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IAEA International Atomic Energy Agency

OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA

Parte 5

Propiedades y seguridad de las fuentes

y equipos de radioterapia empleados

en la terapia por haz externo

IAEA Parte 5. Radioterapia por haz externo / Conferencia 1. Técnicas 2

OIEA, Colección de Seguridad 120, Nociones Fundamentales de Seguridad (1996)

Fuente: “Todo aquello que puede

producir exposición a las

radiaciones… una unidad de rayos X

se puede considerar una fuente…”


Radioterapia por haz externo

Paciente Tumor

Haz 3

Haz 2

Haz 1


Terapia por haz externo (EBT)

• No-invasiva

• Localización del blanco; importante. El

establecimiento del haz puede ser engañoso

• Por lo general múltiples haces para localizar

el blanco en el foco de todos los haces

paciente

Un solo haz Tres haces coplanarios

Múltiples haces no

coplanarios


Radioterapia por haz externo

• Más del 90% del total de los pacientes de

radioterapia son tratados empleando EBT

• La mayoría de estos son tratados empleando

rayos X en el rango de 20keV a 20MeV de

energía máxima

• Otras opciones de tratamiento por EBT incluyen

las unidades telecurie (Co-60 y Cs-137),

electrones a partir de aceleradores lineales, y

aceleradores; para partículas fuertemente

cargadas, como los protones


Objetivos

• Conocer los diferentes tipos de radiación que se

emplean en la radioterapia por haz externo

• Comprender las funciones de los diferentes

equipos que se emplean para la administración del

haz

• Comprender las implicaciones de las diferentes

unidades de tratamiento y su diseño

• Conocer el equipamiento auxiliar requerido y

empleado en la radioterapia por haz externo

• Comprender las medidas empleadas en estos

equipos para garantizar la seguridad radiológica


Contenido

• Conferencia 1: Tipos de radiación, técnicas

• Conferencia 2: Equipos. Diseño para la

seguridad

IAEA International Atomic Energy Agency

OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia

Conferencia 1: Tipos de radiación. Técnicas

Parte 5

Radioterapia por Haz Externo


Objetivos

• Conocer los diferentes tipos de radiación que se emplean en la radioterapia por haz externo

• Conocer los requerimientos técnicos para hacer que estos tipos de radiación sean aplicables a la radioterapia

• Comprender las técnicas más comunes de radioterapia por haz externo


Contenido

1. Proceso de radioterapia por haz externo

2. Calidad de las radiaciones que se emplean

3. Técnicas de administración

4. Prescripción e informes

5. Procedimientos especiales


1. Proceso de EBT

Diagnostico

Adquisición de datos del paciente

Simulador

Escáner de TC

Creación y verificación del

plan de tratamiento

Simulación (virtual o real)

Plan de tratamiento

Tratamiento

Verificación y seguimiento


Proceso de EBT

Diagnostico

Adquisición de datos del paciente

Simulador

Escáner de TC

Creación y verificación del

plan de tratamiento

Simulación (virtual o real)

Plan de tratamiento

Tratamiento

Verificación y seguimiento

Uso de las

radiaciones


Nota sobre el rol del diagnóstico

• La responsabilidad de los clínicos

• Sin un diagnóstico apropiado la justificación

del tratamiento es dudosa

• El diagnóstico es importante para el diseño

del blanco y la dosis curativa o paliativa

requerida


Nota sobre el rol de la simulación

• Frecuentemente, el simulador se usa en dos ocasiones en el proceso de radioterapia – Adquisición de datos del paciente – localización del

blanco, contornos, siluetas

– Verificación – ¿resulta ejecutable el plan? Adquisición de imágenes de referencia para verificación

• El simulador puede ser reemplazado por otro equipo de diagnóstico o por simulación virtual


Simulador

• Importante para simular el ambiente del tratamiento isocéntrico

• No obstante, algunas funciones pueden ser reemplazadas por otras unidades de rayos X de diagnóstico, si se cumple que la ubicación del campo de rayos X se puede marcar sobre el paciente, sin lugar a confusión

• Otras funciones (isocentricidad) se pueden entonces simular en la unidad de tratamiento


