unidades y explicacion de dosimetria clinica en radioterapia PDF

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se adjunta un apunte de radioterapia donde se explican los conceptos basicos de la interaccion de los fotones con la materia, ademas de la explicacion de como funciona un LINAC...

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El objetivo de la planificación del tratamiento de radioterapia es diseñar una configuración de haz que entregue una dosis homogénea al volumen objetivo de planificación especificado (PTV), asegurando que el tejido normal reciba una dosis razonablemente baja y que los órganos críticos reciban menos de lo que necesitan. . ICRU 50 (ICRU 1993) sugiere una variación de dosis aceptable de +7% / -5% de la dosis de referencia, siendo el punto de dosis de referencia el centro del PTV, el isocentro, el plano medio o algún otro punto adecuado (ver Sección 37.6). Esto se logra mediante la elección de la modalidad de tratamiento (fotones o electrones), la energía del haz, la disposición del haz, el uso de cuñas, compensadores o bloques y métodos como la planificación conforme (ver Sección 43.1) según corresponda. Los objetivos de la ICRU no siempre se cumplen y, en ocasiones, puede ser necesario un compromiso, según los objetivos de la radioterapia. Por ejemplo, si el tratamiento es paliativo, es posible que no se tengan en cuenta los efectos de la radiación a largo plazo y bastará con una simple disposición del haz. Por otro lado, si el tratamiento es radical, es decir, con el objetivo de controlar localmente el tumor, se deben tener en cuenta los efectos a largo plazo y esto puede resultar en un régimen de radioterapia más complejo. Los centros también pueden estar limitados en la elección de la energía del haz de fotones o la disponibilidad de terapia de electrones. Los haces individuales se visualizan fácilmente con el uso de curvas de isodosis, conjuntos de los cuales se pueden producir para un rango de tamaños de campo para cada energía de tratamiento disponible. Esto es particularmente cierto para tratamientos de electrones y kilovoltaje. En el pasado, cuando se combinaban los haces, las curvas de isodosis se fusionaban manualmente mediante la superposición de las curvas de isodosis estándar con la ayuda de papel de calco. Este fue un proceso lento y puso límites a la optimización de los planes de tratamiento. Las computadoras modernas de planificación de tratamientos proporcionan una forma rápida de ver las distribuciones de dosis. El efecto de agregar y reposicionar vigas, cambiar los pesos de las vigas y agregar cuñas se puede ver casi instantáneamente, lo que facilita el proceso de planificación y permite al planificador investigar varias opciones antes de decidir el plan final. La capacidad de ver las distribuciones de dosis en tres dimensiones también se suma al arsenal de la radioterapia. planificador de tratamiento, al igual que el uso de histogramas de volumen de dosis (consulte la Sección 35.3). En este capítulo, abordaremos los principios básicos de las técnicas de tratamiento basadas en fotones que se utilizan actualmente en radioterapia para tratar los tipos más comunes de cáncer. Las técnicas de haz se tratarán en el Capítulo 34. Aunque el enfoque conforme se está convirtiendo en el estándar para la mayoría de los tratamientos curativos (ver Capítulo 43), sigue siendo necesario, para una planificación del tratamiento segura y eficiente, tener un buen conocimiento de las técnicas más convencionales que se describen a continuación. HACES DE MEGAVOLTAJE Los campos de fotones únicos de alta energía protegen la piel en comparación con los haces de kilovoltaje debido al efecto de acumulación (consulte la Sección 22.3.1) y al aumento de la dosis con la profundidad. Tanto la acumulación efecto y la dosis de profundidad aumentan con la energía. Las energías disponibles varían desde fuentes de 60Co hasta haces de acelerador lineal de 50 MV, aunque las energías de megavoltaje más típicas estarían entre 4 MV y 25 MV (consulte la

Tabla 33.1 para conocer los parámetros típicos del haz). Las combinaciones de haces de fotones de alta y baja energía pueden producir una energía intermedia equivalente si es necesario. El gradiente de dosis a través del PTV para un solo haz de fotones es grande, la caída para un haz de 6 MV es aproximadamente del 4% por cm. Por lo tanto, la homogeneidad de la dosis probablemente no alcanzará las recomendaciones de ICRU 50. Por lo tanto, los campos únicos no son adecuados para el tratamiento de tumores profundos. La prescripción puede realizarse hasta un punto en la profundidad de tratamiento requerida, pero esto dará como resultado una dosis alta en el punto de dosis máxima, dmax y cualquier tejido normal en el haz.

