Radioterapia de haz externo - External beam radiotherapy

Radioterapia de haz externo
Radioterapia.jpg
Radioterapia de la pelvis . Se utilizan láseres y un molde debajo de las piernas para determinar la posición exacta. ICD10 = D ? 0
Otros nombres Teleterapia
ICD-9-CM 92,21 - 92,26

La radioterapia de haz externo ( EBRT ) es la forma más común de radioterapia ( radioterapia ). El paciente se sienta o se acuesta en una camilla y una fuente externa de radiación ionizante apunta a una parte particular del cuerpo. A diferencia de la braquiterapia (radioterapia de fuente sellada) y la radioterapia de fuente no sellada , en las que la fuente de radiación está dentro del cuerpo, la radioterapia de haz externo dirige la radiación al tumor desde fuera del cuerpo. Las radiografías de ortovoltaje ("superficiales") se utilizan para tratar el cáncer de piel y las estructuras superficiales. Los rayos X de megavoltaje se utilizan para tratar tumores profundos (p. Ej., Vejiga, intestino, próstata, pulmón o cerebro), mientras que los haces de electrones de megavoltaje se utilizan normalmente para tratar lesiones superficiales que se extienden hasta una profundidad de aproximadamente 5 cm (corresponde al aumento de la energía del haz). a una mayor penetración). Los rayos X y los haces de electrones son, con mucho, las fuentes más utilizadas para la radioterapia de haz externo. Un pequeño número de centros opera programas experimentales y piloto que emplean haces de partículas más pesadas, particularmente protones , debido a la rápida disminución de la dosis absorbida por debajo de la profundidad del objetivo.

Rayos X y rayos gamma

Imagen histórica que muestra a Gordon Isaacs, el primer paciente tratado con radioterapia con acelerador lineal (en este caso, un haz de electrones) por retinoblastoma en 1957. El ojo derecho de Gordon fue extirpado el 11 de enero de 1957 porque su cáncer se había extendido. Sin embargo, su ojo izquierdo solo tenía un tumor localizado que llevó a Henry Kaplan a tratar de tratarlo con el haz de electrones.

Convencionalmente, la energía de los rayos X y gamma de diagnóstico y terapéuticos se expresa en kilovoltios o mega voltios (kV o MV), mientras que la energía de los electrones terapéuticos se expresa en términos de mega electronvoltios (MeV). En el primer caso, este voltaje es el potencial eléctrico máximo utilizado por un acelerador lineal para producir el haz de fotones . El haz se compone de un espectro de energías: la energía máxima es aproximadamente igual al potencial eléctrico máximo del haz multiplicado por la carga del electrón. Por lo tanto, un haz de 1 MV producirá fotones de no más de aproximadamente 1 MeV. La energía media de los rayos X es solo aproximadamente 1/3 de la energía máxima. La calidad y dureza del haz se pueden mejorar con filtros de rayos X , lo que mejora la homogeneidad del espectro de rayos X.

Los rayos X médicamente útiles se producen cuando los electrones se aceleran a energías en las que predomina el efecto fotoeléctrico (para uso diagnóstico, ya que el efecto fotoeléctrico ofrece un contraste comparativamente excelente con el número atómico efectivo Z ) o la dispersión de Compton y la producción de pares predominan (a energías superiores aproximadamente 200 keV para el primero y 1 MeV para el segundo), para haces de rayos X terapéuticos. Algunos ejemplos de energías de rayos X utilizadas en medicina son:

Los rayos X de megavoltaje son, con mucho, los más comunes en la radioterapia para el tratamiento de una amplia gama de cánceres. Los rayos X superficiales y de ortovoltaje tienen aplicación para el tratamiento de cánceres en la superficie de la piel o cerca de ella. Típicamente, se eligen rayos X de megavoltaje de energía más alta cuando es deseable maximizar la "preservación de la piel" (ya que la dosis relativa a la piel es menor para tales haces de alta energía).

Los haces de fotones médicamente útiles también se pueden derivar de una fuente radiactiva como iridio-192 , cesio-137 o radio -226 (que ya no se usa clínicamente) o cobalto-60 . Estos haces de fotones, derivados de la desintegración radiactiva, son más o menos monocromáticos y se denominan correctamente rayos gamma . El rango de energía habitual está entre 300 keV y 1,5 MeV y es específico del isótopo. En particular, los haces de fotones derivados de radioisótopos son aproximadamente monoenergéticos, en contraste con el espectro de bremsstrahlung continuo de un linac.