Simulación virtual

• Todos los aspectos de las tareas del

simulador se ejecutan en un conjunto de

datos 3D del paciente

• Esto requiere datos 3D de TC del paciente

en la posición de tratamiento

• La verificación se puede realizar utilizando

radiografías reconstruidas digitalmente

(DRRs)


Simulación TC (Gracias a ADAC)

Marcaje del paciente durante la TC

Láseres móviles

Proyección del Isocentro

Iso

cen

ter

Po

sitio

n

Imágenes CT


Simulación virtual

Modelo 3D del

paciente y

dispositivos de

tratamiento


Radiografías reconstruidas digitalmente como imágenes de referencia para la verificación

Ver e imprimir

DRRs para todos

los campos

planificados:

mejora la

confianza para

planificación;

referencia para la

verificación


Nota sobre el rol de la planificación del tratamiento

• Vincula la prescripción a la realidad

• La ‘pieza clave’ de la radioterapia

• Se hace cada vez más sofisticada y

compleja

• Se aborda ampliamente en la parte 10


2. Métodos de tratamiento de la radioterapia por haz externo (EBT)

• Rayos X superficiales

• Rayos X de ortovoltaje

• Unidades telecurie

• Rayos X de megavoltaje

• Electrones

• Partículas pesadas cargadas

• Otros


Métodos de tratamiento de la radioterapia por haz externo (EBT)

Rayos X superficiales 40 a 120kVp

Rayos X de ortovoltaje 150 a 400kVp

Unidades telecurie Cs-137 y Co-60

Rayos X de megavoltaje Aceleradores lineales

Electrones Aceleradores lineales

Partículas pesadas

cargadas Protones de ciclotrón, C, Ar, ...

Otros Neutrones, piones


Porciento de dosis en profundidad, comparación para haces de fotones

Haz superficial

Haz de

Ortovoltaje


Radioterapia superficial

• 50 a 120kVp - similar a las calidades de rayos X de diagnóstico

• Baja penetración

• Limitada a lesiones cutáneas tratadas con un solo haz

• Por lo general pequeñas dimensiones de campo

• Requiere aplicadores para colimar el haz a la piel del paciente

• Corta distancia entre el foco de rayos X y la piel


Radioterapia superficial

Philips RT 100


Problemas de la radioterapia superficial

• Alto rendimiento debido a la corta FSD y la

gran influencia de la ley del cuadrado inverso

• Calibración difícil (fuerte gradiente de dosis,

contaminación de electrones)

• Dosis determinada por un temporizador – se

han de considerar los efectos

Encendido/Apagado (on/off)

• Los haces de fotones pueden resultar

contaminados con electrones del aplicador


Radioterapia por ortovoltaje

• 150 - 400 kVp

• Penetración suficiente para tratamientos

paliativos de lesiones óseas relativamente

próximas a la superficie (costillas, médula

espinal)

• Ampliamente reemplazado por otras

modalidades de tratamiento


Equipos de ortovoltaje (150 - 400 kVp)

Dosis en

profundidad

significativamente

afectada por la

FSD

FSD 6cm,

HVL 6.8mm Cu

FSD 30cm,

HVL 4.4mm Cu


Colocación del paciente de ortovoltaje

Al igual que para las

unidades de

irradiación

superficial, el haz se

establece mediante

conos, directamente

sobre la piel del

paciente


Radioterapia de megavoltaje

• Cobalto-60 (energía

1.25MeV)

• Aceleradores lineales (4 a

25MVp)

• Piel ilesa en haces de

fotones

• Distancia típica foco-piel

80 a 100cm

• Montada isocentricamente


Comparación de porciento de dosis en profundidad de fotones

• FOTONES • ELECTRONES

Haces de Linac Co-60


Locaciones típicas de tumores y de tejidos normales

• FOTONES • ELECTRONES

Próstata

Pulmón bajo

cáncer de

mama

Médula espinal en tratamiento

de cabeza y cuello Tumor cerebral


Resultado de la dirección de avance de electrones secundarios, que depositan energía en la dirección del flujo, a partir del punto original de interacción