FIGURA 33.1 Distribuciones de dosis de haces de fotones individuales (a) haz de fotones de 6 MV, (b) haz de 25 MV, (c) haz de cuña de 6 MV 458. El 100% está en dmax, en el eje del haz. La profundidad de 10 cm se indica mediante una marca en el eje del haz. La forma general de las líneas de isodosis para una energía determinada puede variar significativamente según el diseño del filtro de aplanamiento (consulte la Sección 22.3.3.2). superpuesto al PTV. El uso de una energía más alta hará que la distribución sea más uniforme (ver Figura 33.1ayb). Para los volúmenes cercanos a la superficie, se puede agregar un bolo para garantizar que ninguno de los PTV se encuentre dentro de la región de acumulación. El tamaño del campo se define normalmente por la dosis del 50% en relación con el eje central y, por lo tanto, se debe agregar un margen al PTV cuando se diseña un haz que se ajuste a un volumen objetivo de modo que no se encuentre dentro de la región penumbral del haz. Para los rayos X (es decir, excluyendo el cobalto), este margen aumentará con la energía, pero un valor típico es de 6 mm en el isocentro.

Los campos individuales proporcionan un modo de tratamiento simple que puede adaptarse a las necesidades clínicas del paciente en casos particulares. Se utilizan para tratar los ganglios mamarios (en combinación con campos tangenciales a la mama, ver más abajo) y la parte inferior del cuello y los ganglios supraclaviculares (en combinación con un par opuesto a los ganglios cervicales superiores). Un ejemplo del uso de haces únicos es el de un campo posterior largo y estrecho en el tratamiento de la columna, con el límite anterior de la médula espinal a aproximadamente 5 cm de profundidad. La variación en la dosis al cordón a lo largo del campo de tratamiento, debido al cambio en la fuente. distancia de superficie (SSD) y profundidad, puede ser superior al 10%. Es posible obtener una dosis uniforme utilizando compensadores especialmente diseñados: bloques perfilados de aluminio u otros material, colocado en la bandeja de accesorios de la viga, debajo del cabezal de tratamiento. Alternativamente, esta compensación del campo único se puede lograr con campos de recarga más pequeños superpuestos en el campo único, usando configuraciones de colimador asimétrico o con modulación de intensidad obtenida con colimadores de hojas múltiples.

DISPOSICIONES DE DOS VIGAS 33.3.1 PAR PARALELO OPUESTO Para volúmenes más profundos, se pueden usar dos vigas opuestas, un par opuesto paralelo. Esto producirá una dosis más uniforme en el PTV pero también dará una dosis alta al tejido normal superpuesto en la trayectoria del rayo, estando la región de dosis más alta cerca de la superficie. La forma de la isodosis en una configuración de par paralelo es la de un reloj de arena (ver Figura 33.2a). Para un par anteroposterior, este es el caso tanto en el plano transversal como en el sagital. Los tratamientos de pares paralelos se utilizan ampliamente en todas las áreas del cuerpo. El par paralelo puede usarse durante todo el ciclo de tratamiento, especialmente cuando la intención es principalmente paliativa, o puede formar la primera fase de un tratamiento radical de dos fases. A medida que aumenta la separación del paciente, la uniformidad de la dosis la distribución disminuye, con un aumento de la dosis cerca de la superficie en comparación con el plano medio. Esto puede conducir a dosis tisulares normales más altas o a una inhomogeneidad de dosis inaceptable dentro del PTV. La falta de uniformidad se puede reducir si se elige una energía más alta para el tratamiento. 33.3.2 PESAJE DE LA VIGA Si el centro del PTV no está en el centro de la sección transversal del paciente, es decir, en el plano medio del paciente, entonces los haces opuestos pueden recibir diferentes ponderaciones (consulte la Figura 33.2b). La definición de los pesos de las vigas depende del sistema de planificación o del cálculo. técnica utilizada. Puede ser proporcional al tiempo de activación del haz (es decir, establecer las unidades del monitor * para los aceleradores lineales o el tiempo para las unidades de cobalto 60), o proporcional a la contribución de la dosis de ese haz a un punto específico, generalmente el isocentro †. Para un par paralelo con el isocentro en el plano medio, la ponderación para establecer MU es lo mismo que ponderar la dosis para el isocentro (en ausencia

