Proyecto Final Integrador. Procedimientos de Adquisición Tomográfica para Planificaciones de Tratamientos de Radioterapia

Transcripción

1 Proyecto Final Integrador Procedimientos de Adquisición Tomográfica para Planificaciones de Tratamientos de Radioterapia Alumno: Andrea Verónica Guzobad Dependencia en donde se realizaron las prácticas: Instituto Angel H. Roffo Tutor: Gustavo Sánchez Carrera de Diagnóstico por Imágenes, Escuela de Ciencia y Tecnología, UNSAM, Julio de 2006

2 Indice 1.Introducción 2. La tomografía Computada 2.1 Principios de Funcionamiento 2.2 Usos de la TAC 2.3 Modos de Funcionamiento 2.4 Nomenclatura 2.5 Parámetros de Estudio 3. Radioterapia 3.1 Introducción 3.2 Etapas del Proceso Radioterápico 4. Definición del los Volúmenes 4.1 El volumen bruto del tumor. Gross tumour volume (GTV), 4.2 El volumen clínico del objetivo. Clinical target volume (CTV) 4.3 El volumen interno del objetivo. Internal target volume (ITV) 4.4 El volumen del objetivo de la planificación. Planning target volume (PTV). 4.5 Los órganos en riesgo. Organs at risk 5. Dispositivos de Inmovilización y posicionamiento 5.1 Distintos dispositivos de posicionamiento 5.2 Dispositivos de fijación de cabeza 2

3 6. Diferenciación entre los Protocolos Dicom y los Protocolos Scanning 7. PROTOCOLOS PARA TOMOGRAFIAS DE PLANIFICACION DE TRATAMIENTOS DE RADIOTERAPIA 7.1 INDICACIONES GENERALES 7.2 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de cerebro 7.3 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de cabeza y cuello 7.4 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de mama 7.5 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de tórax y cuello 7.6 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de abdomen 7.7 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de próstata 7.8 Indicaciones para realizar una TAC de planificación de recto 8. PROTOCOLOS DE REALIZACION DE TAC PARA PLANIFICACION 3D CON FORMATO DICOM 8.1 Generalidades 8.2 Protocolo de TAC en mama 8.3 Protocolo de TAC en Próstata 8.4 Protocolo de TAC en Parrilla Costal 8.5 Protocolo TAC en Recto 8.6 Protocolo de TAC de Cabeza y Cuello 8.7 Protocolo de TAC en Pulmón y Mediastino 8.8 Protocolo de TAC en Abdomen 8.9 Protocolo de TAC en Pelvis 9. Conclusiones 10.Bibliografia. 3

4 1.Introducción Este proyecto está orientado al proceso de adquisición de las imágenes tomográficas para el tratamiento de radioterapia, y del papel del técnico en diagnóstico por imágenes durante el mismo. El proceso empieza con el diagnóstico del paciente, seguido por la decisión de si tratar o no con radiación. Esto lleva a la decisión de continuar con la planificación del tratamiento utilizando una técnica particular, protocolo o arreglo, que tratará sobre como obtener las imágenes, que entonces es seguido por un posicionamiento del paciente específico o procedimiento de inmovilización. Este componente es muy importante, ya que toda información de la planificación del tratamiento se debe obtener con el paciente en la posición del tratamiento, tanto que el posicionamiento del paciente se pueda reproducir fácilmente día a día. Como parte del proceso de obtención de las imágenes varias marcas de referencia se deben colocar en el paciente (fiduciales). Esto se puede hacer antes de obtener la imagen, utilizando marcadores radio-opacos que se verán en las imágenes para posiciones de referencia del rayo durante el proceso de la planificación. Estas marcas en la piel se utilizan típicamente para definir un isocentro predeterminado en el paciente. La adquisición de las imágenes dependerá también del tipo de tomógrafo que se utilice, por ejemplo, si contamos con un equipo con un gantry de aro ancho, podremos utilizar determinados dispositivos de inmovilización, pero si contamos con un aro angosto, quizás no podamos hacerlo. El grado de acierto del tratamiento de radioterapia, la reproducibilidad y la exactitud del calculo, dependen de cómo se adquieran estas imágenes, que dependen de todos los factores antes enunciados, y principalmente del técnico en diagnostico por imágenes, ya que los errores o las incertidumbres grandes en esta etapa serán arrastrados a lo largo del proceso entero del tratamiento. 4

5 Una vez que se han obtenido los datos externos apropiados del contorno o la imagen, estas deben pasar al planificador para que el oncólogo pueda delinear los volúmenes del objetivo y órganos en riesgo, o sea lo que quiere irradiar y lo que quiere proteger. Con esta información, se determinará el mejor arreglo del rayo para cubrir el volumen del objetivo adecuadamente y aminorar la dosis a tejidos normales críticos. Esto incluirá una elección de direcciones de rayo y una elección de colimación. Una radiografía digitalmente reconstruida (DRR) puede ser generada para permitir el chequeo de comprobación con imágenes obtenidas durante el tratamiento. Con esto completado, se realiza un cálculo de dosis. La distribución de la dosis entonces se evalúa y se confirma si el volumen del objetivo de la planificación (PTV) se cubre adecuadamente y si los tejidos normales son limitados a dosis aceptables. Luego de la evaluación del tratamiento y de la aceptación del mismo se pasa a la marcación y verificación. (fig.i) 5

6 Diagnosis Decisión de tratar No Referir nuevamente al Físico Indicaciones para Radioterapia Sí Directivas de tratamiento Protocolos de Tratamiento Posicionamiento e inmovilización Adquisición de los datos anatómicos del paciente: Imágenes tomográficas Contornos Protocolos para la adquisición Modelo Anatómico: Delineamiento del volumen del objetivo / tejido normal Técnica: Definición del arreglo del rayo Cálculo de dosis Evaluación del plan Aprobación del plan (prescripción) No Optimización Concentraciones de dosis para tejido normal y objetivo Si Implementación del Plan: Simulación MU/calculo del tiempo Transferencia del plan a la maquina de tratamiento Protocolos para transferencia de datos Verificación del tratamiento: Imagen portal electrónica Dosimetría in vivo Entrega del tratamiento Fig.I. Pasos en el proceso radioterápico. Technical Reports SeriEs No.430 6