Efecto acumulativo (Build-up)


Efecto acumulativo (Build-up)

• Resulta importante clínicamente, puesto que todos los haces de radiación en radioterapia externa pasan a través de la piel

• Se reduce mediante dimensiones de campo grandes e incidencia oblicua, así como al colocar bandejas en el haz

• Se puede evitar con el empleo de bolo sobre el paciente cuando se ha de tratar la piel o cicatrices


Geometría isocéntrica


Geometría isocéntrica

• Es resultado de las grandes FSDs que son posibles con equipos modernos

• Ubica al tumor en el centro – resulta sencillo establecer múltiples haces de radiación para irradiar el blanco en varias direcciones

Imagen del sitio Web de

VARIAN


Técnicas usuales de tratamiento con fotones

Dos campos paralelos opuestos

• Pulmón

• Mama

• Cabeza y cuello


Técnicas usuales de tratamiento con fotones

Caja de cuatro campos

• Cérvico uterino

• Próstata 1

4

3 2 60 Gy


¿Isocéntrico o no?

Todas las disposiciones de haces hasta

ahora tratadas se pueden establecer a una

distancia fija (ej. 80 cm) de la piel del

paciente o isocentricamente a una distancia

fija del centro del blanco.


Modificación del haz de fotones

• Bloques

• Cuñas

• Compensadores


Bloques de blindaje

• Conformación del haz

• Conformación de la región de altas dosis hacia el blanco

– Bloques fijos

– Bloques personalizados hechos de aleaciones de bajo punto de fusión (LMA)

• Actualmente parcialmente sustituidos por los colimadores multi-láminas (MLC)

Bloque de blindaje personalizado

Siemens MLC


Cuña física


Cuñas

• Modificación de dosis unidimensional

• Diferentes realizaciones

• Actualmente con frecuencia; cuña dinámica


Empleo de cuñas

• Pareja de cuñas

• Técnicas de tres

campos

paciente líneas típicas de isodosis

paciente

líneas isodosis


Compensadores

• Compensadores físicos

– Placas de plomo

– Bloques de bronce

– Adaptación personalizada

• Modulación de intensidad

– Múltiples campos estáticos

– Arcos

– Colimadores multi-láminas

dinámicos


Modulación de intensidad

• Puede contribuir a la optimización de

la distribución de dosis

• Homogenizar la dosis en el blanco

• Minimizar la dosis fuera del blanco

• Diferentes técnicas

– Compensadores físicos

– Modulación por intensidad empleando

colimadores multi-láminas


Modulación de intensidad

• Se logra empleando un

Colimador multilámina (MLC)

• La forma del campo se

puede modificar

– Ya sea paso a paso

– Operativamente mientras se

aplica la dosis

MLC patrón 1

MLC patrón 3

MLC patrón 2

Mapa de

Intensidad


Técnicas de tratamiento dinámico

• Arcos

• Cuña dinámica

• MLC dinámico

La complejidad aumenta con el incremento de

la flexibilidad en la administración de la dosis.

La verificación resulta esencial

paciente


Radioterapia por electrones

• Alcance finito

• Rápido decrecimiento de la dosis


Características de un haz de electrones

Rp dmax

50

0

10

20

30

40

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Profundidad (cm)

%D

D

R100

R50

Dosis

superficial

Rango

Terapéutico

Componente de rayos

X


Isodosis de haces de electrones (20MeV)

Notar ‘abultamiento’ de

isodosis en la profundidad

Notar incremento de dosis (115%!)

debido a incidencia oblicua


Otros aspectos de los haces de electrones

La distribución de

dosis se afecta

bastante por las

variaciones en el

contorno de la

superficie – esto se

ha de tener en

cuenta cuando se

empleen bolos

para moldear la

distribución de

dosis en la

profundidad.