de inhomogeneidades), por lo que una ponderación de 2: 1 dará la relación entre el tiempo de activación del haz y las contribuciones al isocentro. Sin embargo, la ponderación a un punto diferente dará como resultado diferentes valores del peso de la viga, dependiendo del sistema de ponderación que se utilice. Aumentar el peso del haz que entra por el lado del paciente más cercano al PTV siempre aumentará la dosis de PTV en relación con el tejido normal que se encuentra en el lado opuesto. Pesos iguales definidos en términos de la dosis administrada en el centro de un PTV que no está en el plano medio daría lugar a una sobredosis de tejidos sanos en el lado opuesto. Con esta definición de peso del rayo es necesario compensar aumentando significativamente el peso del rayo que entra por el lado más cercano al PTV. 33.3.3 FILTROS DE CUÑA Cuando se aplican haces opuestos a superficies inclinadas, por ejemplo, en tratamientos de laringe o mamas, es necesario utilizar filtros de cuña para mantener una distribución uniforme de la dosis perpendicular a la dirección del haz. El efecto de la cuña es inclinar las isodosis; en estas situaciones compensa el tejido faltante. Se puede encontrar una discusión detallada de los filtros de cuña en la Sección 22.6.1 y Sección 22.6.2. Para tratamientos de mama y laringe, la dirección de la cuña es en el plano transversal, pero en principio se puede utilizar una cuña para compensar en cualquier orientación. Un ejemplo del uso de la dirección de cuña en el plano sagital es para compensar la superficie inclinada del tórax en la parte superior del tórax. 33.3.4 VIGAS TANGENCIALES La radioterapia de la mama y la pared torácica (posmastectomía) se suele realizar mediante dos campos tangenciales. Estos pueden configurarse de modo que los bordes posteriores de los dos campos estén alineados. Esto asegura que los rayos no diverjan hacia el pulmón, lo que resultaría en una

FIGURA 33.2 Distribuciones de pares paralelos de 6 MV normalizadas a 100 en el plano medio, que muestran el efecto de la ponderación del haz; la separación es de 20 cm (a) ponderación igual, (b) ponderación 2: 1.

aumento de la dosis pulmonar. La alineación de los bordes del campo se puede lograr utilizando vigas semibloqueadas y colocando el isocentro en el borde posterior del campo o inclinando el pórtico para que los bordes posteriores de los campos sean paralelos. Se agregan cuñas para lograr una distribución de dosis más uniforme al compensar el grosor de tejido diferencial a lo largo del ancho del haz (ver Figura 33.3). También debe tenerse en cuenta la cantidad de pulmón en el haz, tanto por la sensibilidad del tejido pulmonar a la radiación como porque la menor densidad del tejido pulmonar puede provocar puntos calientes en los puntos A de la figura 33.3. No todos los sistemas de planificación del tratamiento tienen en cuenta la falta de dispersarse en el aire, una consideración adicional cuando los rayos penetran en el paciente de forma oblicua. Esto puede resultar en una sobreestimación de la dosis en el punto B *. Normalmente se da el mismo peso a los dos haces, pero puede ser necesario variar los pesos del haz para tener en cuenta la asimetría de la mama o el posicionamiento del isocentro para optimizar la distribución de la dosis. La radioterapia mamaria puede implicar la irradiación de los ganglios utilizando un campo anterior con un posible campo de refuerzo posterior. Se pueden configurar ángulos de colimador y giros de cama adecuados en los haces tangenciales de modo que se produzca un plano de coincidencia vertical para los campos de nodos. Alternativamente, los campos asimétricos se pueden emparejar colocando el isocentro en el borde superior de los campos tangenciales para lograr un plano de coincidencia vertical sin divergencia en campos adyacentes. 33.3.5 VIGAS DE PAR DE CUÑA Las disposiciones de haz de pares en forma de cuña son comunes en la radioterapia de cabeza y cuello, p. Ej. parótida, cavidad oral y antro maxilar, siendo el ángulo entre los haces, a menudo denominado ángulo de bisagra, inferior a 1808. En este caso, la cuña se utiliza para compensar no solo el tejido faltante sino también porque los puntos de entrada del haz son muy juntos en un lado del paciente. Como resultado, las líneas de isodosis de campo abierto no serían paralelas entre sí, lo que produciría puntos calientes cerca de la superficie entre los puntos de entrada del haz. Cuanto menor sea el ángulo de la bisagra,