7 2.La tomografía computada Es un método de diagnóstico médico que permite obtener imágenes del interior del cuerpo humano mediante el uso de los Rayos X, a manera de rebanadas milimétricas transversales, con el fin de estudiarlo en detalle Principios de funcionamiento El tubo emite un haz muy fino de rayos X. Este haz incide sobre el objeto que se estudia y parte de la radiación del haz lo atraviesa (Fig.2). La radiación que no ha sido absorbida por el objeto, en forma de espectro, es recogida por los detectores. Luego el emisor del haz, que tenía una orientación determinada, (por ejemplo, estrictamente vertical a 90º) cambia su orientación (por ejemplo, haz oblicuo a 95º). Este espectro también es recogido por los detectores. El ordenador 'suma' las imágenes, promediándolas. Nuevamente, el emisor cambia su orientación (según el ejemplo, unos 100º de inclinación). Los detectores recogen este nuevo espectro, lo 'suman' a los anteriores y 'promedian' los datos. Esto se repite hasta que el tubo de rayos y los detectores han dado una vuelta completa, momento en el que se dispone de una imagen tomográfica definitiva y fiable. Una vez que ha sido reconstruido el primer corte, la mesa donde el objeto reposa avanza (o retrocede) una unidad de medida y el ciclo vuelve a empezar. Así se obtiene un segundo corte (es decir, una segunda imagen tomográfica) que corresponde a un plano situado a una unidad de medida del corte anterior. A partir de todas esas imágenes transversales (axiales) un computador reconstruye una imagen bidimensional que permite ver secciones del objeto de estudio desde cualquier ángulo. Los equipos modernos permiten incluso hacer reconstrucciones tridimensionales. 7

8 . Fig.II. Funcionamiento de un tomógrafo. 2.2 Usos de la TAC La TAC, es una exploración o prueba radiológica muy útil para la estadificación o estudio de extensión de los cánceres, como el cáncer de mama, de pulmón y de próstata. Incluso para la simulación virtual y planificación de un tratamiento de cáncer con radioterapia es imprescindible el uso de imágenes en tres dimensiones que se obtienen de la TAC. 2.3 Modos de Funcionamiento 1ª Generación: El tubo de RX y un detector en posiciones opuestas recorren una zona determinada, realizando los cálculos de atenuación correspondientes a esa zona, rotan ambos y recorren otra zona sobre el mismo eje realizando los cálculos de esta zona y repiten el proceso hasta conseguir los cálculos correspondientes a un ángulo de 180º sobre el mismo eje. (Fig. III.) 8

9 Los tiempos de barrido por corte eran de 4 a 5 minutos. Fig. III. Funcionamiento de un tomógrafo de Primera Generación 2ª Generación: Treinta detectores opuestos al tubo de Rx, reducen el número de rotaciones de 180 a 6 por cada barrido, lo que a su vez reduce el tiempo total del barrido entre 20 y 60 segundos. (Fig. IV.) Fig. IV. Funcionamiento de un tomógrafo de Segunda Generación. 3ª Generación: La principal limitación de los sistemas de imagen de segunda generación era el tiempo de exploración, debido al complejo movimiento mecánico de la traslación-rotación y a la enorme masa que constituía el gantry. Esta limitación fue superada por los sistemas de imagen de tercera generación. En estos sistemas, la fuente y el conjunto de detectores giran alrededor del paciente. Debido a que sólo son unidades con rotación, los sistemas de imagen de tercera generación pueden producir una imagen en menos de 1 segundo. El sistema de imagen de TC de tercera generación utiliza un ordenamiento curvilíneo que contiene muchos detectores y un haz en abanico. El número de detectores y el espesor del abanico del haz, entre 30 y 60, son 9

10 sustancialmente superiores a los de los sistemas de imagen de segunda generación. En los TC de tercera generación, el haz de radiación y el conjunto de detectores ven todo el paciente en todo momento. El ordenamiento de detectores curvilíneo describe una trayectoria con una longitud constante entre la fuente y el receptor, lo que supone una ventaja para una buena reconstrucción de la imagen. Esta característica del ensamblaje de los detectores de tercera generación permite también una mejor colimación del haz de rayos X que reduce el efecto de la radiación difusa. (Fig. V). Una de las principales desventajas de los sistemas de imagen de tercera generación es la aparición ocasional de artefactos en anillo. Cuando un detector o banco de detectores no funciona, la señal adquirida o su ausencia ocasiona un anillo en la imagen reconstruida. Las correcciones del software en los algoritmos de reconstrucción de la imagen minimizan estos artefactos. Fig. V. Funcionamiento de un tomógrafo de Tercera Generación. 4ª Generación: El diseño de los sistemas de imagen de TC de cuarta generación incorpora una configuración de giro estacionario. La fuente de rayos X gira pero el conjunto de detectores no. La detección de la radiación se consigue con un ordenamiento de detectores fijo, que contiene hasta elementos individuales. El haz de rayos X tiene forma de abanico con características similares a los haces de radiación de la tercera generación. Estas unidades pueden obtener imágenes en menos de un segundo, disponen de adecuación variable del 10

11 grosor de sección y presentan las posibilidades de manipulación de imágenes de los sistemas de imágenes precedentes. (Fig. VI y VII). El ordenamiento de detectores fijos de los sistemas de imagen de TC de cuarta generación no se acompaña de una trayectoria constante del haz de radiación desde la fuente hasta todos los detectores, pero permite que cada detector sea calibrado y su señal normalizada para cada imagen, tal y como era posible con los sistemas de imagen de segunda generación. Los sistemas de imagen de cuarta generación no suelen producir artefactos en anillo. La principal desventaja de los sistemas de imagen de TC de cuarta generación es la dosis que recibe el paciente, que es algo mayor que con otros sistemas de imagen. El costo de estos sistemas también puede ser algo mayor debido a que contienen un gran número de detectores y componentes electrónicos asociados. Aunque se han realizado múltiples comparaciones en cuanto a la calidad de la imagen, no es posible generalizar, ni es fácil decidir claramente cuál proporciona mejor imagen. Gran parte de la calidad final de la imagen depende de los procesos matemáticos de reconstrucción, y estas técnicas evolucionan en forma continua. Fig. VI y VII. Funcionamiento de un tomógrafo de Cuarta Generación. 5ª Generación: El continuo desarrollo en el diseño de los sistemas de imagen de TC promete mejoras adicionales en la calidad de la imagen con menores dosis para el paciente. Algunos incorporan novedades en el 11

