Mestrado em Radioterapia

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Elementos sobre tecnologias em Radioterapia: IGRT, IMRT, Radiocirurgia, Estereotaxia.

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Mestrado em Radioterapia

  1. 1. Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde Área de Especialização: Terapia com radiações Grau de Mestrado (2º ciclo) Rui P. Rodrigues www.ruirodrigues.pt
  2. 2. Técnicas especiais em Radioterapia externa Evolução da Radioterapia
  3. 3. Técnicas especiais em Radioterapia externa Evolução da Radioterapia
  4. 4. Técnicas especiais em Radioterapia externa Evolução da Radioterapia
  5. 5. Técnicas especiais em Radioterapia externa Evolução da Radioterapia
  6. 6. Técnicas especiais em Radioterapia externa Radioterapia guiada por imagem (IGRT) Utilização de imagem para o controlo no tratamento de radioterapia Definição do conceito de IGRT e vantagens do modelo Argumentos clínicos e técnicos para a implementação IGRT Evolução da imagem portal e estratégias de correcção: do off-line ao on-line Radiografias de megavoltagem em pelicula Radiografias electrónicas em video e sistemas de correcção on-line Sistemas de kilovoltagem para radiografias on-line Sistemas de cone beam CT: correcção on-line estática e dinâmica Evolução das tecnologias de imagem em radioterapia: da radiografia ao TAC portal Movimentos de órgãos inter-fracções: uso com sistemas de imagem 3D CT-like (XVI/OBI) uso de marcadores fiduciais e imagem 2D
  7. 7. Técnicas especiais em Radioterapia externa Radioterapia guiada por imagem (IGRT) Workflow e aspectos técnicos da IGRT num acelerador linear com cone-beam-CT Planeamento e definição de volumes de tratamento para IGRT e IMRT Técnicas de planeamento 3D e 4D Exames complementares (PET, TAC, RMN) e fusão de imagem Definição de órgãos de risco e limitação das margens nos volumes de tratamento Posicionamento e controlo de movimentos: estereoscopia; tracking com infravermelhos Associação de técnicas de controlo respiratório (ABC: Active Brething Coordinator; Gating; etc) Movimentos de órgãos intra-fracções: planeamento 4D e IGRT gating e controlo respiratório (ABC) Radioterapia adaptativa (ART): a evolução natural da prática em rotina da IGRT
  8. 8. Técnicas especiais em Radioterapia externa O Poder da Imagem
  9. 9. Técnicas especiais em Radioterapia externa Radioterapia com Intensidade Modulada Especificidades físicas da Radioterapia com Intensidade Modulada (IMRT) Tipos de IMRT (Modo estático, Modo dinâmico, em arco) Especificidades dosimétricas Controlo de qualidade Planeamento inverso Limites da IMRT Impacto das incertezas geométricas no planeamento e tratamento com IMRT
  10. 10. Técnicas especiais em Radioterapia externa Precisão e Certeza no Tratamento
  11. 11. Processos e Decisões em Radioterapia Regras para o sucesso A tecnologia precisa de controlo O poder sem controlo não tem sentido O conhecimento é essencial ao controlo Um conjunto de regras regulam a acção do conhecimento Os objectivos devem ser definidos e os processos devidamente controlados
  12. 12. Processos e Decisões em Radioterapia Aspectos Gerais O tratamento ideal dos tumores malignos é uma tarefa multidisciplinar que envolve as modalidades de tratamento clássicas: cirurgia, radioterapia e quimioterapia.    O papel do radioterapeuta consiste na avaliação de todas as condições relativas ao doente e ao tumor, revisão sistemática dos exames necessários para o diagnóstico e estadiamento e, em conjunto com outros oncologistas, determinar a melhor estratégia terapêutica.
  13. 13. Processos e Decisões em Radioterapia Aspectos Gerais A Radioterapia é a disciplina (clínica e científica) dedicada ao tratamento de doentes com cancro (e outras doenças) com radiações ionizantes (isoladas ou em combinação com outras modalidades), investigação das bases físicas e biológicas das terapias com radiações e treino de outros profissionais neste campo.  
