Radiotherapie: een gevaar voor pacemakers en ICD’s (juli 2007)

G.J. Uiterwaal, Physician Assistant (=assistent arts) cardiologie, Onze Lieve Vrouwe Gasthuis, Amsterdam

Intro: Door een snelle toename van het aantal dragers van ICD’s en pacemakers zullen ook radiotherapie afdelingen steeds vaker geconfronteerd worden met deze laatste groep maar omdat er nog veel onduidelijkheid is over de invloed van radiotherapie op deze apparaten is voorzichtigheid bij de behandeling geboden en nog veel onderzoek nodig.

Radiotherapie

Hart- en vaatziekten leveren de grootste bijdrage aan de totale sterfte in Nederland met een percentage van 33%. Kanker staat op de tweede plaats met een percentage van 28%. In 2003 werden ruim 73.000 nieuwe gevallen geconstateerd. Het aantal sterfgevallen als gevolg daarvan bedroeg 38.200. Van deze patiënten was circa 70% ouder dan 60 jaar. Borstkanker en longkanker zijn de meest voorkomende vormen (bron: Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu & Kennisnetwerk Integrale Kankercentra).

De behandeling bestaat meestal uit het chirurgisch verwijderen van de tumor; behandelen ervan met medicijnen zoals chemotherapie en hormonale therapie; bestralen van de tumor of een combinatie hiervan. Circa 50% van de patiënten krijgt te maken met het bestralen van de tumor, de zogenaamde radiotherapie.

Onder radiotherapie, inwendig en/of uitwendig, verstaat men de behandeling van een tumor door middel van straling met een hoge energie en een ioniserend karakter zoals röntgenstraling en elektronenstraling. Deze röntgenstraling is vergelijkbaar met die waarmee we een röntgenfoto maken bij bijvoorbeeld een botbreuk, maar dan wel ruim 200x sterker in energie. Deze straling kan dan ook schade aanrichten in levende cellen.

Tumorcellen zijn in het algemeen door hun snellere delingsfrequentie gevoeliger voor straling dan “gezonde” cellen. Gezond weefsel kan zich in de regel ook sneller herstellen van deze schade. Door tumorcellen te bestralen met de juiste dosis straling probeert men deze te vernietigen. Helaas wordt de tumor altijd omgeven door gezond weefsel en is niet te vermijden dat de straling het gezonde weefsel moet passeren om de tumor te bereiken.

Een ander belangrijk probleem is dat op macroscopisch niveau, dat wil zeggen met het blote oog, geen goede scheidslijn mogelijk is tussen gezonde- en tumorcellen. Hierdoor moet men voor een optimale behandeling een extra marge om de tumor heen nemen. Bestraling van de gezonde cellen is dus onontkoombaar.

Om optimaal gebruik te kunnen maken van het herstellend vermogen van gezonde cellen en het vernietigen van tumorcellen door de bestraling is fractionering een belangrijk begrip. Dit betekent dat een patiënt meerdere malen bestraald wordt, vaak 1 keer per dag gedurende een aantal weken. Het gezonde weefsel krijgt hierdoor tussen de verschillende bestralingen (fracties) door voldoende tijd om zich te herstellen, terwijl de tumorcellen dat in diezelfde tijd niet kunnen. Een bestralingsfractie duurt ongeveer 1 à 2 minuten exclusief het positioneren van de patiënt op de behandeltafel van een bestralingstoestel.

Door de vergrijzing van de Nederlandse bevolking zal zowel het aantal kankerpatiënten als het aantal dragers van ICD’s en pacemakers toenemen. Hierdoor zullen ook radiotherapie afdelingen steeds vaker geconfronteerd worden met deze laatste groep.

Uit onderzoek in het verleden is duidelijk dat radiotherapie een bron van problemen kan vormen voor pacemakers en ICD’s. De twee belangrijkste componenten die bij radiotherapie schade aan pacemakers en ICD’s kunnen veroorzaken zijn elektromagnetische stoorsignalen (interferentie) door de bestralingsapparatuur zelf en schade als gevolg van de sterke energierijke straling.

Onderzoek

Onderzoek heeft ook aangetoond dat elektromagnetische stoorsignalen door de bestralingsapparatuur tegenwoordig nauwelijks tot echte problemen leiden. De röntgenstraling zelf kan daarentegen wel een groot effect op de werking van een pacemaker of ICD hebben. Er zijn rapportages van communicatieproblemen tussen de ICD/pacemaker en het programmeer apparaat en van verandering van de hartstimulatietherapie tot het compleet beëindigen van de pacemakerfunctie beschreven.

Onderzoek verricht voor 1990 toonde aan dat er een relatief hoge hoeveelheid straling nodig was voordat schade optrad. Door de stormachtige ontwikkelingen in de elektronische techniek worden pacemakers en ICD’s geavanceerder en complexer maar mogelijk ook gevoeliger voor deze sterke straling. Deze schade kan permanent zijn maar ook tijdelijk. Ook kan schade zich op latere termijn voordoen.