12 movimiento del tubo de rayos X o del conjunto de detectores o de ambos. Ninguno de estos diseños ha sido denominado como el diseño de la quinta generación, ya que la TC helicoidal es el principal candidato. La TC Helicoidal se trata de un equipo de TC dotado con un sistema de rotación constante, para lo cual dispone de un sistema de roce o escobillas que mantienen la conexión eléctrica entre las fuentes de alimentación eléctrica y el tubo y los demás componentes que giran durante el disparo. Estos aparatos tienen la capacidad de realizar cortes axiales convencionales, además de poder realizar exploraciones helicoidales. Para realizar una exploración helicoidal se combinan a la vez el movimiento rotatorio del tubo y el movimiento de desplazamiento de la mesa durante el barrido, con lo que se consigue una adquisición volumétrica. (Fig. VIII) Las imágenes solapadas en este caso no son producto de mayor radiación sobre la zona, sino que son producto de un complejo proceso matemático. Al factor de desplazamiento se le denomina pitch. Cuanto mayor es el valor del pitch, más estiradas estarían las espirales, mayor sería su cobertura, menor la radiación del paciente, pero menor sería la calidad de las imágenes obtenidas Ventajas de la TC helicoidal: *Evita discontinuidad entre cortes. Esto es esencial en Radioterapia, ya que al no tener discontinuidad, cuando se reconstruye el volumen a partir de los cortes, podemos planificar con mayor exactitud el tratamiento. *Reduce el tiempo de exploración *Posibilita las exploraciones con menor cantidad de contraste i.v. *Posibilita la reconstrucción multiplanar de imágenes. *Mejora la calidad reconstrucción tridimensional. *Permite la Angio-TC. 12

13 Fig VIII. Funcionamiento de un tomógrafo Helicoidal. 2.4 Nomenclatura Hablamos de Centro de Ventana o de Amplitud de ventana cuando nos referimos a las escalas de grises o al contraste de la imagen. La Ventana es aquello que se refiere a la gama de densidades cuyos números Hounsfield referidos a los tejidos del cuerpo humano, van desde el hasta el pasando por el 0 que es el que corresponde a la densidad del Agua, tomada como referencia. El corresponde al aire y el corresponde al hueso. Estos valores máximos o mínimos, pueden variar en función del equipo. Cuando se correlacionan la UH con la densidad electrónica relativa se genera una curva de calibración (propia para cada tomógrafo) que, introducida en el programa de planificación en radioterapia permite un cálculo exacto de la distribución de dosis punto a punto. Si colocamos el Centro de la Ventana arriba y su amplitud es pequeña, estaremos potenciando la visualización de las zonas más densas y prácticamente no visualizaremos las partes blandas. Si por el contrario lo 13

14 colocamos abajo, y también con poca amplitud, potenciaremos la visualización de las partes blandas y no seremos capaces de visualizar bien las densidades altas. (Hueso, metal, etc.) (Fig. IX) Pueden hacerse combinaciones de todo tipo, ampliando la ventana o disminuyéndola, subiendo o bajando su centro, de tal forma que nos permita visualizar las estructuras que nos interesen, teniendo en cuenta que hemos adquirido todos los datos digitalmente, por lo que podemos manipularlos según lo necesitemos. Fig IX.. Centro de ventana. 14

15 2.5 Parámetros de Estudio Grosor de corte Determina el volumen del voxel o, lo que es lo mismo la anchura del corte. Se mide en mm. Intervalo Determina la distancia entre un corte y otro. Puede dejarse una gran distancia entre un corte y otro lo que nos dejaría zonas sin estudiar, pero también se pueden hacer cortes solapados o continuos. P.ej.: Un grosor de 10mm con un intervalo de cada 10mm sería un estudio con cortes seguidos sin dejar zonas sin estudiar. En radioterapia, no podemos dejar zonas sin estudiar, podemos variar el ancho de corte, por ejemplo cortes más finos en la zona de la patología, y cortes un poco más gruesos hasta completar la zona a estudiar. Con un grosor de 5mm, y un intervalo de cada 3mm, nos daría como resultado un estudio con imágenes solapadas de un corte sobre otro, lo cual nos permitiría hacer una buena reconstrucción 3D. La parte negativa es que estaríamos irradiando algunas zonas por duplicado. El intervalo está relacionado directamente con el movimiento de la mesa. Campo de visión (F O V = Field of view) Determina el diámetro del corte y depende de la zona de estudio. Cuanto más amplio sea el FOV más pequeña se verá la imagen en la pantalla que al ampliarla perderá resolución. 15

16 3. Radioterapia 3.1 Introducción La radioterapia consiste en la utilización de radiación para la destrucción de células tumorales. Al interferir con el ciclo celular, es muy efectiva en la eliminación de células con alta tasa de crecimiento, pero también llega a interferir con el tejido celular normal adyacente al sitio de radiación, lo cual causa importantes efectos secundarios, que en muchos casos limitan su uso y producen complicaciones en el tratamiento. La mayoría de los tratamientos médicos consisten en un fino balance entre la eliminación de la enfermedad de la manera más efectiva y evitar en lo posible los efectos no deseados sobre los tejidos normales y el funcionamiento del organismo en general. En el caso de la radioterapia, el éxito depende de la dosis de radiación y el volumen de tejido irradiado. El uso de dosis altas puede aumentar la capacidad de curación de diferentes tumores, pero la mayoría de los pacientes sufrirán efectos secundarios indeseables. Por otra parte, la utilización de dosis lo suficientemente bajas para evitar efectos secundarios lleva a la falla en la curación de muchas neoplasias. Toda la investigación en el campo de la radioterapia está orientada a maximizar las posibilidades de curación, al mismo tiempo que se minimizan los efectos secundarios. Las demandas de la radioterapia moderna han creado la necesidad de un planeamiento exacto previo a la realización del tratamiento, con el fin de optimizar la exposición radiológica, esto es, asegurar que la dosis de radiación por volumen tumoral sea la máxima posible y a tejidos normales se mantenga lo más baja posible, sin comprometer los resultados de la terapia. 16