  14. 14. Processos e Decisões em Radioterapia Aspectos Gerais O Objectivo da radioterapia é a administração de uma dose de radiação medida com precisão sobre um volume tumoral precisamente definido com danos mínimos sobre o tecido são envolvente. Isto resultará na irradicação do tumor, melhoria da qualidade de vida e prolongamento da sobrevivência, ou permitir uma paliação eficaz ou prevenção dos sintomas do cancro, incluindo controlo da dor, recanalização de órgãos obstruidos, preservação da integridade do esqueleto e função de órgãos, com uma morbilidade mínima.
  15. 15. Processos e Decisões em Radioterapia Objectivos do Tratamento O objectivo do tratamento deve ser estabelecido no início da terapêutica   Curativo: Existe a possibilidade de sobrevivência prolongada após tratamento adequado; alguns efeitos secundários, embora indesejáveis, podem ser aceitáveis.   Paliativo: Não há expectativa de uma sobrevivência prolongada. Está indicada quando existem sintomas responsáveis por desconforto ou situações potencialmente comprometedoras do conforto ou autosuficiência. Não devem ser provocadas alterações iatrogénicas significativas. Doses relativamente altas de radiação (75-80% das doses curativas) são necessárias para controlar o tumor durante o período de sobrevivência esperado.
  16. 16. Processos e Decisões em Radioterapia Bases da Prescrição Avaliação do tumor (estadiamento), incluindo exames complementares de diagnóstico   Conhecimento das características patológicas da doença   Definição do objectivo do tratamento (cura ou paliação)   Selecção das modalidades de tratamento adequadas (irradiação isolada ou combinada com cirurgia, quimioterapia ou ambas)
  17. 17. Processos e Decisões em Radioterapia Bases da Prescrição Determinação da dose ideal de radiação e do volume a tratar, de acordo com a localização anatómica, tipo histológico, estadiamento, envolvimento ganglionar potencial (e outras características tumorais) e estruturas normais locais.   O médico radioterapeuta deve trabalhar em conjunto com fisicos e dosimetristas para assegurar a maior precisão, praticalidade e relação custo-benefício do plano de tratamento. Diferentes doses de radiação são necessárias para probabilidades definidas de controlo tumoral, dependendo do tipo de tumor e número inicial de células clonogénicas (relação com o volume tumoral). Doses de radiação variáveis podem ser administradas sobre diferentes zonas do tumor (periferia vs. centro) ou sobre o leito tumoral, no caso de o tumor ter sido removido cirurgicamente.
  18. 18. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento: Volumes Internacional Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) 50 e 62:   Gross tumor volume (GTV): VOLUME TUMORAL: Doença visível macroscopicamente incluindo gânglios linfáticos de volume aumentado. Para determinar o GTV devem ser usados os parâmetros mais adequados nos exames de imagem. No TAC os parâmetros Window e Level devem ser optimizados de modo a obter o maior volume tumoral.   Clinical target volume (CTV): VOLUME CLÍNICO:Inclui o GTV mais as regiões onde possa existir extensão microscópica do tumor primitivo.   Planning target volume (PTV): VOLUME DE PLANEAMENTO: Permite uma margem sobre o CTV que considere o movimento interno dos órgãos (internal margin) ou outros movimentos durante o tratamento (respiração), e variações no posicionamento para tratamento (setup margin). Não inclui as características específicas do aparelho de tratamento.
  19. 19. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento: Volumes
  20. 20. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento: Volumes
  21. 21. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento Tridimensional
  22. 22. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento Os campos de tratamento devem cobrir de forma adequada todos os volumes de tratamento mais uma margem adequada que considere as características físicas do feixe de tratamento (p.e. penumbra) [» de visual a dosimétrico]   O processo de simulação é usado para identificar com precisção os volumes alvo e estruturas adjacentes, e para documentar a configuração dos campos e volumes a irradiar. [» de real a virtual]   Os acessórios de tratamento (p.e. blocos de protecção secundária, moldes, máscaras, dispositivos de imobilização, compensadores) são extremamente importantes no processo de planeamento e administração de uma distribuição de dose optimizada.
  23. 23. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento
  24. 24. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento do Tratamento A única radiação que é eficaz é a que atinge as células tumorais activas, as restantes células não precisam de ser irradiadas. Técnicas de tratamento mais simples, que permitam uma distribuição de dose aceitável, são preferíveis a outras mais complexas e dispendiosas (tempo e dinheiro) que poderão ter um risco de erro maior numa sequência de tratamentos diários.   A precisão dos tratamentos é avaliada periodicamente com imagens portais (em filme ou com sistemas electrónicos). Podem ocorrer erros de localização dos campos de uma forma sistemática ou ocasional (random).