La radiación terapéutica se genera principalmente en el departamento de radioterapia utilizando algunos de los siguientes equipos:

  1. Las máquinas de radioterapia superficial (SRT) producen rayos X de baja energía en el mismo rango de energía que las máquinas de rayos X de diagnóstico, 20 - 150 kV, para tratar afecciones de la piel.
  2. Máquinas de rayos X de ortovoltaje , que producen rayos X de mayor energía en el rango de 200 a 500 kV. Esta radiación se denominó "profunda" porque podía tratar tumores a profundidades en las que la radiación "superficial" de menor energía (arriba) no era adecuada. Las unidades de ortovoltaje tienen esencialmente el mismo diseño que las máquinas de rayos X de diagnóstico . Estas máquinas generalmente están limitadas a menos de 600 kV.
  3. Aceleradores lineales ("linacs") que producen rayos X de megavoltaje . El primer uso de un linac para radioterapia médica fue en 1953 (ver también Radioterapia ). Los linacs médicos disponibles comercialmente producen rayos X y electrones con un rango de energía de 4 MeV hasta alrededor de 25 MeV. Los propios rayos X son producidos por la rápida desaceleración de los electrones en un material objetivo, típicamente unaaleación de tungsteno , que produce un espectro de rayos X a través de laradiación bremsstrahlung . La forma y la intensidad del haz producido por un linac pueden modificarse o colimarse por diversos medios. Por tanto,la radioterapiaconvencional, conforme, de intensidad modulada, tomográfica y estereotáctica se producen todas mediante aceleradores lineales especialmente modificados.
  4. Las unidades de cobalto que utilizan radiación del radioisótopo cobalto-60 producen haces dicromáticos estables de 1,17 y 1,33 MeV, lo que da como resultado una energía media del haz de 1,25 MeV. El papel de la unidad de cobalto ha sido reemplazado en gran medida por el acelerador lineal, que puede generar una radiación de mayor energía. El tratamiento con cobalto todavía tiene un papel útil que desempeñar en ciertas aplicaciones (por ejemplo, el bisturí de rayos gamma ) y todavía se usa ampliamente en todo el mundo, ya que la maquinaria es relativamente confiable y simple de mantener en comparación con el acelerador lineal moderno.
Paciente que recibe terapia con cobalto-60 en una máquina de teleterapia temprana , probablemente a principios de la década de 1950. El cobalto se encuentra en el cabezal de radiación (centro superior) , que produce un haz de rayos gamma que penetran en el cuerpo del paciente y golpean el tumor. La radiación que pasa a través del paciente es absorbida por el protector de plomo opuesto. Durante la terapia, la unidad principal gira lentamente alrededor del paciente para reducir la dosis de radiación al tejido sano.

Electrones

Artículo principal: Terapia de electrones

Los rayos X se generan bombardeando un material de alto número atómico con electrones. Si se elimina el objetivo (y se reduce la corriente del haz) se obtiene un haz de electrones de alta energía. Los haces de electrones son útiles para tratar lesiones superficiales porque el máximo de deposición de dosis ocurre cerca de la superficie. Luego, la dosis disminuye rápidamente con la profundidad, preservando el tejido subyacente. Los haces de electrones suelen tener energías nominales en el rango de 4 a 20 MeV. Dependiendo de la energía, esto se traduce en un rango de tratamiento de aproximadamente 1 a 5 cm (en tejido equivalente al agua). Las energías superiores a 18 MeV se utilizan muy raramente. Aunque el objetivo de los rayos X se elimina en modo electrónico, el haz debe extenderse en abanico mediante conjuntos de láminas de dispersión delgadas para lograr perfiles de dosis planos y simétricos en el tejido tratado.

Muchos aceleradores lineales pueden producir tanto electrones como rayos X.

Terapia de hadrones

Artículo principal: Terapia de partículas

La terapia de hadrones implica el uso terapéutico de protones , neutrones e iones más pesados (núcleos atómicos completamente ionizados). De estos, la terapia de protones es con mucho la más común, aunque todavía bastante rara en comparación con otras formas de radioterapia de haz externo, ya que requiere equipos grandes y costosos. El pórtico (la parte que gira alrededor del paciente) es una estructura de varios pisos, y un sistema de terapia de protones puede costar (a partir de 2009) hasta US $ 150 millones.

Colimador de hojas múltiples

Los aceleradores lineales modernos están equipados con colimadores de hojas múltiples (MLC) que pueden moverse dentro del campo de radiación a medida que gira el pórtico linac, bloqueando el campo según sea necesario de acuerdo con la posición del pórtico. Esta tecnología permite a los planificadores de tratamientos de radioterapia una gran flexibilidad para proteger los órganos en riesgo (OARS), al tiempo que garantiza que la dosis prescrita se administre a los objetivos. Un colimador de hojas múltiples típico consta de dos juegos de 40 a 80 hojas, cada uno de entre 5 mm y 10 mm de espesor y varios centímetros en las otras dos dimensiones. Los MLC más nuevos ahora tienen hasta 160 hojas. Cada hoja del MLC está alineada en paralelo al campo de radiación y se puede mover de forma independiente para bloquear parte del campo. Esto permite que el dosimetrista haga coincidir el campo de radiación con la forma del tumor (ajustando la posición de las hojas), minimizando así la cantidad de tejido sano expuesto a la radiación. En linacs más antiguos sin MLC, esto debe lograrse manualmente utilizando varios bloques hechos a mano.