17 A partir de la llegada de la tomografía computarizada, en 1970, como herramienta complementaria en el tratamiento de pacientes en radioterapia, su rol en la planeación de la misma ha sido ampliamente reconocido (Fig. X.). Se implementó desde entonces y principalmente en la ultima década un método de simulación terapéutico, que permite evaluar, por medio de imágenes digitales, el campo irradiado, haciendo posible la definición exacta de los contornos de los órganos o tejidos blanco, y la protección de las estructuras subyacentes que no se desea irradiar. Fig. X. Planificación de un tratamiento radioterapico, basado en una tomografía. 3.2 Etapas del proceso radioterápico PRIMERA VISITA: En esta visita el médico elaborará una historia clínica en la que incorporará las exploraciones que le hayan practicado al paciente, realizará una exploración física general y del área enferma. Es posible además que se solicite algún exámen adicional si se considerara necesario para completar el estudio. Se le explicará en líneas generales cuál va a ser el plan de tratamiento previsto, en cuanto a duración, días que tiene que acudir, efectos posibles, etc. Cabe hacer una aclaración, en cuanto a las marcas en la piel del paciente, dependiendo de la modalidad de trabajo, estas marcas pueden realizarse previamente a la adquisición de las imágenes tomográficas, y luego encima de ellas colocarse los fiduciales, y así realizar la adquisición, o puede hacerse la adquisición, marcando al paciente con un marcador indeleble, y sobre la marca los fiduciales, y luego sobre la base de esas imágenes, 17

18 realizar uno o varios tatuajes definitivos, que serán luego tomados como el origen de todos los desplazamientos, para ubicar la patología en los tres ejes, una cierta distancia en Y, una en X, y una en Z. PLANIFICACIÓN DEL TRATAMIENTO: El estándar de la planificación es realizarla en tres dimensiones con simulación virtual. Para ello, es preciso realizar al paciente una tomografía en una posición determinada que será la misma durante el tratamiento. El éxito de la radioterapia y la minimización de los efectos secundarios dependen entre otras cosas del correcto posicionamiento del paciente, mediante el uso de dispositivos de inmovilización, la correcta identificación del objetivo, mediante el uso de métodos de imagen anatómicos y funcionales avanzados, la visualización de estructuras blanco con respecto a otras estructuras en 3-D, el delineamiento detallado y exacto del contorno tumoral y el cálculo exacto de la dosis de radiación requerida para cada tipo de tejido. Entre los objetivos específicos de la adquisición de estas imágenes se encuentran la determinación y cálculo concreto del volumen de tejido que se irradiará y los órganos en riesgo (fig. XI); el delineamiento y la diferenciación exacta de los bordes de la masa tumoral o del órgano; la conservación y cuidado de tejidos radiosensibles cercanos, y el cálculo de la distribución corporal de las dosis de radiación, gracias al modelo 3-D del paciente. Fig. XI. Delineamiento del volumen a irradiar y determinación de los órganos en riesgo. 18

19 Durante la adquisición de las imágenes, el paciente se acuesta en la camilla del tomógrafo, la cual debe ser plana y rígida, (lo cual es muy importante ya que luego, en el simulador, o en el acelerador lineal tendrá que conservar la misma posición, y esto no se conseguiría si la camilla fuera curva) y el técnico toma múltiples imágenes de la región de interés. La adecuada inmovilización del paciente y la capacidad de corregir los cambios de posición diariamente son factores reconocidos como esenciales para la exactitud y éxito de la terapia; por esta razón, se debe utilizar en el tomógrafo una mesa para posicionar al paciente, que sea igual a la utilizada en la máquina de terapia real. Los simuladores tienen la habilidad de imitar la mayoría de las geometrías de los rayos accesibles en unidades de tratamiento y para representar los campos resultantes del tratamiento en radiografías o bajo exámen fluoroscópico del paciente. Ellos consisten en un gantry y una mesa semejante a las que se encuentran en unidades de tratamiento, con la excepción que la fuente de radiación en un simulador es un tubo diagnóstico de rayos X. El resultado es un equipo diagnóstico de alta calidad con un contraste limitado de tejido blando pero con una excelente imagen ósea y de agentes con alto Z. Un equipo de fluoroscopía se puede incluir también y sería utilizado desde una consola para ver la anatomía de los pacientes y para modificar la colocación del rayo en tiempo real. Con las imágenes de la tomografía digitalizadas en un ordenador, se delimitan las áreas a tratar y los órganos críticos. Con la aplicación informática, se añaden los haces de fotones, la intensidad del haz, y se reconstruyen los volúmenes de las áreas delimitadas. El mismo programa informático nos facilita unas radiografías digitales reconstruidas (DRR), que son virtuales, y que reproducen la imagen del campo de tratamiento que formaría el haz de fotones, si realizásemos una radiografía real. (fig. XII) 19

20 Fig. XII. Una DRR con un BEV (Beams Eye View) superpuesto para un campo lateral de tratamiento de próstata. Beams eye views (BEVs) son las proyecciones de los ejes del rayo para el tratamiento, los límites de campo y estructuras delineadas a través del paciente en correspondencia con el plano virtual, que con frecuencia se superponen con las DRRs correspondientes, teniendo como resultado una representación de una radiografía de simulación. La forma del campo se determina con respecto a ambos, la anatomía visible en la DRR y las estructuras delineadas proyectadas por las BEVs. Una vez el plan de tratamiento ha sido establecido, se le tatuará en la piel una o más marcas que serán el origen de todos los desplazamientos en los tres ejes del espacio. 20

21 El siguiente paso consiste en la definición de los parámetros de tratamiento y el área exacta que se irradiará. El simulador permite la toma de imágenes en la posición que deberá adoptar el paciente durante la terapia; de esta manera, se puede verificar su posición y realizar correcciones en la dirección del rayo. El software empleado permite demarcar estructuras ramificadas y maneja adecuadamente órganos huecos. El software realiza el escaneo y la reconstrucción rápida de los diferentes cortes, demarca automáticamente la piel y el tejido pulmonar y óseo, y establece márgenes volumétricos de manera 3-D, siempre y cuando se trabaje en formato Dicom, si la tomografía es escaneada, el delineamiento de las estructuras es realizado en forma manual, por el fisico, y luego es aprobado por el medico especialista. Fig. XIII. Simulador de tratamiento convencional. Para la dosificación de la radiación como último paso, el programa de simulación cuenta con un complejo y exacto algoritmo de cálculo, basado en la información 3-D aportada, mediante lo cual proporciona una estimación acertada de la distribución de la dosis. El programa realiza una evaluación cuantitativa de la dosis precalculada, mediante histogramas de volumen, dosis que aportan información acerca del volumen tumoral, que puede ser destruido con una cantidad de radiación determinada (probabilidad de 21