Las heterogeneidades afectan la distribución de dosis

Cavidad de aire

Cálculos Monte Carlo


Empleo de electrones

• Lesiones en la piel

• Acelerar cicatrización

• Evitar estructuras sensibles profundas

(ej. médula espinal)


Otros aspectos de cuidado cuando se emplean electrones en la radioterapia

• Es más difícil la predicción de la distribución

de dosis por métodos de cómputo

• Los campos pequeños son difíciles de

predecir

• La dosimetría es más difícil que en el caso de

los fotones debido a los fuertes gradientes

de dosis y variación de la energía

del electrón con la profundidad


Otros tipos de radiaciones

• Neutrones

– Radiobiología compleja

– Interacciones complejas

– Ventajas potenciales para tumores

hipoxicos y radioresistentes

– No son muy utilizados

• Protones – son probablemente el otro

tipo de radiación más prometedora


Comparación con otros tipos de radiación


Potenciales ventajas de la radioterapia con protones: minimización de la dosis antes y después del blanco, debido al pico Bragg


Distribución de dosis de los protones

fotones

protones


Rayos X vs. protones


4. Prescripción e informes

• La prescripción es responsabilidad de cada clínico, en dependencia de las condiciones del paciente, los equipos disponibles, y la experiencia y capacitación que se tiene.

• La prescripción debería observar los protocolos establecidos por organizaciones profesionales, los cuales son modificados y adoptados por los departamentos de radioterapia.

• La prescripción ha de basarse – tanto como sea posible- en evidencias clínicas


Prescripción e informes

• La prescripción puede variar racionalmente, en dependencia de los equipos disponibles

• Los informes han de ser uniformes – cualquier persona de educación apropiada debería ser capaz de entender lo sucedido con el paciente en caso de: – Necesidad de que otro cínico continúe con el

tratamiento

– Repetir el tratamiento al paciente

– Ensayos clínicos

– Potenciales litigios / demandas judiciales


Recomendaciones de la ICRU

• International

Commission on

Radiation Units and

Measurements

• Los reportes de ICRU

brindan orientación

respecto a la

prescripción, los

registros y los

informes


Delineación del blanco

ICRU

Report 50


Definiciones de ICRU 50

• Volumen Tumor Macroscópico (GTV) = tumor clínicamente demostrado

• Volumen Blanco Clínico (CTV) = GTV + área de riesgo (ej. nodos linfáticos potencialmente involucrados)



• Volumen Blanco de

Planificación (PTV) =

volumen planificado para

tratamiento = CTV +

margen que tiene en

cuenta las incertidumbres

geométricas y el potencial

movimiento del órgano


Estrategia respecto a los márgenes

• Los márgenes son sumamente importantes para la radioterapia clínica, dependen de: – Movimiento del órgano – margen interno

– El posicionamiento del paciente y la alineación del haz – margen externo

• Los márgenes pueden no ser uniformes, pero deberían ser tridimensionales

• Un modo racional de enfocar el asunto sería: “Seleccionar los márgenes de modo tal que el blanco esté en el campo de tratamiento al menos el 95 % del tiempo”



• Volumen de tratamiento =

volumen que recibe la

dosis que se considera

adecuada para el

propósito clínico

• Volumen irradiado = dosis

considerada no

despreciable para los

tejidos normales


• El concepto de

márgenes fue

ampliado en el ICRU

reporte 62

– Margen interno =

debido a movimiento

del órgano

– Margen por

posicionamiento

• Los dos a menudo

son combinados

como incertidumbres

independientes


5. Procedimientos especiales

• Irradiación de cuerpo completo

• Irradiación total de la piel con electrones

• Radiocirugía estereotáctica


Irradiación total del cuerpo (TBI)

• Blanco: Médula ósea

• Diferentes técnicas disponibles

– 2 campos laterales a FSD extendida

– AP y PA

– Se mueve al paciente a través del haz

• Típicamente, imposible efectuar un plan

de tratamiento basado en computadora

• Se necesitan muchas mediciones


TBI: Una posición posible del paciente

Campo de radiación a

>3m FSD;

