INTRODUCCIN A LA FSICA MDICARADIOCIRUGIA ESTEREOTACTICA BRAQUITERAPIA DE ALTA DOSIS PLANEACION DE TRATAMIENTOS DE BRAQUITERAPIA

Corts Bernab Omar Alejandro

Dr. Agustn Ignacio Cabrera Llanos26 de noviembre del 2010

RADIOCIRUGIA ESTEREOTACTICA

INTRODUCCINLa radiociruga estereotctica, es una forma de radioterapia sumamente precisa que se usa principalmente para tratar tumores y otras anomalas intracraneales. En la actualidad la radiociruga tambin se est usando para tratar cncer en otras partes del cuerpo en un procedimiento llamado radioterapia estereotctica del cuerpo (SBRT).A pesar de su nombre, la radiociruga estereotctica es un procedimiento no quirrgico que entrega radiacin sumamente enfocada a dosis mucho ms altas que la radioterapia clasica a la vez que evita los rganos de tejido sano cercanos.

Esta se conforma por usar un alto grado de dosis, la cual se logra mediante el uso de los rayos circulares apropiados para atacar el tumor, optimizando los ngulos de los arcos as como las cargas, usando isocentros mltiples o formando dinmicamente un campo durante la rotacin del arco por medio de mini (o micro) colimadores multilaminas.

TECNICAS DE SRSElectro bistur de rayos X (basada en acelerador lineal LINAC)Consiste en el uso de mltiples arcos no coplanares de rayos circulares los cuales convergen en el isocentro de la maquina la cual es estereotacticamente colocada sobre el volumen de la imagen objetivo. Una distribucin esfrica de la dosis obtenida en este caso puede formarse para atacar el tumor de manera mas cercana, manipulando varios parmetros: selectivamente bloqueando partes del campo circular formando la apertura del ojo del haz de manera dinmica por medio de un colimador multilaminar, cambiando los ngulos de los arcos, as como las cargas, usando ms de un isocentro, y combinando haces estacionarios con los haces del arco.

Acelerador lineal En un LINAC los electrones se generan en un ctodo incandescente, son acelerados hasta una cuarta parte de la velocidad de la luz en el can mediante la aplicacin de un campo elctrico pulsado. Entonces se introducen en la gua de ondas que forma la estructura aceleradora y en donde existe un campo electromagntico de alta frecuencia y alta potencia. Se crean pequeos paquetes y se aceleran hasta el 99% de la velocidad de la luz. Estos electrones acelerados pueden utilizarse directamente o bien frenarlos hacindolos chocar contra un blanco de material pesado para que cedan su energa cintica en forma de fotones de rayos X. Con este sistema pueden alcanzarse energas muy altas. En la utilizacin clnica son del orden de la decena de MeV ( 100 veces mayor que los equipos de rayos X y 10 veces mayo que los rayos del Co-60).

Marco estereotactico Este es un aparato el cual se conecta al crneo del paciente. Existen bsicamente 2 sistemas de SRC por LINAC: montaje de marco de pedestal , o montaje de mesa . Esto proporciona un marco rgido fijo de coordenadas para relacionar el centro del objetivo reflejado, al isocentro del tratamiento. Se han desarrollado varios marcos para aplicaciones estereotacticas en general, algunos de estos han sido adoptados para la SRS, entre los mas notables podemos mencionar: Leskell, Riechert Mudinger, Todd Wells, y Brown Robert Wells (BRW).

Este consta de: - Marco localizador (CT) de tomografa computarizada. - Marco localizador angiogrfico - Marco localizador (MRI) de resonancia magntica - Anillo (Gill-Thomas-Cosman), este ha sido diseado para la SRS fraccionada

Precisin isocntrica del acelerador lineal

Un elemento esencial para la SRS es la alineacin de las coordenadas del marco con las coordenadas del isocentro del acelerador lineal. Especificaciones aceptables de precisin isocntrica del acelerador lineal requieren que el isocentro se mantenga dentro de una esfera de radio de 1.0mm con cualquier combinacin del gantry, colimador y rotacin del silln.Precisin estereotactica: El sistema de marco BRW incluye un dispositivo de verificacin llamado base phantom , el cual tiene coordenadas idnticas a las del marco BRW. Como dispositivo independiente provee un marco absoluto de referencia para las coordenadas estereotacticas del sistema entero: marco BRW, sistema de soporte del paciente, y los sistemas localizadores de CT, MRI y angiografia.

La prueba usando la base phantom para verificar la alineacin del isocentro de radiacin con el punto objeto definido por las coordenadas puestas en el pedestal del sistema BRW esrealizada ajustando el punto coordenado del objetivo en la base phantom.