  25. 25. Processos e Decisões em Radioterapia Planeamento Tridimensional A simulação com TAC permite 1)uma definição mais precisa do volume a tratar e das estruturas anatómicas normais, 2)efectuar uma planeamento tridimensional (3D) com optimização da distribuição de doses e 3)verificação radiológica precisa do volume tratado.   Avanços na tecnologia informática permitem:   :: melhorar a precisão e o tempo de cálculo de distribuições de dose 3D, :: geração de histogramas dose-volume (informação relevante na avaliação de distribuições de dose relativa no volume tumoral), :: definição melhorada do volume alvo, :: delimitação detalhada de estruturas normais, :: simulação virtual do tratamento, :: geração de radiografias digitais (DRR), :: desenho optimizado dos campos e modificadores do feixe (p.e. filtros, compensadores), :: cálculo de distribuições de dose 3D e optimização de dose :: avaliação crítica global do plano de tratamento.
  26. 26. Técnicas especiais em Radioterapia externa Planeamento Tridimensional
  27. 27. Técnicas especiais em Radioterapia externa  Planeamento Tridimensional Os histogramas dose-volume permitem a comparação de diferentes distribuições de dose, fornecendo um sumário detalhado de toda a matriz de dose 3D, mostrando a quantidade de volume alvo ou estruturas normais que recebem doses superiores às especificadas. Não fornecem, no entanto, informação espacial e não podem substituir outras formas de avaliação do plano de tratamento. Os sistemas de planeamento 3D têm um papel importante no processo de verificação de tratamentos. Radiografias reconstruidas digitalmente (DRR), com base nas imagens sequenciais da TAC de planeamento, representam uma imagem de simulação virtual que pode ser usada para localização de campos e comparada com os campos de tratamento para verificação da sua localização e geometria.
  28. 28. Técnicas especiais em Radioterapia externa  Planeamento Tridimensional Uma sofisticação crescente no processo de planeamento requer uma precisão consistente no posicionamento e imobilização do doente, bem como das técnicas de verificação de campos. Diversos sistemas de verificação em tempo real (on-line) permitem uma monitorização detalhada e precisa da zona a tratar, mesmo durante a exposição.   A integração assistida por computador dos dados 3D gerados no planeamento com os parâmetros da máquina de tratamento, incluindo gantry e posição da mesa, podem reduzir os erros de localização e aumentar a precisão e eficiência da irradiação.
  29. 29. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Radioterapia com Intensidade Modulada A IMRT é uma forma recente de administração de radiações de acordo com o modelo 3D e conformacional, que optimiza a irradiação de volumes com formas irregulares através de técnicas complexas de planeamento (tradicional ou inverso) e da administração dinâmica do tratamento, resultando na modulação da fluência de múltiplos perfis de dose de fotões.   O planeamento inverso começa com uma distribuição de dose ideal e procura, por tentativa e erro, através de múltiplas iterações (simulated annealing), as características ideais dos feixes (perfis de fluência). Posteriormente produz a melhor aproximação ao plano ideal definida numa matriz 3D de voxel de dose, organizados numa sequência de matrizes 2D.
  30. 30. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Radioterapia com Intensidade Modulada O primeiro sistema de IMRT foi proposto em 1992, sendo os feixes de radiação administrados através de um pequeno colimador multi-lâminas (MLC) dinâmico de 1cm de largura (MiMic) operado por um sistema concebido para administrar doses específicas em volumes irregulares (Peacock, NOMOS Corp.)
  31. 31. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Radioterapia Estereotáxica Foi desenvolvido um sistema invasivo de fixação estereotáxica para o tratamento de leões intracranianas. Este sistema pode também usar dispositivos de imobilização não invasivos (p.e. máscaras temoplásticas) A maioria dos sistemas de IMRT usam feixes de fotões de 6MV, mas energias de 8 a 10 MV poderão ser mais adequadas em algumas localizações anatómicas, para reduzir as doses na pele e tecidos subcutâneos. http://www.cancernetwork.com/display/article/10165/95568?pageNumber=4
  32. 32. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Técnicas de IMRT O método estáticoou sequencial (step-and-shoot; static MLC; sMLC) com um acelerador linear com colimadores multi-lâminas usa diversos campos com múltiplos segmentos em diversos ângulos administrados sequencialmente; o MLC determina a fluência de fotões e a forma dos campos.   O método dinâmico (dynamic MLC; dMLC) consiste na administração da radiação durante um movimento constante da gantry e da reconfiguração dinâmica dos campos de tratamento pelo MLC (VMAT; RapidARC)
  33. 33. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Técnicas de IMRT
  34. 34. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Técnicas de IMRT
  35. 35. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Técnicas de IMRT O método helicoidal (helical tomotherapy) onde um feixe fino de fotões roda continuamente à volta do doente enquanto a mesa o desloca longitudinalmente através da gantry (em anel). O anel da gantry permite uma verificação simultânea de levada precisão, obtendo imagens de TAC na posição do tratamento. O sistema permite ainda o controlo em tempo real da irradiação, através da monitorização da dose efectivamente administrada.