In 1994 publiceerde een groep wetenschappers van de American Association of Physicist (AAPM) die zich met dit probleem bezig hield, in het tijdschrift Medicine een rapport met daarin aanbevelingen betreffende het bestralen van patiënten met een pacemaker. Hierin staan geen aanbevelingen ten aanzien van ICD’s. Dit komt door de eenvoudige reden dat toen, en zelfs nu nog, weinig kennis aanwezig was/is over het effect van straling op ICD’s.

De belangrijkste aanbevelingen van de AAPM zijn:

• Geen bestraling met Betatrons (= een type bestralingsapparaat dat in Nederland niet meer klinisch wordt gebruikt), aangezien deze een sterk elektromagnetisch veld produceren.
• De pacemaker (ICD)mag zich nooit in de directe bestralingsbundel bevinden. Bepaling vooraf van de totale stralingsdosis die door de pacemaker (ICD) ontvangen wordt.
• De totale dosis straling die een pacemaker (ICD)hoogstens mag ontvangen is bij voorkeur minder dan 2 Gray (Gray is de eenheid van geabsorbeerde dosis straling in Joule/kg); bij niet pacemakerafhankelijke patiënten bedraagt deze minder dan 5 Gray (Gy)
• Bij een totaal ontvangen dosis door de pacemaker (ICD) groter dan 2 Gy, dient de pacemaker (ICD) voor de eerste bestraling gecontroleerd te worden en bij voorkeur ook bij de eerste bestraling aan het begin van iedere nieuwe bestralingsweek.
• Observatie (bij voorkeur met een ECG) tijdens de eerste bestralingssessie

Gegeven de stormachtige ontwikkelingen in de pacemaker- en ICD techniek zijn de laatste en belangrijkste onderzoeken naar schade aan deze apparaten als gevolg van radiotherapie gedateerd geraakt. In februari 2002 hebben het Catharina Ziekenhuis te Eindhoven en het Onze Lieve Vrouwe Gasthuis te Amsterdam daarom de handen ineengeslagen om een onderzoek op te zetten met als doel het bepalen van stralingsschade als gevolg van radiotherapie bij de nieuwste generatie pacemakers en ICD’s. Het onderzoek is mede ingegeven door de nog steeds actuele vraagstelling en de ontbrekende kennis binnen het werkterrein van de radiotherapie en cardiologie hierover.

Voorbeeld van een behandelingsplan. Gebruikmakend van CT-informatie wordt een longtumor bestraald met behulp van vier bestralingsvelden (foto: Multidata Systems Int. Corp., St. Louis, USA

Voor de radiotherapie behandeling van deze patiënten hebben wij naast de AAPM richtlijnen daarom de volgende extra aanbevelingen voor voorzorgsmaatregelen:

• De ICD dient zich altijd buiten het bestralingsveld te bevinden.
• Voor iedere behandeling de ICD programmeren op alleen detecteren van hartritmestoornissen; de therapie moet uitstaan! (nota bene: als cardioloog/technicus heb je de keuze uit: 1) de ICD therapie uitschakelen, 2) alleen hartritmestoornissen detecteren, 3) hartritmestoornissen detecteren en indien noodzakelijk therapie van deze hartritmestoornissen).
• ECG bewaking tijdens de behandeling.
• ICD deskundige moet “stand-by” zijn en op de hoogte van het merk ICD van de ICD-patiënt die bestraald wordt.
• Reanimatie benodigdheden, zoals de zogenaamde crashcar, moeten in de bestralingsruimte aanwezig zijn. Tijdens de bestraling staat de ICD immers uit zodat bij een eventuele kamerritmestoornis externe shocktherapie mogelijk is.
• Opname met ritmebewaking overwegen als er tijdens de radiotherapie hoog risico voor shocktherapie aanwezig is.
• Na afloop van de gehele radiotherapeutische behandeling (veelal 5 bestralingen per week voor een aantal weken) de ICD uitvoerig controleren. Bij enig technisch falen of twijfel over het technisch functioneren van de ICD moet deze vervangen worden. Men kan zelfs uit veiligheid overwegen de ICD preventief te vervangen na de gehele radiotherapeutische behandeling.

Wij baseren deze laatste uitspraak op de resultaten van onze onderzoekingen bij 11 ICD’s. Deze toonden aan dat een aantal ICD’s extreem gevoelig is voor straling waardoor belangrijke elektronische onderdelen defect raakten. Bleek de ICD tijdens onze proeven erg gevoelig voor straling, met de draden was dat niet het geval. Daarover maken wij ons dan ook minder zorgen.

Momenteel is er helaas nog veel onduidelijkheid op dit gebied. Nieuwe en eenduidige richtlijnen zijn dan ook hard nodig.

Dankwoord

Graag wil ik Frans Mol bedanken voor zijn constructieve bijdrage.