Precisin global: Cuando el sistema de SRS est listo para usarse, el proceso entero debe probarse geomtricamente, para ello existe un phantom de prueba el cual contiene objetos de prueba: un cono, un cubo, una esfera y un cilindro. El punto central de estos objetos es identificado en las imgenes de la CT y de la MRI, y las coordenadas BRW son reconstruidas por un software. El cambio en cada coordenada es denotado por , y el error de localizacin est dado por la ecuacin:

LE [( AP )2 ( LAT )2 (VERT )2 ]0.5

Electrobisturi de rayos gamma Este libera radiacin a la lesin cerebral por medio de irradiacin simultanea de un gran numero de rayos gamma isocntricos. En una unidad moderna 201 las fuentes de cobalto 60 son alojadas en una barrera hemisfrica (cuerpo central) y los haces son colimados hacia el foco en un solo punto en una distancia fuente foco de 40.3 cm. El haz central es inclinado directamente a un angulo de 55 respecto al plano horizontal. Las fuentes son distribuidas a lo largo de las los dos arcos hemisfricos, uno en el plano longitudinal y otro en el plano transversal.

Los canales de rayos del cuerpo central proporcionan la colimacin de rayos gamma, los ejes centrales de los 201 rayos gamma intersectan con una precisin mecnica de 0.3mm. El objetivo a atacar en el cerebro es localizado por medio del marco estereotactico Leskell adjunto al crneo del paciente y realizando estudios de imagen como CT, MRI o angiografa. No hay diferencias clnicas entre ambas tcnicas, sin embargo el electrobistur de rayos gamma se usa para lesiones mas pequeas debido a la limitacin del campo (18 mm maximo), aunque varios isocentros pueden atacar al mismo objetivo para expandir la distribucin de la dosis.

El Co-60 se obtiene por bombardeo con neutrones a partir del Co-59. Su esquema de decaimiento es el siguiente:Co-60 -> decaimiento -> Ni-60 excitado -> decaimiento -> Ni-60 estable

Un tomo de Co-60 tiene una probabilidad conocida de sufrir un decaimiento consistente en la transformacin de uno de los neutrones de su ncleo en un protn, emitiendo en el proceso un electrn que es absorbido en la propia fuente, que lo lleva a ser un tomo de Ni-60 excitado.

La energa de excitacin es cedida mediante un decaimiento consiste en la emisin de un fotn de 1,33 MeV y otro de 1,17 MeV (de media dos fotones de 1,25 MeV) para llevar al tomo de nquel a un estado estable. La vida media (tiempo que tarda la actividad en reducirse a la mitad) para el Co-60 tiene un valor de 5,27 aos. Lo que significa que para tener una calidad aceptable en los tratamientos es necesario sustituirla cada cierto tiempo.

Dosimetra Existen 3 cantidades de inters en la dosimetra de la SRS:

- Distribucin de la dosis profunda: requiere que las dimensiones del detector sean lo suficientemente pequeas de modo que quede bien dentro de la zona central uniforme del contorno del haz. Para campos de diametro de 12.5 mm o mayores se ha demostrado que la profundidad de la dosis en el eje central puede ser medida correctamente con una cmara de ionizacin de placas paralelas de diametro no mayor a 3.0 mm.- Contorno de los rayos transversos: los contornos de los haces pueden ser medidos mediante una pelicula intercalada paralela al eje central entre laminas de una unidad de densidad phantom. Como en la dosimetra de la pelcula, la resolucin espacial se rige principalmente por la apertura densitmetro, se recomienda que el tamao de la abertura sea de 1 mm o menos.

- Factores de salida : estos factores (Sc,p) para campos pequeos representan el mismo tipo de problemas como para mediciones del contorno de los haces y distribucion de dosis profundas. Se ha demostrado que para campos de diametro 12.5 mm o mayores, las cmaras de la placa cilndricas o paralelas de 0,5 mm de dimetro permiten medir factores de salida con una precisin de 0,5%

BRAQUITERAPIA DE ALTA TASA DE DOSIS

BraquiterapiaLa radioterapia utiliza radiacin ionizante, para matar a las clulas cancerosas y hacer encoger los tumores. A diferencia de la radioterapia externa (EBT) en la que haces de rayos X de alta energa generados por una mquina se dirigen en el tumor desde fuera del cuerpo, la braquiterapia coloca un material radioactivo directamente dentro o cerca del tumor. La braquiterapia, tambin llamada terapia de radiacin interna, permite al mdico usar una dosis total ms alta para tratar a un rea ms pequea y en menor tiempo que es posible con el tratamiento de radiacin externa.

La braquiterapia puede ser temporal o permanente. En la braquiterapia temporal, se coloca material radioactivo dentro o cerca de un tumor por un tiempo especfico y luego se remueve. La braquiterapia temporal se puede administrar a tasa de dosis baja (LDR) o tasa de dosis alta (HDR). En la braquiterapia permanente, tambin llamada implantacin de semillas, se colocan semillas o grnulos (como del tamao de un grano de arroz) en, o cerca de, el tumor, donde se quedan permanentemente. Tras varias semanas o meses el nivel radioactivo se disminuye hasta desaparecer. Las semillas inactivas quedan dentro del cuerpo, sin ningn efecto duradero sobre el paciente.