22 control tumoral), y realiza una estimación de los efectos biológicos de su distribución (probabilidad de complicación del tejido sano). VERIFICACIÓN DEL TRATAMIENTO: Una vez efectuada la planificación del tratamiento, el paciente acudirá a la unidad de tratamiento, y en la misma posición en la que se realizó la TAC de planificación y con los desplazamientos correspondientes en los tres ejes del espacio a partir del punto de origen, se realiza una radiografía o una imagen portal electrónica, que es una placa de verificación, y que habitualmente se realiza en el simulador. La imagen que reproduce esta radiografía debe ser lo más parecida posible a la Radiografía Digital Reconstruida (DRR), y si es así comienza el tratamiento.. 22

23 4. DEFINICION de los VOLUMENES La definición del volumen a ser irradiado es un requisito previo para una significativa planificación y tratamiento 3D y para la cobertura exacta de la dosis. El ICRU Informe No. 50 y 62 definen y describen varios objetivos y los volúmenes críticos de la estructura a irradiar que ayudan en el proceso de la planificación y tratamiento y que proporcionan una base para la comparación de los resultados del tratamiento. Los volúmenes siguientes se han definido como los volúmenes principales relacionados a la planificación 3 D del tratamiento: el volumen bruto del tumor (GTV), el volumen clínico del objetivo (CTV), el volumen interno del objetivo (ITV) y la planificación del volumen del objetivo (PTV). Las figuras XIV y XV muestran cómo los volúmenes diferentes se relacionan uno al otro. Fig. XIV y XV. Diferenciación de los distintos volúmenes. 23

24 4.1El volumen bruto del tumor (GTV) El Volumen Bruto del Tumor (GTV) es la masa palpable o visible/ demostrable de la extensión y la ubicación del crecimiento maligno (del Informe de ICRU No. 50). El GTV se basa generalmente en la información obtenida de una combinación de modalidades imagenológicas (tomografía computada (CT), la resonancia magnética (MRI, ultrasonido, etc.), modalidades diagnósticas (la patología y los informes histológicos, etc.) y el examen clínico. 4.2 El volumen clínico del objetivo (CTV) El volumen clínico del objetivo (CTV) es el volumen de tejido que contiene un GTV y/o la enfermedad demostrable maligna, microscópica y sub - clínica, que se tiene que eliminar. Este volumen se tiene que tratar para lograr adecuadamente el objetivo de la terapia, la curación o la paliación (del Informe de ICRU No. 50). El CTV a menudo incluye el área rodeando directamente el GTV, que puede contener la enfermedad microscópica y otras áreas consideradas en riesgo y requerir el tratamiento (por ejemplo, nodos linfáticos positivos). El CTV es un volumen clínico anatómico y es determinado generalmente por el oncólogo encargado del tratamiento, a menudo después que otros especialistas pertinentes tales como patólogos o radiólogos han sido consultados. El CTV se indica generalmente como un margen fijo o variable alrededor del GTV (por ejemplo. CTV = GTV + 1 cm margen, que habitualmente lo define el médico), pero a veces es igual que el GTV (por ejemplo, el de próstata a la glándula sólo). Puede haber varios CTVs no - contiguos, que pueden requerir dosis totales diferentes para lograr las metas del tratamiento. 24

25 4.3 El volumen interno del objetivo (ITV) El ITV consiste en el CTV más un margen interno. El margen interno se diseña para tener en cuenta las variaciones en el tamaño y la posición del CTV concerniente al marco de referencia del paciente (generalmente definido por la estructura ósea); esto es, las variaciones debidas a movimientos de órganos tales como respiración y el contenido de la vejiga o del recto (del Informe de ICRU No. 62). 4.4 El volumen del objetivo de la planificación (PTV) El volumen del objetivo de la planificación (PTV) es un concepto geométrico, y se define para escoger los arreglos apropiados del rayo, tomando en consideración el efecto neto de todas las variaciones geométricas posibles, para asegurar que la dosis prescrita se administre realmente al CTV (del Informe de ICRU No. 50). El PTV incluye un margen interno del objetivo (del Informe de ICRU No. 62) y un margen adicional para incertidumbres del arreglo, las tolerancias de la máquina y variaciones internas del tratamiento. El PTV está ligado al marco de referencia del equipo de tratamiento y a menudo se describe como el CTV más un margen fijo o variable (por ejemplo. PTV = CTV + 1 cm). Generalmente un solo PTV se utiliza para abarcar uno o varios CTVs para ser concentrados por un grupo de campos. El PTV depende de la precisión de tales instrumentos como dispositivos de inmovilización y láseres, pero no incluye un margen para las características de dosimetría del haz de radiación (por ej. áreas de penumbra y región de aumento), éstos requerirán un margen adicional durante la planificación del tratamiento y diseños de protección. 25

26 4.5 Los órganos en riesgo El órgano en riesgo es un órgano cuya sensibilidad a la radiación es tal que la dosis recibida de un plan de tratamiento pueda ser significativa comparada con su tolerancia, requiriendo posiblemente un cambio en el arreglo del haz o un cambio en la dosis. Debe ser prestada atención específica a órganos que, aunque no inmediatamente adyacentes al CTV, tengan una dosis muy baja de tolerancia (por ejemplo, el cristalino durante tratamientos nasofaringeos y tumor cerebral).. 26