Contacten: g.j.uiterwaal@olvg.nl

Literatuur:

• Haskell C, Berek J: Cancer treatment 5th edition. Philadelphia: WB Saunders, 2001, 52-61.
• Holland, J, Bast, R, Kufe, D et al. Cancer Medicine 3th edition. Volume 1.
• London: Lea & Febiger. 1993, 539-566
• Marbach JR, Sontag MR, Van Dyk J, Wolbarst, AB: Management of radiation oncology patients with implanted cardiac pacemakers; report of AAPM Task Group No 34 American Association of Physicists in Medicine. Med Phys 1994;21:85-90.
• Hurkmans CW, Scheepers E, Springorum BG, Uiterwaal H.: Influence of radiotherapy on the latest generation of implantable cardioverter-defibrillators. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2005 Sep 1;63(1):282-9.
• Hurkmans CW, Scheepers E, Springorum BG, Uiterwaal H. : Influence of radiotherapy on the latest generation of pacemakers. Radiother Oncol. 2005 Jul;76(1):93-8.
• Uiterwaal GJ, Scheepers E, Springorum BG, de Ruiter GS, Hurkmans CW.: Interference detection by implantable Defibrillators induced by therapeutic radiation therapy. The Netherlands Heart Journal. 2006 Oct 14(10); 330-334
• Uiterwaal GJ.: Radiotherapie: een bron van zorg bij patiënten met een pacemaker of ICD; afstudeeropdracht Masteropleiding Physician Assistant; AGU januari 2007.

Een pacemaker geplaatst in de meetopstelling. Voor het onderzoek maken we natuurlijk geen gebruik van patiënten. Om zo realistisch mogelijk een bestraling van een patiënt te simuleren maken we gebruik van lichaamsweefsel vergelijkbaar materiaal met daarin een pacemaker of ICD geplaatst. Dit fantoom wordt vervolgens in het bestralingsveld geplaatst.

Voor het meten en registreren van de diverse onderzoeksgegevens wordt voor, tijdens en na iedere bestraling onder andere gebruik gemaakt van deze meetopstelling.

Voorwaarde voor een succesvol verloop van dit onderzoek was de medewerking van de fabrikanten omdat hun inbreng en kennis van groot belang kan zijn. Eind 2002 hebben alle gevraagde fabrikanten (BIOTRONIK, Guidant, Medtronic, St. Jude Medical en Vitatron) hun medewerking toegezegd door middel van levering van kennis en devices. Dit alles resulteerde erin dat het onderzoeksteam eind augustus 2003 van start kon gaan met de eerste bestraling van 19 pacemakers en 11 ICD’s. Gedurende het onderzoek werden diverse functionele onderdelen van pacemakers en ICD’szoals de snelheid van de hartstimulatie,de spanningspuls die daarvoor wordt afgegeven (d.w.z voor het daadwerkelijk laten samentrekken van de hartspier), de batterijspanning, de shockenergie, etc. gemeten en bewaakt zowel voor, tijdens als na iedere bestraling. Er is gekozen voor een zo realistisch mogelijke benadering van een bestralingsbehandeling: er werd een fractioneringschema toegepast zodat korte en lange termijneffecten waargenomen konden worden.

Resultaten van dit onderzoek

Wat de geteste pacemakers betreft blijkt uit de resultaten dat deze verschillende soorten defecten vertonen als gevolg van de straling. Maar alle defecten werden alleen waargenomen bij een hoge dosis ontvangen straling. Dit is vergelijkbaar met resultaten uit voorgaande studies. De richtlijnen van de AAPM lijken dan ook nog steeds toepasbaar op de nieuwe generatie pacemakers.

Bij de ICD’s was er meer variatie in de uitkomsten. Alle ICD’s toonden detectie van stoorsignalen als gevolg van de straling zelf (en dus niet van de bestralingsapparatuur!). Dit zou kunnen resulteren in het ten onrechte afgeven van therapie voor een te snel hartritme(het snel “overstimuleren” van een hartritme of het afgeven van een shock). Ook zou door deze stoorsignalen de detectie van het hartritme in de war kunnen worden gebracht waardoor de pacemakerfunctie geen hartstimulatietherapie afgeeft of juist een snelle therapie.

Hierbij moet opgemerkt worden dat de detectie van stoorsignalen alleen plaats vond binnen het bestralingsveld en niet daar buiten. Volgens de richtlijnen van de AAPM mag een ICD trouwens nooit in het bestralingsveld aanwezig zijn. De kans op detectie van stoorsignalen buiten het bestralingsveld is dus klein maar wij kunnen ook niet 100% garanderen dat het niet kan gebeuren.Voorzichtigheid is dus steeds geboden

Hoewel de meeste ICD’s alleen functieproblemen vertoonden bij een hoge dosis ontvangen straling, faalde een aantal toch volledig bij een zeer lage dosis (<1,5 Gy).

Conclusies & aanbevelingen

De detectie van stoorsignalen en het compleet falen van ICD’s is een bron van zorg bij het behandelen van patiënten met een ICD met radiotherapie. Daarom dient er vooraf altijd overleg plaats te vinden tussen oncoloog, cardioloog, radiotherapeut en uiteraard de patiënt over de prognose van de tumor en de wenselijkheid van het al of niet continueren van de ICD-therapie tijdens de behandeling.