Radioterapia de intensidad modulada

Una cápsula de radiación de teleterapia compuesta por lo siguiente:
A.) un soporte de fuente estándar internacional (generalmente plomo),
B.) un anillo de retención y
C.) una "fuente" de teleterapia compuesta de
D.) dos recipientes de acero inoxidable anidados soldados a
E.) dos tapas de acero inoxidable que rodean
F.) un escudo interno protector (generalmente uranio metálico o una aleación de tungsteno) y
G.) un cilindro de material de fuente radiactiva, a menudo, pero no siempre, cobalto-60 . El diámetro de la "fuente" es de 30 mm.

La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) es una técnica de radioterapia avanzada que se utiliza para minimizar la cantidad de tejido normal que se irradia en el campo de tratamiento. En algunos sistemas, esta modulación de intensidad se logra moviendo las hojas en el MLC durante el curso del tratamiento, entregando así un campo de radiación con una intensidad no uniforme (es decir, modulada). Con la IMRT, los oncólogos radioterapeutas pueden dividir el haz de radiación en muchos "haces". Esto permite a los oncólogos radioterapeutas variar la intensidad de cada haz. Con la IMRT, los médicos a menudo pueden limitar aún más la cantidad de radiación que recibe el tejido sano cerca del tumor. Los médicos han descubierto que, en ocasiones, esto les permitió administrar de forma segura una dosis más alta de radiación al tumor, lo que podría aumentar las posibilidades de curación.

Terapia de arco volumétrico modulado

La terapia de arco volumétrico modulado (VMAT) es una extensión de IMRT donde, además del movimiento MLC, el acelerador lineal se moverá alrededor del paciente durante el tratamiento. Esto significa que, en lugar de que la radiación ingrese al paciente a través de solo una pequeña cantidad de ángulos fijos, puede ingresar a través de muchos ángulos. Esto puede ser beneficioso para algunos sitios de tratamiento donde el volumen objetivo está rodeado por varios órganos a los que se les debe ahorrar dosis de radiación.

Sin filtro de aplanamiento

La intensidad de los rayos X producidos en un linac de megavoltaje es mucho mayor en el centro del haz en comparación con el borde. Para contrarrestar esto se utiliza un filtro de aplanamiento. Un filtro de aplanamiento es un cono de metal (típicamente tungsteno); una vez que el haz de rayos X ha pasado a través del filtro de aplanamiento, tendrá un perfil más uniforme, ya que el filtro de aplanamiento está conformado para compensar la polarización directa en el momento de los electrones que inciden sobre él. Esto simplifica la planificación del tratamiento, pero también reduce significativamente la intensidad del haz. Con una mayor potencia de cálculo y algoritmos de planificación del tratamiento más eficientes, se reduce la necesidad de técnicas de planificación del tratamiento más simples ("planificación anticipada", en la que el planificador instruye directamente al linac sobre cómo administrar el tratamiento prescrito). Esto ha llevado a un mayor interés en aplanar los tratamientos sin filtro (FFF).

La ventaja de los tratamientos FFF es la tasa de dosis máxima aumentada, en un factor de hasta cuatro, lo que permite tiempos de tratamiento reducidos y una reducción en el efecto del movimiento del paciente en la administración del tratamiento. Esto convierte a la FFF en un área de especial interés en los tratamientos estereotácticos. , donde la reducción del tiempo de tratamiento puede reducir el movimiento de la paciente, y los tratamientos de mama, donde existe la posibilidad de reducir el movimiento respiratorio.

Radioterapia guiada por imágenes

La radioterapia guiada por imágenes (IGRT) aumenta la radioterapia con imágenes para aumentar la exactitud y precisión de la localización del objetivo, reduciendo así la cantidad de tejido sano en el campo de tratamiento. Cuanto más avanzadas sean las técnicas de tratamiento en términos de precisión de deposición de dosis, mayores serán los requisitos de IGRT. Para permitir que los pacientes se beneficien de técnicas de tratamiento sofisticadas como la IMRT o la terapia de hadrones, se desea una precisión de alineación del paciente de 0,5 mm y menos. Por lo tanto, nuevos métodos, como la verificación de la posición del paciente (PPVS) basada en imágenes estereoscópicas digitales de kilovoltaje para la estimación de la alineación basada en la tomografía computarizada (TC) de haz cónico in situ, enriquecen la gama de enfoques IGRT modernos.

Ver también

Referencias

Referencias generales