  36. 36. Técnicas especiais em Radioterapia externa   Técnicas de IMRT O sistema de braço robótico Cyberknife consiste num acelerador linear de 6MV miniaturizado montado num braço de elevada mobilidade e num conjunto de camaras de raios-X montadas na sala de tratamento, que permitem um controlo (quase) em tempo real da posição do doente e da exposição do volume de tratamento.
  37. 37. Processos e Decisões em Radioterapia Tratamento Multimodalidade (Multidisciplinar) São frequentemente usadas combinações de duas ou três modalidades para melhorar o controlo tumoral e aumentar a sobrevivência do doente.   Bases biológicas do tratamento do cancro (postulados de Steel): cooperação espacial, em que um agente é activo sobre células tumorais não atingidas por outro agente; efeitos anti-tumorais por dois ou mais agentes; toxicidade não cruzada e protecção dos tecidos sãos.   A preservação de órgão é promovida activamente, por melhorar a qualidade de vida, permitir maior sobrevivência (!) e melhor controlo tumoral, o que ficou provado em diversos tipos de tumores.
  38. 38. Processos e Decisões em Radioterapia Tratamento Multimodalidade (Multidisciplinar)
  39. 39. Processos e Decisões em Radioterapia  Combinação de Modalidades Terapêuticas Radioterapia pré-operatória Irradicação potencial da doença subclínica ou microscópica para além das margens da ressecção cirúrgica, Redução da implantação (sementeira) de células por diminuição das células viáveis no campo operatório, Esterilização dos gânglios linfáticos metastáticos fora do campo cirúrgico, Diminuição do potencial de disseminação de células tumorais clonogénicas durante a manipulação cirurgica (metastização) Melhoria da ressecabilidade. Desvantagens: Pode interferir com a capacidade de cicatrização dos tecidos normais irradiados, embora este problema seja mínimo com doses da ordem dos 45-50Gy em 5 semanas.
  40. 40. Processos e Decisões em Radioterapia  Combinação de Modalidades Terapêuticas Irradiação pós-operatória Eliminar as células tumorais residuais no campo operatório, destruindo os focos subclínicos Irradiacação de focos tumorais subclínicos adjacentes (incluindo metástases ganglionares) e Administração de doses superiores às da irradiação pré-operatória sobre o volume de maior risco ou de doença residual conhecida. Desvantagens: Atraso no início da irradiação condicionado pela cicatrização da ferida operatória; alterações vasculares no leito operatório podem comprometer o efeito da radiação (hipóxia regional relativa )
  41. 41. Processos e Decisões em Radioterapia  Combinação de Modalidades Terapêuticas Irradiação e Quimioterapia Potenciação: é um efeito aumentado da terapêutica no tumor e tecidos normais, superior ao observado com qualquer das modalidades isoladamente. O uso da quimioterapia antes da radioterapia induz alguma morte celular e reduz o número de células a eliminar pela radiação. A repopulação acelerada das células tumorais clonogénicas sobreviventes pode diminuir a eficácia terapêutica global. O uso da quimioterapia durante a radioterapia pode interagir com o tratamento local (acção aditiva ou mesmo supraaditiva) e afectar a doença subclínica a distância.
  42. 42. Processos e Decisões em Radioterapia  Controlo de Qualidade Um programa abrangente de controlo de qualidade (quality assurance) é crítico para assegurar o melhor tratamento para todos os doentes e para estabelecer e documentar todas as políticas e procedimentos operacionais.   Os procedimentos de controlo de qualidade em radioterapia são variáveis dependendo se se trata de um tratamento convencional ou um integrado num ensaio clínico, ou se envolve uma ou várias instituições. Em estudos multiinstitucionais é fundamental fornecer a todos os participantes instruções claras e parâmetros estandardizados relativos a procedimentos dosimétricos, técnicas de tratamento e ao tratamento.   Diversos relatórios do Patterns of Care Study demonstram uma relação clara entre a qualidade do tratamento administrado em várias instituições e o resultado obtido.