Braquiterapia de alta tasa de dosisLa mayor parte de la experiencia clnica en braquiterapia ha sido obtenida usando implantes de baja tasa de dosis (LDR), es decir una tasa de dosis del orden entre 0.5 y 2 cGy/min, se considera una alta tasa de dosis (HDR) de orden de 20 cGy/min o mayor. Con la braquiterapia HDR, se aplica al tumor una dosis especfica de radiacin en un estallido corto usando una unidad remota de poscarga. El tratamiento dura slo pocos minutos, si bien el procedimiento entero (que incluye la colocacin del dispositivo de entrega) puede llevar hasta varias horas. Se puede repetir varias veces en un da antes de que se remueva el dispositivo de suministro y el paciente vuelva a casa. Los pacientes pueden recibir hasta 10 tratamientos separados de braquiterapia HDR durante una o varias semanas La principal ventaja de la HDR frente a la LDR es que esta permite tratamientos sobre pacientes ambulatorios. Otra de las ventajas que ofrece es el control sobre las dosis, la cual se utiliza para entregar altas dosis adecuadas para tumores que estn bien localizados, por ejemplo para el tratamiento de cncer de prstata.

Unidad de HDRUnidad remota de descarga Contiene una fuente simple de alta actividad (aproximadamente 10 Ci o 370 GBq). A pesar de que el cobalto-60 y el cesio-137 han sido utilizados, el iridio-192 es el radioistopo ms comnmente utilizado en la HDR debido a su mayor actividad especifica, en contraparte su vida media es ms corta. La fuente del radioistopo (Ir-192) es una pequea lnea de origen soldada a un cable flexible, este cable unido a la fuente recibe el nombre de cable de fuente. La unidad de HDR cuenta con varios canales y un sistema paso a paso el cual direcciona la fuente a cada canal. Estos canales se conectan al paciente por medio de catteres llamados tubos de transferencia o guias de transferencia.

Aplicadores de HDR - Fletcher Suit o Fletcher Suit Delclos

- Vagynal Cylinder

- Rectal Aplicator

PLANEACION DE TRATAMIENTOS DE BRAQUITERAPIA (HDR)

Calibracin de la fuente de HDR

La fuerza de una fuente de braquiterapia debe de estar especificada en terminos de su actividad, tasa de exposicion a una distancia especifica, masa equivalente de radio, y la tasa de kerma en aire (Sk). En la practica (Sk) se determina por medio de la tasa de exposicion X, medida en el vacio a 1m de distancia de la fuente. Si X es medida a un metro de distancia la ecuacin queda como:

sk 8.76 10 X (m Gy / h)3 2

Radiografia ortogonal Peliculas ortogonales son escaneadas por la computadora, y los volumenes de objeto como los rganos en riesgo son descritos en las imgenes. Los puntos especificos de dosis son marcados y se pueden utilizar para optimizar la distribucion de las dosis de acuerdo a las limitaciones. Los planes de tratamiento son optimizados y evaluados observando las curvas de isodosis.

Permite el clculo de lneas de isodosis que pueden ser superpuestas a los rayos X originales Dosis puntuales pueden ser fcilmente calculadas

Imgenes tridimensionalesTradicionalmente se realizan los planes de tratamiento en base a radiografias ortogonales. Sin embargo la dosis puede verse en 3 dimensiones sobre cualquier plano, sin embargo no puede verse en 3d sobre la anatomia del paciente

Vistas ortogonales para la reconstruccin de un implante 3DEn implante permanentes de semillas esto se hace por lo general un par de semanas despus del implante para dejar que disminuya la inflamacin del rea.

Introduciendo informacin de la geometra del implante mediante un digitalizador, el sistema reconstruye la geometra 3D a partir de las vistas ortogonales

Ley del inverso al cuadrado

D

D/4

Perfiles de dosis

Tasa de dosis relativa (%)

Distancia (cm)

Conclusiones- La SRS nos brinda la ventaja de poder localizar por medio de un eje coordenado externo el punto donde se van a aplicar las dosis atravez de herramientas como los phantoms. - Clnicamente no hay diferencias entre el uso de la SRS por medio del gamma knife, sin embargo este es utilizado para lesiones mas pequeas debido a las limitaciones del campo que genera este, sin embargo podemos hacer que varios isocentros ataquen la lesion para obtener un rango de accion mayor. - la braquiterapia presenta una gran ventaja de poder atacar los tumores internamente por medio de tasas de dosis altas o bajas, para ello es necesario calcular las dosis en terminos de la actividad de los isotopos. - Por medio de tecnicas de imagen como la radiografia ortogonal y en 3D es posible optimizar el proceso de dosificacion y atacar con mayor presicion a los tumores.

Referencias

Khan, Faiz M The Physics of radiation therapy 4 edicion http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/t esis/basic/cardenas_ra/cap3.PDF http://www.roa-ne.com/radiationoncology-services/stereotactic-radiationtherapy.php