colimador girado

Parte de arriba

de la camilla

Tabla del pecho

Bolsas de arroz

El ángulo de la tabla

del pecho se ajusta

para pacientes

individuales

Colocadas alrededor del

cuerpo para lograr dos

separaciones diferentes


Aspectos importantes con la TBI

• La dosimetría in vivo es esencial

• Puede necesitar que la tasa de dosis en el

tratamiento sea baja

• Puede requerir blindaje de órganos críticos

(ej. pulmones) y de partes delgadas del

cuerpo

– Esto puede ser solo para partes del tratamiento,

para lograr la mayor uniformidad de dosis posible


Irradiación total de piel con electrones

• Tratar toda la piel solo hasta muy poca profundidad

• Diferentes técnicas disponibles – 4 o 6 campos

– Rotar al paciente

• Es imposible de planificar usando una computadora

• Requiere de muchas mediciones para la caracterización del haz


Irradiación total de la piel

• Campos múltiples de

electrones a FSD

extendida

• Toda la piel es el

blanco


Dificultades con la TBSI

• Empleo de electrones de baja energía (4 o 6

MeV)

• Empleo de dispersor (spoiler) delante del

paciente para mejorar la distribución de dosis

• Se requiere dosimetría in vivo

• Blindaje de uñas y ojos

• Reforzamiento de algunas áreas (por ejemplo

bajo los brazos) puede requerirse


Procedimientos estereotácticos

• Por lo general de aplicación a lesiones cerebrales

• Se emplea estructura de sujeción externa (marco) de cabeza, para asegurar exactitud en posicionamiento de paciente

• Invasivos o

• Reubicables


Registro de las imágenes

• Variedad de

sistemas

• Diversos tipos de

marcos para

posibilitar las

diferentes

modalidades de

diagnóstico (MRI,

CT, angiografía)


Registro de imágenes

CT scan MRI

En ambos; marcadores fiduciarios Leksell


Procedimientos estereotácticos

• Precisión espacial aprox. 1mm

• Una sola fracción de alta dosis (ej. para malformaciones arterio -venosas) = radiocirugía esterotáctica empleando un marco de cabeza instalado de forma invasiva

• Múltiples fracciones para el tratamiento del tumor = radioterapia estereotáctica utilizando dispositivo de inmovilización de cabeza reubicable

Ambos, sistemas MedTec


Medios para verificación de la EBT

• Ubicación correcta

– Imagen radiográfica portal

– Imagen electrónica portal

• Dosis correcta

– Mediciones en maniquí

– Dosimetría in vivo


Medios para verificación de la EBT

Ubicación correcta

• Imagen radiográfica portal

• Imagen electrónica portal

Parte 10 con algunos

comentarios en la segunda

conferencia de la parte 5

(aquí)

Dosis correcta

• Mediciones en maniquí

• Dosimetría in vivo

Partes 2 y 10


Resumen

• Existe una amplia variedad de calidades de radiación disponibles, para la optimización personalizada de la radioterapia según el paciente

• La elección depende del paciente que se trate y de la disponibilidad de equipos

• Existiendo una comprensión adecuada de las propiedades de las radiaciones y de los requerimientos del paciente; para enfrentar los problemas de la radioterapia se han desarrollado múltiples procedimientos altamente especializados


¿Se han logrado los objetivos?

• Conocer sobre los diferentes tipos de radiación

empleados en la radioterapia por haz externo

(EBT)

• Conocer las necesidades técnicas para hacer que

estos tipos de radiación sean aplicables a la

radioterapia

• Comprender las técnicas usuales de radioterapia

por haz externo


¿Dónde obtener más información?

• Parte 10 relacionada directamente con ésta

• Referencias: Karzmark, C, Nunan C and Tanabe E. Medical

electron accelerators. McGraw Hill, New York, 1993.

• Visitar el sitio de…


¿Preguntas?


Pregunta

Por favor, conformar una tabla

comparativa de los electrones y los

rayos X producidos por aceleradores

lineales


Rayos X y electrones en EBT

Rayos X Electrones

% de pacientes en que se emplea

90% < 10%

Producidos en Aceleradores lineales

Aceleradores lineales

Aplicadores Colimadores Aplicadores especiales de electrones

Dosimetría Cámara cilíndrica Cámara plano-paralela

Rango en los pacientes

Infinito, en la práctica > 10cm

Finito, de 2 a 7cm

. . .


Agradecimientos

• John Drew

• Patricia Ostwald

Documents

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