FIGURA 33.3 Campos de mama tangenciales de 6 MV, normalizados a 100 en el isocentro. Tenga en cuenta las indicaciones de orientación del paciente (anterior e izquierda) que siempre deben estar presentes en cualquier plan de tratamiento.

En caso de que no se requiera compensación de tejido faltante, el ángulo de la cuña debe ser (ángulo de bisagra de 908-1 / 2). Se muestra un ejemplo en la Figura 33.4. Esta es una buena disposición de vigas para volúmenes cerca de la superficie, ya que minimiza la dosis al tejido normal. 33.3.6 HAZ DE FOTONES Y ELECTRONES Los haces de fotones y electrones se pueden superponer para tratar el mismo sitio. El resultado de esta disposición es un aumento en la preservación de la piel en comparación con un tratamiento con solo electrones, y una dosis más baja en profundidad que la obtenida con un tratamiento con solo fotones. Ejemplos incluyen tratamiento de la glándula parótida (reduciendo así la dosis a la parótida contralateral y la médula espinal) y la cadena intramamaria en el mediastino. 33.4 VIGAS COPLANARES MÚLTIPLES El uso de tres o más haces reduce el nivel de dosis al tejido normal dentro del volumen irradiado en comparación con una disposición de pares paralelos, ya que las dosis de entrada y salida no coinciden. Esto es importante cuando el haz atraviesa una estructura sensible como la vejiga o el recto o una estructura que limita la dosis como la médula espinal o el pulmón. Los haces convergen en el PTV y, con el uso de ángulos de haz, pesos y cuñas adecuados, producen una dosis uniforme dentro de el PTV que es más alto que en el tejido circundante. Los pesos de los haces y las cuñas se pueden elegir de modo que la dosis al tejido normal en la trayectoria de los haces se distribuya por igual, o para evitar estructuras sensibles particulares a expensas de administrar una dosis más alta a otros tejidos normales. La selección de la mejor disposición de campo para un sitio específico, por lo tanto, depende de muchos factores con diversos grados de importancia clínica (Bedford et al. 1999). 33.4.1 DISPOSICIONES DE TRES VIGAS Los tratamientos de tres rayos se utilizan en la pelvis (próstata y vejiga), abdomen y tórax, así como en el cerebro.

FIGURA 33.4

Distribuciones de dosis de 6 MV normalizadas a 100 en el isocentro de dos campos encajados. (a) Un tratamiento de laringe opuesto paralelo. (b) Una disposición de haz típica para el tratamiento de la glándula parótida (etiquetada como PTV). La disposición del haz depende del sitio de tratamiento, pero una configuración típica en el área pélvica es un haz anterior o posterior más dos campos oblicuos laterales o laterales (ver Figura 33.5). En la pelvis (tratamiento de la próstata o la vejiga), la disposición de tres haces asegura que ningún rayo entre por el recto. Las cuñas en las vigas oblicuas laterales o laterales aseguran una dosis uniforme al PTV, compensando el espaciamiento desigual de las vigas alrededor

FIGURA 33.5 Distribución de dosis de tres haces de 6 MV normalizada a 100 en el isocentro para el tratamiento de la vejiga (PTV).