  43. 43. Interação das Radiações no Hospedeiro  Efeitos da Radiações nos Tecidos Normais As radiações ionizantes induzem uma diversidade de efeitos nos tecidos normais, dependendo de factores como a dose total, o tipo de fraccionamento e volume irradiado. Para a maioria dos tecidos a dose necessária para produzir uma determinada sequela aumenta à medida que o volume irradiado no órgão diminui.   Foram observadas cliniamente doses de tolerância superiores às inicialmente reportadas, reforçando a importância de actualizar a informação à medida que são introduzidas melhorias na precisão do planeamento e na administração dos tratamento. Os métodos de registo de sequelas também podem influenciar os resultados observados. Entretanto foram criadas tabelas (curvas) de tolerância para diversos órgãos, definindo o risco de sequelas de acordo com o volume irradiado e as doses administradas (histogramas dose-volume).
  44. 44. Interação das Radiações no Hospedeiro   Efeitos da Radiações nos Tecidos Normais A dose mínima de tolerância (TD 5/5) é a dose de radiação que não causará mais do que 5% de complicações severas num espaço de cinco anos após tratamento.   Uma taxa de aceitável para para complicações moderadas a severas na maioria das situações clínicas tratadas com intenção curativa é de 5-15%.   Sequelas menos significativas podem ocorrer em 20-25% dos doentes, dependendo da dose administrada e órgão de risco.
  45. 45. Interação das Radiações no Hospedeiro   Efeitos da Radiações nos Tecidos Normais Cronologicamente os efeitos secundários da radiação são agudos (primeiros 6 meses); subagudos (seis meses seguintes) ou tardios (quando observados). As manifestações visíveis dependem das propriedades cinéticas das células (p.e. renovação rápida ou lenta) e da dose administrada. Não foi estabelecida qualquer relação entre a incidência e gravidade das reacções agudas e as das reações tardias, possivelmente devido às diferenças entre as curvas de sobrevivência celular para os tipos de células implicadas.
  46. 46. Interação das Radiações no Hospedeiro   Efeitos da Radiações nos Tecidos Normais Dependendo da sua arquitectura celular os órgãos são classificados como em série (p.e. espinal medula), em que a lesão de um segmento pode resultar num déficit funcional de todo o órgão, ou em paralelo (p.e. pulmão, rim), onde a lesão de um segmento é compensada pela função acrescida de segmentos adjacentes.   A combinação da radiação com a cirurgia ou a administração de agentes citotóxicos modifica frequentemente a tolerância dos tecidos normais, possivelmente necessitando ajustamentos no planeamento (volume) e na dose prescrita.   Radioprotectores, como a Amifostina, podem aumentar a tolerância dos tecidos normais a uma determinada dose de radiação, diminuindo a morbilidade (p.e. xerostomia ou pneumonites)
  47. 47. Interação das Radiações no Hospedeiro   Factores Dose-Tempo O fraccionamento da irradiação reduz as reacções agudas devido à proliferação compensatória nos epitélios da pele e mucosas, que acelera cerca da 2 a 3 semanas após o nício do tratamento.   Um período de tratamento prolongado com administração de pequenas fracções diárias reduz as reações agudas mas não protege necessariamente contra as lesões tardias graves nos tecidos normais. Adicionalmente pode permitir o crescimento de tumores com índices de proliferação elevados e é pouco conveniente para o doente e mais oneroso.
  48. 48. Interação das Radiações no Hospedeiro   Factores Dose-Tempo Períodos de tratamento mais curtos são necessários para tumores com racios alfa/beta baixos (proliferação rápida). Para tempos de duplicação potencial de 5 dias e radiosensibilidade moderada, cursos de tratamento de 2.5 a 4.0 semanas são os ideais. Tumores com uma proliferação mais lenta podem ser tratados em períodos mais prolongados.   Cinco fracções por semana são preferiveis a três, porque com este a morte celular ponderada é inferior (log cel kill).
