordt met algemene hartproblemen. Het onderzoek dat nu is uitgevoerd in het Brigham and Women’s Hospital heeft uitgewezen dat het risico op verschillende soorten hartritmestoornissen aanzienlijk kan variëren op basis van de pathofysiologie en hartstructuren die worden blootgesteld aan verschillende stralingsniveaus.
"Blootstelling aan straling van het hart tijdens de behandeling van longkanker kan zeer ernstige en onmiddellijke gevolgen hebben voor de cardiovasculaire gezondheid van een patiënt", aldus Raymond Mak, MD, van de afdeling Radiotherapie van Brigham and Women's Hospital.
Het onderzoek
Om het type hartritmestoornissen te classificeren die geassocieerd worden met cardiale substructuren die straling ontvangen, voerden onderzoekers een retrospectieve analyse uit op 748 patiënten in Massachusetts, die werden behandeld met straling voor lokaal gevorderde NSCLC. De gecatalogiseerde aritmiesubtypen omvatten atriumfibrilleren, atriumflutter, andere supraventriculaire tachycardie, bradyaritmie en ventriculaire tachyaritmie of asystolie.
“Een interessant onderdeel van wat we deden, was het inzetten van AI-algoritmen voor om structuren zoals de longader en delen van het geleidingssysteem te segmenteren om de blootstelling aan stralingsdosis bij meer dan 700 patiënten te meten. Hiermee bespaarden wij ons vele maanden handmatig werk", vertelt Mak.
Meerwaarde AI
Het bepalen van de juiste doses voor de bestraling van kanker is een complexe materie. De doses moeten groot genoeg zijn om het gewenste effect te kunnen halen – de vernietiging van tumoren – maar ook weer niet te hoog zodat de collaterale schade het effect van de behandeling ten nadele beïnvloedt. Het inzetten van AI-tools die radiologen helpen bij de bepaling van de juiste stralingsdoses, heeft haar meerwaarde al diverse keren bewezen, ook in Nederland.
Zo is er bij TU Eindhoven al onderzoek gedaan naar het maken van borstbestralingsplannen met behulp van AI. Dit onderzoek en de klinische tests zijn inmiddels zo ver gevorderd dat het Catharina Ziekenhuis vanaf juni deels gaat overstappen op deze AI-gegenereerde plannen. Daarmee wordt niet alleen de behandeling verbeterd en consistenter, het scheelt radiotherapeuten en laboranten straks ook nog eens uren werk per patiënt.
Resultaten
De statistische analyses van het onderzoeksteam lieten zien dat ongeveer één op de zes patiënten minstens één graad 3-aritmie ervoer met een mediane tijd van 2,0 jaar tot de eerste aritmie. Classificaties van graad 3 worden beschouwd als ernstige gebeurtenissen die waarschijnlijk interventie of ziekenhuisopname vereisen. Ze ontdekten ook dat bijna een derde van de patiënten die aritmieën ervoeren ook leed aan ernstige nadelige cardiale gebeurtenissen.
De aritmieklassen die in de studie worden beschreven, omvatten weliswaar niet het volledige scala aan mogelijke hartritmeproblemen, maar de onderzoekers stellen dat met deze observaties nog steeds een beter begrip gecreëerd wordt van de mogelijke pathofysiologische paden en mogelijke wegen om cardiale toxiciteit na een bestraling te minimaliseren. Hun werk biedt ook een voorspellend model voor blootstelling aan de dosis en het type verwachte ritmestoornis. Het onderzoek is gepubliceerd in JACC CardioOncology.
Samenwerking
Voor de toekomst geloven de onderzoekers dat radiotherapeuten moeten samenwerken met cardiologie-experts om de mechanismen van hartletsels en hun verband met bestralingsbehandeling beter te begrijpen. Daarnaast moeten ze gebruikmaken van moderne bestralingsbehandeling om de blootstelling aan straling actief weg te snijden van de specifieke hartregio's die een hoog risico lopen op het veroorzaken van ritmestoornissen.
"Ons werk heeft niet alleen potentiële klinische impact, maar het opent ook de deur voor het gebruik van AI in radiotherapieonderzoek om ontdekkingen te stroomlijnen en grotere datasets te creëren", aldus Mak.