FIGURA 33.6 Distribución de dosis de tres haces de 6 MV normalizada a 100 en el isocentro, para el tratamiento de un tumor bronquial derecho (PTV). Los haces están dispuestos para evitar el pulmón

contralateral y para mantener la dosis a la médula espinal (SC) por debajo de la tolerancia. RL indica el pulmón derecho y LL el pulmón izquierdo. el paciente. La figura 33.6 ilustra un tratamiento de bronquios de tres haces, con los haces dispuestos para evitar la médula espinal y el pulmón contralateral. Los tratamientos de esófago se pueden administrar como tratamientos de dos fases, con un par paralelo anterior y posterior como la primera fase, seguido de un anterior y dos posteriores oblicuos. vigas con cuñas como segunda fase. La primera fase administra la dosis mínima a los pulmones y la segunda fase, la dosis mínima a la médula espinal. El número de fracciones para cada fase se elige de modo que la dosis a los pulmones y la médula espinal se mantenga por debajo de la tolerancia. Es posible utilizar diferentes energías de haz en planos de haces múltiples. Se puede elegir una energía de haz inferior para un haz para reducir la dosis de salida (por ejemplo, el haz anterior que sale por el recto en tratamientos de próstata) a expensas de un aumento en la superficie y dosis de entrada. 33.4.2 DISPOSICIONES DE CUATRO VIGAS Se pueden utilizar disposiciones de cuatro haces en el área pélvica, que constan de un haz anterior, posterior y dos laterales (ver Figura 33.7). Se pueden usar cuñas para compensar el tejido faltante. Los pesos del haz pueden ser diferentes dependiendo de la dirección del haz. 33.4.3 DISPOSICIONES CON MÁS DE CUATRO VIGAS Los arreglos que utilizan más de cuatro vigas son menos comunes. A medida que aumenta el número de campos, disminuye la dosis media al tejido normal dentro del volumen irradiado, pero aumenta el volumen de tejido normal que se irradia. Si bien puede haber algunas ventajas. Si se utiliza una gran cantidad de haces para casos específicos, el tiempo total de tratamiento será mayor debido a un mayor tiempo de preparación y entrega. La terapia rotacional o de arco es el criterio de valoración final para un gran número de haces, pero rara vez se practica en la radioterapia convencional en la actualidad. La principal razón es que en los terapia rotacional (es decir, sin blindaje conformal dinámico), no es posible producir distribuciones de dosis conformadas, por lo que la técnica se limita a PTV cilíndricos o esféricos.

FIGURA 33.7 Distribución de dosis normalizada a 100 en el isocentro para una disposición de ladrillos de cuatro vigas de 6 MV (también llamada técnica de caja) en el área pélvica, tratando al mismo paciente y PTV que en la figura 33.5.

FIGURA 33.8 La distribución de la dosis se normalizó a 100 en el isocentro para un tratamiento de refuerzo de Fase 2 en la próstata (GTV) utilizando seis haces; R indica el recto y B los huesos pélvicos (y cabezas femorales). Obsérvese la dosis más baja para el tejido normal en relación con la de la Figura 33.5 y la Figura 33.7, pero el consiguiente aumento en la cantidad de tejido normal irradiado.

Un ejemplo de un tratamiento de seis campos es el de los tratamientos de refuerzo de la próstata, uno de los brazos del ensayo RT01 (Sydes et al. 2004) (consulte la Figura 33.8). Esta fue la segunda fase de un tratamiento de próstata. La primera fase fue una técnica convencional de tres campos para el PTV con una dosis prescrita de 64 Gy. La segunda fase consistió en dos haces laterales con campos oblicuos anterior y posterior derecho e izquierdo para tratar el GTV solo a 10 Gy. Ambas fases incluyeron bloqueo conforme. 33.5 VIGAS NO COPLANARES En todos los ejemplos anteriores, los ejes de las vigas están contenidos en el plano transversal y, por lo tanto, son coplanares. Incluso en tratamientos relativamente simples, como e...