  49. 49. Interação das Radiações no Hospedeiro   Tempo de Tratamento, Eficácia e Morbilidade A dose de radiação necessária para obter uma determinada probabilidade de controlo tumoral deve ser aumentada quando o fraccionamento é prolongado para além das 4 semanas devido à repopulação das células sobreviventes. Foi calculado (Withers et al.) que será necessário im incremento de 0.6Gy por cada dia de interrupção de tratamento. Em tumores de cabeça e pescoço foi estimado (Taylor et al.) que este dose seria de 1.0Gy.
  50. 50. Interação das Radiações no Hospedeiro   Tempo de Tratamento, Eficácia e Morbilidade O impacto do tempo total de tratamento pode ser modificado usando split-course, com fracções diárias acima do convencional (2.5-3.0Gy em 10 fracções, 2-3 semanas de paragem seguidas de um curso similar ao inicial, para um total de 50-60Gy). No entanto o RTOG não encontrou evidência clínica de benefício em tumores de cabeça e pescoço, colo uterino, pulmão e bexiga, sendo o controlo tumoral e a sobrevivência idênticos aos observados com tratamentos convencionais. Os efeitos secundários tardios são ligeiramente superiores com o split-course e há o risco de repopulação clonogénica das células sobreviventes no tumor durante o período de paragem de tratamento.
  51. 51. Interação das Radiações no Hospedeiro   Regimes de Fracionamento Fracionamento convencional: consiste na administração diária5 dias por semana de fracções de 1.8 a 2.0Gy; a dose total é determinada pelo tumor a tratar (tipo, extensão) e pela tolerância dos tecidos sãos adjacentes incluidos no volume tratado (geralmente entre 60 e 75 Gy) Hiperfracionamento:dosetotal maior, com doses por fração significativamente inferiores e aumento no número total de frações; o tempo total é sensivelmente igual Quasi-Hiperfracionamento: hiperfracionamento sem aumento na dose total
  52. 52. Interação das Radiações no Hospedeiro   Regimes de Fracionamento Fracionamento Acelerado: redução significativa do tempo total de tratamento; sem alteração no número de frações, dose total e dose por fração (esta pode ser reduzida em função da redução do tempo de tratamento) Quasi- Fracionamento Acelerado: fracionamento acelerado sem redução no tempo total de tratamento pela introdução de uma interrupção programada (contraditório ao racional do fraccionamento acelerado)
  53. 53. Interação das Radiações no Hospedeiro   Regimes de Fracionamento Hiperfracionamento acelerado: partilha características do hiperfracionamento e fracionamento acelerado Boost concomitante: uma dose adicional é administrada uma vez por semananuma zona limitada do volume de tratamento (p.e. GTV) com campos reduzidos, em simultâneo com a irradiação convencional em volume alargado
  54. 54. Interação das Radiações no Hospedeiro   Regimes de Fracionamento Para obter um aumento na tolerância dos tecidos de resposta tardia através do fracionamento o intervalo entre duas frações deve ser suficiente para permitir uma reparação celular quase total (+6 horas) Dois estudos do Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) mostraram um aumento na taxa de complicações tardias em protocolos de hiperfracionamento quando o intervalo entre frações era inferior a 4.5 horas A maioria dos protocolos actuais estipulam um intervalo mínimo de 6 horas entre fracções. Os dados clínicos sugerem que este intervalo é adequado para os tecidos normais exceptuando a medula
  55. 55. Interação das Radiações no Hospedeiro  Portadores de pacemaker cardiaco Os pacemakers modernos são radiossensíveis e têm uma elevada probabilidade de falha catastrófica com doses de radiação muito abaixo da tolerância normal dos tecidos, por isso nunca devem ser irradiados directamente.   Estes aparelhos têm uma protecção contra interferência eléctricas, pelo que falhas devidas aos campos electromagnéticos frequentes nos modernos aceleradores lineares é pouco provável.   As interações possíveis durante um tratamento com radiações são: :: Disfunções transitórias devido a campos EM fortes ou de baixa frequência gerados pelo sistema de microondas do acelerador linear e pelos pulsos de alta voltagem e baixa frequência usados na geração de electrões (gun) e de microondas. :: Exposição excessiva à radiação primária ou difundida, que pode causar alterações permanentes nos componentes dos circuitos
  56. 56. Interação das Radiações no Hospedeiro  Portadores de pacemaker cardiaco A American Association of Physics in Medicine (AAPM) recomenda :   :: Doentes com pacemaker não devem ser tratados num betatrão. :: O status coronário do doente e o pacemaker devem ser avaliados por cardiologista antes e logo após conclusão do tratamento. :: O pacemaker deve ficar sempre fora do campo de irradiação, durante os tratamentos e na aquisição de imagens de verificação. :: Deve ser efectuada uma monitorização cuidada da primeira sessão de tratamento para verificar se existem disfunções transitórias. :: Antes do tratamento a dose difundida para o pacemaker deve ser calculada e documentada. A dose total acumulada não deve ultrapassar os 2Gy. :: Se estas condições não puderem ser observadas deve ser considerada a hipótese de reposicionar ou remover o pacemaker antes da irradiação.