27 5. DISPOSITIVOS DE INMOBILlZACION Y POSICIONAMIENTO La certeza y la reproducibilidad del posicionamiento del paciente en el tratamiento son claves para una radioterapia satisfactoria. El uso de dispositivos de inmovilización para reducir los errores aleatorios de posicionamiento puede reducir también la cantidad de tejido normal irradiado y de asegurar el alcance adecuado del volumen clínico del objetivo (CTV). Un dispositivo de inmovilización es cualquier dispositivo que ayuda a establecer y mantener al paciente en una posición fija y bien definida desde el comienzo, en el curso y hasta el final del tratamiento de radioterapia. Es también cualquier dispositivo que ayuda a prevenir al paciente de moverse (ignorando el movimiento interno, por supuesto) durante todas las sesiones del tratamiento. Una variedad de dispositivos de inmovilización de radioterapia está siendo utilizada exitosamente desde las pasadas décadas. Ellos varían en su construcción desde el más complejo al más sencillo. Las preguntas siguientes deben ser consideradas antes de la implementación de un sistema particular de inmovilización: Es sostenido completamente el paciente en una posición cómoda y relajada? Si no el paciente tenderá a cambiar el sitio donde pone su peso y a relajar otros músculos; así que si es posible se debe obtener un estado cómodo. Puede el dispositivo ser utilizado para posicionar al paciente óptimamente para minimizar las complicaciones normales del tejido? Una subcategoria de los dispositivos de inmovilización es el dispositivo adicional usado para ayudar al paciente a mantener una posición especial diseñada para optimizar la relación entre el objetivo (PTV) y los órganos circundantes radiosensibles. Estos dispositivos de posicionamiento incluyen arm boards, breast tilt boards, Timos, cuñas de espuma, belly boards etc, que serán discutidos más adelante en esta sección.. 27

28 Permite el dispositivo la aplicación de campos no estructurados para los rayos? El dispositivo de inmovilización no debe intervenir con el plan particular del tratamiento. El número atómico alto (Z) de los materiales no debe estar ni cerca del camino del rayo, donde ellos pueden causar una atenuación no deseada o dispersión. Son preferibles materiales rígidos radiotransparentes, y debe ser posible cortar o quitar las secciones si es necesario. Es también importante considerar si el dispositivo de inmovilización llegará a ser una obstrucción mecánica e intervendrá con el posicionamiento del gantry del acelerador para un campo particular del tratamiento o causará algún choque cuando el rayo rota de un ángulo del gantry a otro. Será el dispositivo utilizable en la terapia radiosimulada, mediante CT, para planificación? Como discutimos antes el mismo dispositivo de inmovilización para el paciente se debe utilizar durante toda la adquisición de las imágenes y procedimientos de localización para establecer un sistema de coordenadas para un exacto posicionamiento y tratamiento. De hecho, es común personalizar dispositivos de inmovilización ha ser diseñados y para ser construidos en el cuarto del simulador mientras el paciente es alineado en la camilla del simulador en la posición deseada para el tratamiento. Si se utilizará TC en el proceso de la planificación, el diámetro del cilindro, asociado con estas unidades diagnósticas puede limitar las dimensiones generales del dispositivo. Este sistema de imagen limita también los materiales que se pueden utilizar en el dispositivo, desde que metales, unos con Z especialmente altos, causan artefactos en las imágenes de CT. Se afectará adversamente la dosis de superficie? Si el diseño del dispositivo de inmovilización requiere que el rayo pase por una parte de su material, su efecto en la dosis de superficie del paciente debe ser determinada. El aumento de la dosis de superficie causado por delgadas y termoplásticas espumas de poliuretano puede ser pequeño pero deben ser entendidos y documentados. 28

29 Proporciona el dispositivo el espacio adecuado para marcas de referencia para describir completamente y facilitar la reproducibilidad del posicionamiento del paciente? El dispositivo de inmovilización ayuda a definir un sistema de coordenadas del paciente. Ultimamente, a través del procedimiento de posicionamiento, este sistema de coordenadas del paciente debe ser alineado con el sistema de coordenadas del cuarto usando marcas de referencia o índices. Un dispositivo personalizado debe tener el espacio para marcas fiduciales y para otros indicadores de referencia para ser colocados permanentemente en la superficie en una manera fácilmente visible. Los dispositivos no personalizados (bite blocks, arm boards, relocatable head frames, etcétera) deben tener inclinaciones precisas para facilitar el marcado de la posición específica de cada paciente. Todos los dispositivos deben ser capaces de ser alineados con el sistema de coordenadas del cuarto o vía sistema de láser del cuarto o con una cuidadosa inclinación de las camillas de tratamiento o del tomógrafo que utilizan adaptadores especiales. Será el dispositivo de inmovilización rígido y podrá mantener su forma con el tiempo? Es importante que el dispositivo mantenga su forma en el curso de la terapia. Si con el tiempo su ajuste llega a ser flojo o sus paredes llegan a ser flexibles, el paciente puede ser capaz de moverse dentro del dispositivo, y corregir su posición, que no puede ser asegurada. Sería útil determinar los efectos de tales factores como la temperatura, la humedad, radiación, y el peso del paciente en las materias y la construcción de cualquier dispositivo utilizado para la inmovilización a largo plazo. Es también importante para los técnicos notar la condición y el ajuste del dispositivo antes de cada tratamiento, si muestra los signos del desgaste o aún signos de cambios en el paciente (por ejemplo, la pérdida del peso, merma del tumor, etc.). 29

30 Aunque el objetivo principal de un dispositivo de inmovilización es limitar el movimiento del paciente y para reducir la probabilidad de errores de posicionamiento, es posible que haya otros beneficios, tal como éstos: La reducción en el tiempo diario de arreglo. Algunos dispositivos de inmovilización hacen que el posicionamiento sea mucho más fácil y más eficiente y por lo tanto ahorra tiempo y reduce el costo general del tratamiento. La reducción en el temor del paciente y preocupación, ya que el paciente se siente más seguro. Ninguna necesidad para el paciente de estar despierto, alerta, y cooperativo. La conversión del paciente en un cuerpo más rígido, disminuyendo la rotación de una parte del paciente con respecto a otra y fijar la relación entre los órganos internos y las marcas fiduciales en la superficie. 5.1 Diferentes Dispositivos de Posicionamiento Todos los dispositivos de inmovilización pueden en algún sentido ser considerados dispositivos de posicionamiento. Sin embargo, para esta discusión nosotros podemos hacer la distinción de que los dispositivos de posicionamiento son dispositivos adicionales utilizados para ayudar a mantener al paciente en una posición determinada del tratamiento. Frecuentemente, sin embargo, es necesario establecer al paciente en una posición especial diseñada para mejorar el radio terapéutico y a veces el confort del paciente en el tratamiento. Para algunos tratamientos el acceso óptimo del rayo es limitado por estructuras anatómicas externas tal como las extremidades, un abdomen grande, o un seno oscilante. Otros planes del tratamiento son limitados por la proximidad del objetivo (PTV) a las estructuras radiosensibles circundantes. Como el cuerpo humano es un sólido no rígido, para estos 30