  57. 57. Interação das Radiações no Hospedeiro  Irradiação periférica de um feto As alterações possíveis variam de acordo com a dose absorvida e idade gestacional, incluindo microcefalia, malformações graves, atraso de crescimento, atraso mental, cancros secundários.   A AAPM sugere que a dose fetal deve ser inferior a 0.1Gy, reconhecendo um grau elevado de incerteza entre 0.05 e 0.10 Gy. A AAPM sugere que doentes grávidas devem ser tratadas com feixes com energias inferiores a 10MV, se possível.
  58. 58. Interação das Radiações no Hospedeiro  Irradiação periférica de um feto Os componentes mais importantes da irradiação periférica ao volume de tratamento podem ser divididos em regiões:   :: Até 10cm do limite do campo, a dose é essencialmente devida a scatter do colimador e difusão dentro do corpo do doente. :: Dos 10 aos 20cm a dose é principalmente devida a scatter interno, dos tecidos irradiados. :: Dos 20 aos 30cm o scatter nos tecidos e leakage da cabeça de tratamento contribuem de forma idêntica. :: Para além dos 30cm a dose e devida essencialmente de leakage da cabeça de tratamento.  
  59. 59. Interação das Radiações no Hospedeiro  Irradiação periférica de um feto A dose no feto pode ser reduzida através de modificação da técnica de tratamento e uso de filtros especiais.   :: Alteração da incidência dos feixes (evitando o posicionamento da gantry próximo do feto), :: Redução no tamanho dos campos, :: Escolha de energias mais baixas (evitar o Cobalto-60 devido ao leak de particulas de energias superiores a 10MV devidas a neutrões) e :: Utilização de colimação terciária para definir os limites dos campos junto ao feto.
  60. 60. Interação das Radiações no Hospedeiro  Uff...
  61. 61. Radioterapia Conformacional 3D  RadioterapiaConformacional Pré-planeamento, Localização e Aquisição de Imagens Escolhadaposição de tratamento, preparação e aplicação de dispositivos de imobilização no simulador(TAC vs. Convencional) Colocação de marcadores radio-opacos para referenciação no sistema virtual e aquisição de imagens de TAC para o planeamento volumétrico (geralmente 50 a 100 ‘cortes’ de 2 a 5mm) Transferência das imagens de TAC via DICOM para o computador de simulação virtual e/ou para o sistema de planeamento 3D via rede informática.