31 casos se han utilizado apoyos accesorios especiales para manipular las características del cuerpo y proporcionar apoyo cómodo y estable en una posición no estándar. Los dispositivos de Posicionamiento incluyen lo siguiente: Neck roll, cuña de espuma, head holder y Timo. Estos sencillos dispositivos son usados para maniobrar las partes del cuerpo para que queden fuera del camino del rayo o en una mejor posición. Por ejemplo, en el tratamiento de la cavidad maxilar la cabeza del paciente debe ser posicionada con el mentón hiperextendido para incluir la extensión superior de la cavidad maxilar en un campo anterior sin también incluir el ojo. Tal posición se puede lograr y puede ser mantenida con el uso de un apropiado sostenedor de cabeza y cuello (Timo) (fig. XVI). El tratamiento del cáncer de la glándula pituitaria o de tumores cerebrales pequeños a menudo requieren que la cabeza sea posicionada con una flexión extrema del cuello. Con el paciente en esta posición el rayo anterior puede evitar las estructuras con limitaciones de dosis tales como el quiasma óptico, la retina, y mucho del tejido cerebral. Otra vez, un apoyo de cabeza de espuma puede ayudar a conservar esta posición (fig. XVII). Fig XVI y XVII. Timo support y head holder (prono) 31

32 En estos casos un apoyo personalizado tal como la bolsa del vacío o los sistemas de espuma que se endurecen se pueden utilizar con un confort aún más grande (fig. XVIII y XIX). Combinado con una máscara termoplástica este arreglo proporciona estabilidad contra el movimiento del paciente. Fig XVIII y XIX. Head holders, Vac-lok cushions. Arm board y knee saddle. Estos dispositivos adicionales, son diseñados específicamente para posicionar las extremidades en una manera cómoda y reproducible. Posicionar las extremidades es a veces útil para tratar sarcomas de tejido blando en los brazos o piernas. Otras veces es necesario quitar el brazo o la pierna del camino del rayo. (Fig. XX). Fig. XX. Arm board. Las extremidades inferiores no se pueden posicionar para el tratamiento tan fácilmente. Para tratar la pierna, el desafío es a menudo reproducir la posición 32

33 de la pierna sana lo suficientemente fuera del campo de radiación. Esto se puede alcanzar con sillas de rodilla o con una espuma sólida personalizada, un apoyo de bolsa de vacío o los posicionadores de piernas. (fig. XXI, XXII y XXIII). Fig. XXI, XXII y XXIII. Posicionador dual para piernas, Vac- Lok cushion, knee bolsters. Hand grip (fig. XXIV), overhead arm positioner(posicionador de brazos por sobre la cabeza) (fig. XXV), y shoulder retractor(retractor de hombro) (fig. XXVI). Más a menudo estos dispositivos se utilizan para posicionar las extremidades para que ellas no intervengan con el tratamiento de alguna otra región. Los brazos se pueden posicionar encima de la cabeza o a los lados en una bien definida y reproducible ubicación con cualquiera de estos dispositivos: un tilt board hand grips con soporte para brazos o un posicionador de brazos sobre la cabeza con un grip para las manos. El T-bar hand grip (fig. XVII) se monta en una tabla plástica horizontal y es utilizado en combinación con un dispositivo de cabeza y cuello. Con posiciones ajustables (con una escala para permitir el movimiento longitudinal y vertical) este dispositivo ayuda a mantener al paciente en una posición reproducible con sus brazos arriba, ventajosa para tratar varias lesiones en el tórax y el abdomen. 33

34 Fig. XXIV. Hand grip. Fig XXV, Arm positioner. Los hand grips y los shoulder retractors se utilizan típicamente para colocar al paciente en una posición con brazos y hombros hacia abajo. El retractor del hombro puede consistir en un estribo conectado con hand grips con lazos de nilon con la tensión ajustable. Este dispositivo ayuda a bajar los hombros y a mantenerlos fuera en una manera reproducible, que es muy útil para tratar cabeza y cuello con campos laterales. Fig.XXVI. Retractor de hombros. Fig. XXVII. T bar hand grip. Sistemas de elevación del paciente: tilt board, slant board, y breast board. El posicionamiento de pacientes supino para el tratamiento inclinando las tablas rígidas de plástico tiene numerosas ventajas. Algunos pacientes especialmente con obesidad severa o enfermedad pulmonar, pueden tener dificultades al estar de espaldas en una camilla plana mucho tiempo.(fig. XXVIII).. 34

35 Fig. XXVIII. Camilla para pacientes que tienen dificultades para estar recostados mucho tiempo (lung board). La tabla de inclinación tiene típicamente los puños incorporados o apoyos para el brazo que proporcionan apoyo cómodo y reproducible con los brazos arriba. Así la tabla de inclinación proporciona una posición aceptable para tratar el cáncer de pulmón vía campos laterales sin la interferencia de brazos u hombros. Puede ayudar también en el tratamiento de pacientes con una severa inclinación de los pechos, posicionando al paciente para que el rayo anteroposterior vertical choque ortogonalmente en la superficie de la piel. Probablemente el uso más común de la tabla de inclinación está en el tratamiento del cáncer de mama con campos paralelos opuestos tangenciales. El breast board (fig. XXIX) ha estado en uso por varias décadas- y sirve a varios propósitos: Proporciona apoyo para traer el brazo encima de los hombros y fuera del camino del campo lateral. Permite que el paciente sea posicionado para que la pared del pecho esté horizontal y así evitar una angulación del colimador. Se aprovecha la gravedad para que el seno grande caiga hacia abajo en una mejor posición para el tratamiento. Fig. XXIX. Breast board 35