  62. 62. Radioterapia Conformacional 3D  RadioterapiaConformacional Delimitação de volumes (Tumor, Estruturas de Tolerância e Delimitação de Volumes) Marcação de estruturas pelo médico e/ou pelos técnicos de planeamento A maioria das estruturas são marcadas manualmente, algumas com interfaces mais evidentes (p.e. pele, pulmão) podem ser delimitadas automaticamente Algunsórgãos de tolerânciarequerem a marcaçãopelomédico Pode ser útil a colaboração de um imagiologista
  63. 63. Radioterapia Conformacional 3D  RadioterapiaConformacional Planimetria, Selecção do Plano de Tratamento, Histogramas Dose Volume   Transferência de Dados para o Acelerador Linear   Início do tratamento: Verificação por Imagem Portal (periodicidade)   Imagem Portal 2D vs. Volumétrica
  64. 64. Radioterapia de Intensidade Modulada  Definição e Conceito A IMRT é uma tecnologia de ponta que permite administrar doses de radiação com uma precisão elevada num volume alvo com uma protecção eficaz dos tecidos envolventes normais Na IMRT a intensidade do feixe varia o longo do campo de tratamento. Em vez de um feixe único de fluência uniforme são usados diversos campos mais pequenos combinados em cada uma de múltiplas incidências (campos vs. segmentos) Estes feixes são obtidos com colimadores multilâminas (sequêncial ou dinâmico) ou com equipamentos especializados (tomoterapia, cyber knife)
  65. 65. Radioterapia de Intensidade Modulada  Vantagens e Metodologia A vantagem da IMRT é evidenciada em casos em que o volume alvo envolve um tecido de tolerância, permitindo envolventes de dose com convexidades Na IMRT a intensidade dos feixes (fluência) é optimizada usando algoritmos de cálculo sofisticados Estes algoritmos consideram não só a dose no volume alvo mas também limitações de dose (constrains) nos tecidos normais adjacentes
  66. 66. Radioterapia de Intensidade Modulada  Distribuições de Dose
  67. 67. Radioterapia de Intensidade Modulada  Processo e Prescrição de Dose(s) O processo consiste num método de planimetria ou dosimetria ‘inversa’ e é capaz de gerar gradientes de dose significativos entre estruturas adjacentes para atingir os objectivos de dose e volume definidos na prescrição A prescrição consite na indicação da dose no alvo e da ‘não-dose’ nos órgãos de tolerância Guidelines de prescrição: Dose T (p.e. V90>xxGy); Doses e Volumes relativos em órgãos de tolerância (prescrição biológica; NTCP: Normal tissue Complication Probabilities) (p.e. V50<yyGy; V30<zzGy)
  68. 68. Radioterapia de Intensidade Modulada  Distribuições de Dose
  69. 69. Radiocirurgia e Estereotaxia  Características do Modelo A irradiação estereotáxica difere da radiação externa ‘convencional’: Volumes de tratamento reduzidos : 1 a 30 cm3 Utilização frequente de uma única fração Precisão superior necessária na localização dos alvos e na geometria dos tratamentos Gradientes de dose muito elevados nas margens dos campos.
  70. 70. Radiocirurgia e Estereotaxia  Indicaçõesclínicas Lesãoúnica com dimensões adequadas (<4cm), radiograficamente discriminável e com potencial de resposta a uma dose única de radiação Os volumes ideais para radiocirurgia são esféricos e pequenos (<3cm) Volumes irregulares podem necessitar de planos com múltiplos isocentros para modelar a isodose seleccionada (p.e.80%) ao volume alvo A maior experiência a nível mundial é no tratamento de malformações arteio-venosas (MAVs) e em tumores cerebrais primitivos ou metastáticos.
  71. 71. Radioterapia de Intensidade Modulada   Gamma Knife
  72. 72. Radioterapia de Intensidade Modulada   Gamma Knife Unidade com 5.500 a 6.000Ci de Cobalto-60, distribuidos em 201 fontes localizadas num segmento esférico, colimadas em forma circular focadas num ponto único O equipamento consiste num escudo de protecção com cerca de 18 toneladas que envolve o conjunto de fontes radioactivas São usados quatro formatos de colimadores com diâmetros de 4 a 18mm, permitindo tratar alvos com 3 a 18mm, com uma precisão de 0.1mm
  73. 73. Radioterapia de Intensidade Modulada   Gamma Knife
  74. 74. Radioterapia de Intensidade Modulada   Gamma Knife Pontos negativos: Investimento inicial de cerca de €3M na infraestrutura As fontes de Cobalto-60 (201+) sofrem decaimento e têm que ser substituidas cada 7 anos com custos substanciais Não tem outros usos para além da radioterapia estereotáxica
  75. 75. Radioterapia de Intensidade Modulada  Acelerador Linear
  76. 76. Radioterapia de Intensidade Modulada  Acelerador Linear Um acelerador linear pode ser adaptado para efectuar radioterapia estreotáxia com custos aproximados de €40,000 a €250.000, dependendo da necessidade ou não de adquirir o sistema de planeamento O acelerador pode tratar alvos com 10 a 50mm, com uma precisão de 0.1 to 1.0 mm
  77. 77. Radioterapia de Intensidade Modulada  Acelerador Linear Vantagem principal: Podetratarqualquerlocalizaçãotumoral (SBRT) A radiocirurgiaemacelerador linear pode ser administrada de duasformas: (a) Estática sequencial: A gantry descreve um arco para várias posições estáticas da mesa de tratamento (b) Dinâmica: a gantry e a mesa movem-se simultaneamente
  78. 78. Radioterapia de Intensidade Modulada  Acelerador Linear

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