36 Breast board moderno. Construido de fibra de carbón, el breast board (fig. XXX) proporciona una gran variedad de inclinación en diferentes ángulos. El apoyo posterior incluye un sostenedor de cabeza y es cortado para prevenir interferencia con el campo tangencial para ángulos escalonados del rayo. El breast board contiene también un sistema de apoyo de brazo, el más sencillo es un conjunto de perchas verticales con un surtido de posiciones y el más complejo, un apoyo ajustable biaxial inclinable para la muñeca y el antebrazo. Fig XXX. Carbon Fiber Breast Board. Hay un argumento contra el uso de tablas de inclinación que es digno de mención: El acceso al escáner de CT para la adquisición de las imágenes y localización es difícil y en muchos casos imposible. Con respecto al tratamiento del cáncer de mama, otro problema de posicionamiento del paciente es el que surge en el tratamiento de mujeres con grandes flácidos, u oscilantes senos. Estas mujeres pueden tener reacciones severas de piel que resultan de la superposición de piel en el pliegue inframamario. Este problema puede ser reducido por el uso de un corpiño termoplástico, perforado y delgado o un anillo de seno para sostener y posicionar el seno para evitar la superposición de piel. (fig. XXXI) 36

37 Fig XXXI. Thermoplastic Breast Support and Treatment Brassiere. Prone breast board (fig XXXII). Desarrollado para reducir el daño potencial para la piel, para el pulmón, y para las complicaciones cardiacas de tratar senos grandes y oscilantes, este sistema consiste en un dispositivo de soporte troughlike rígido montado encima de la camilla de tratamiento y curvo hacia arriba para una mayor seguridad. El paciente yace prono en el dispositivo, y sólo el seno implicado cuelga bajo su propio peso por una ventana en el fondo de la depresión, proporcionando una separación mejorada entre el blanco y los tejidos normales. Para el tratamiento se utilizan los rayos tangenciales laterales. Fig. XXXII. Prone breast board. Belly board. El belly board es generalmente un colchón grueso para el apoyo del paciente prono con un recorte para el vientre de paciente. El propósito de este dispositivo es proveer más confort y estabilidad en la posición prono (especialmente para el paciente obeso) y para reducir la cantidad de intestino en los campos laterales de la radiación. Una versión comercial del beily board viene con los bloques movibles de espuma de poliestireno que se pueden personalizar para cada anatomía del paciente (fig. XXXIII), mientras otros sistemas se basan sobre un molde enteramente formado de espuma de 37

38 poliuretano. Ambos pueden ser utilizados en combinación con un dispositivo termoplástico de fijación que cuando se moldea alrededor de las caderas de los pacientes y sus nalgas, proporcionan una inmovilización más rigurosa además del apoyo fijo. (fig. XXXIV). Fig XXXIII. Bellyboard con bloques movibles. Fig XXXIV. Bellyboard fijo. Treatment chair. (fig. XXXV). La silla de tratamiento nunca ha logrado gran popularidad. El uso reciente de materiales más livianos, más fuertes y modernos tales como cuadrículas de fibra de carbono han llevado al desarrollo de un sistema de inmovilización más efectivo y más fácil de usar. Las sillas más nuevas, que se pueden montar en la camilla de tratamiento, contienen sostenedores de cabeza y cuello así como descanso para el brazo para poder tener variedad de posiciones para el brazo. La silla de tratamiento puede ser útil en pacientes que tienen problemas para respirar y que no pueden ser colocados en una posición recostada. Se ha utilizado también en el tratamiento de enfermedad mediastinal, en la cual se aprovecha la orientación vertical del mediastino y se reduce la cantidad del tejido normal irradiado. Fig. XXXV. Treatment Chair. 38

39 5.2 Dispositivos de Fijación de cabeza Para lograr que el tratamiento de radioterapia sea más exitoso, es importante que el rayo de en el tumor cada vez, mientras impactamos en la menor cantidad de células sanas alrededor del tumor. Para lograr esto, el paciente necesita estar en la misma posición cada vez que él o ella son tratados. Una máscara termoplástica (fig. XXXVI) mantiene efectivamente al paciente en la misma posición durante el tratamiento, y hace posible la repetición del posicionamiento. La máscara se puede marcar también donde se necesita que impacte el rayo para mantener el tratamiento exacto, que puede eliminar la necesidad de marcar en la piel de los pacientes. Una máscara termoplástica consiste en dos partes: un marco rígido (fig. XXXVII) y una hoja de material termoplástico. Cuando la máscara se pone en el agua tibia el material termoplástico es suave y moldeable. El terapeuta moldea la mascara termoplástica a los contornos faciales del paciente (fig. XXXVIII). La máscara se enfría y se pone tiesa para llegar a ser una réplica rígida de la anatomía del paciente. Las máscaras termoplásticas están disponibles sólo para cabeza o la cabeza, el cuello y los hombros. El estilo y la pauta de la máscara se determinan según los requisitos del tratamiento. Fig XXXVI. Thermoplastic Mask. 39

40 Fig XXXVII. Carbon Fiber Baseplate Fig. XXXVIII. El terapeuta moldea la mascara al rostro del paciente. 40

41 6. Diferenciación entre los Protocolos Dicom y los Protocolos Scanning Para realizar la planificación del tratamiento, o sea, la distribución de dosis, el delineamiento de las estructuras a irradiar así como de los órganos a proteger, etc., necesitamos que la tomografía de planificación, sea ingresada en una computadora, para luego poder trabajar con ella, en la reconstrucción a partir de la tomografía del volumen que representa el paciente. Hay dos formas de llegar a ello: una es mediante la transferencia electrónica de datos, ya sea hacia un CD, o hacia otra computadora, en formato DICOM, la otra es imprimiendo las tomografías, y escaneándolas, o sea pasamos de un medio analógico (la placa tomográfica) a uno digital (la imagen en la computadora). Cada método tiene sus cualidades y se diferencian entre sí. Cuando la tomografía es escaneada, supongamos que sean treinta imágenes, o sea treinta cortes, el físico, debe delinear manualmente el contorno externo del paciente, así como todas las estructuras internas, en cada una de ellas, o sea debe hacerlo treinta veces, lo que implica un gran trabajo, y mucha pérdida de tiempo, así como la generación de errores que van en detrimento del tratamiento. Cuando trabajamos en el formato DICOM, el programa, gracias a un algoritmo que detecta los cambios de frecuencia en una imagen, puede delinear los contornos, tanto externos, como internos del paciente en forma automática. Esto nos permite ahorrar mucho tiempo, y tener una mayor exactitud en la planificación del tratamiento. Si consideramos que el interior del paciente es homogéneo, o sea, tenemos la misma densidad en todo el interior del volumen definido, por ejemplo la del agua, por su proximidad con la densidad del tejido blando, no tendríamos mas diferencia entre los dos métodos que la eficacia en el delineamiento de los bordes del formato DICOM. 41