> Imprima

Normal 0 false false false EN-US X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable Módulo 7: Volumen del Tratamiento y Planeamiento del Tratamiento en la Terapia de Protón

Eric Shinohara MD, MSCI
The Abramson Cancer Center of the University of Pennsylvania
Ultima Vez Modificado: 18 de marzo del 2009

 


Volumen del tratamiento, márgenes laterales y distales

Como la terapia basada en fotón, con la terapia basada en protón el volumen grueso del tumor (GTV, por sus siglas en ingles) que abarca toda la enfermedad clínicamente demostrable se define durante el planeamiento del tratamiento de protón. Una extensión de esto, el volumen clínico del tumor (CTV, por sus siglas en ingles) entonces se crea para abarcar la enfermedad microscópica. Un volumen del blanco de planeamiento (PTV, por sus siglas en ingles) se debe entonces agregar al CTV para explicar dos factores, incertidumbres en la posición del paciente y cualquier variación en el tamaño, la forma y la localización del tumor dentro del paciente. El volumen que explica las incertidumbres internas (es decir, los cambios en la localización, el tamaño y la forma del tumor) se llama formalmente el volumen interno del blanco (ITV, por sus siglas en ingles).

En la terapia de protón, gran cuidado debe ser tomado en diseñar un PTV. No sólo los márgenes laterales necesitan ser considerados cuidadosamente, pero también el margen profundo (borde distal del haz) debido a las incertidumbres relacionadas con la gama de un haz de protón. Por lo tanto, un haz de suficiente energía para proporcionar un margen del CTV que pueda explicar la incertidumbre del movimiento y de la gama, debe ser seleccionado. Éste no es el caso para el borde lateral del haz, que todavía debe considerar los problemas con el movimiento pero no tiene la incertidumbre asociada al borde distal del haz, dando por resultado una extensión no uniforme del PTV en la mayoría de los casos. Una extensión no uniforme puede trabajar al definir la dosis entregada por un solo campo, pero usar PTVs de márgenes laterales y distales separados con haces múltiples hace calcular la distribución de la dosis mucho más difícil. Por lo tanto, la incertidumbre en el haz del borde distal se construye generalmente en los algoritmos que permiten que el usuario diseñe un PTV que ajuste solamente según las incertidumbres laterales (tales como la penumbra) porque las incertidumbres de la gama ya han sido consideradas. Otra consideración importante con respecto al margen distal es el RBE más alto en la porción distal del pico de Bragg disperso. El aumento en el RBE puede conducir a mayores efectos en el tejido fino en el borde distal del haz, que se debe explicar durante el planeamiento del tratamiento, específicamente con atención a las estructuras críticas en relación con la localización de los márgenes distales.

Como en el planeamiento de fotón, los órganos a riesgo (OAR, por sus siglas en ingles) deben ser definidos. Además, un margen se puede agregar al OAR para formar un volumen del órgano de planeamiento a riesgo (PRV, por sus siglas en ingles), que explica el movimiento interno así como error en la posición, como un PTV. El área que no es abarcada por el CTV o por un OAR se llama el volumen restante a riesgo (RVR, por sus siglas en ingles). Este volumen ayuda a determinar la dosis a todos los tejidos finos restantes y puede ser útil en estimar los efectos tardíos relacionados con la radiación incluyendo el riesgo de una malignidad secundaria.

Según lo discutido previamente, la heterogeneicidad de los tejidos finos a través de los cuales los protones viajan afecta grandemente la gama de los protones. Por lo tanto, al elegir los ángulos del haz, es importante intentar y reducir al mínimo la cantidad de tejido fino heterogéneo a través del cual los protones deban viajar. Es también deseable evitar las estructuras complejas pues una forma compleja puede hacer el diseño compensador más complejo (esto se puede hacer a menudo con remiendos, que será discutido más adelante). Los ejemplos específicos incluyen los sinus, que tienen cavidades numerosas de aire y una forma compleja. Además, tienen una cantidad variable de líquido en ellos de un día para el otro, que también complica el planeamiento del tratamiento.

Software de planeamiento del tratamiento

Hay varios algoritmos que paquetes de software de planeamiento del tratamiento pueden utilizar para estimar la dosis. El más simple y lo más rápidamente posible es el algoritmo del haz de intensidad uniforme. Este algoritmo se basa en la distribución de la dosis de un haz de intensidad uniforme que son incidente en un fantoma plano agua-equivalente. Sin embargo, este algoritmo es lo más menos posible exacto, pues proporciona una valoración pobre de los efectos de heterogeneicidades complejas en la trayectoria del haz, y no se puede utilizar para estimar la dosis de un haz de lápiz.

Un algoritmo más exacto modela la dosis usando haces múltiples de lápiz para modelar el haz entero. Esto da mayor control mientras que un haz de lápiz se puede utilizar para reflejar directamente la fluencia en ese punto dentro del haz. El modelo después explica acontecimientos múltiples de dispersión y puede predecir la dosis en cualquier punto dado, sumando las contribuciones de cada haz de lápiz. Esto permite que los haces no homogéneos (por ejemplo en IMPT) sean modelados y puede predecir más exactamente los efectos de las heterogeneicidades de los tejidos finos a través de los cuales el protón viaja.

Sin embargo, la manera más exacta de modelar la dosis es vía los algoritmos de Monte Carlo, que son el patrón oro para modelar la dosis. Estos modelos llevan los algoritmos del haz de lápiz a un paso más allá y actualmente modelan los protones individuales y sus interacciones con la materia mientras que pasan a través del paciente. La probabilidad de una interacción de protón se basa en un número al azar que se genera de la mejor aproximación de la probabilidad de la distribución de las interacciones de los protones. Las interacciones de Monte Carlo estiman no sólo las interacciones con los electrones nucleares pero también las interacciones nucleares (que componen el cerca de 20% de la pérdida de protón sobre la gama de un haz). Las partículas secundarias se pueden también explicar usando los modelos de Monte Carlo. Sin embargo, los modelos de Monte Carlo son de cómputo muy intensivos.

Planes de evaluación de la terapia de protón

Los planes de evaluación de protón comparten muchas semejanzas con los planes de evaluación de fotón, particularmente los planes de IMRT. En manera similar a los planes de tratamiento basados en fotón, un histograma del volumen de la dosis (DVH, por sus siglas en ingles) se puede utilizar para evaluar la distribución de la dosis a los volúmenes del tratamiento así como a los OAR. El DVH permite que el usuario determine varios valores útiles tales como la dosis mediana a una estructura, la dosis máxima que una estructura recibe, la dosis mínima que una estructura recibe, así como varios otros parámetros tales como el V20 (volumen de un órgano que recibe 20 Gy). Se demuestran abajo, en el cuadro 1, los ejemplos de DVH de un plan de IMRT y de un plan de protón de dos campos para el tratamiento de un tumor pancreático. Observe las semejanzas en interpretar la dosis a las estructuras entre los dos DVH. Sin embargo, también observe la diferencia en la distribución de la dosis a las estructuras críticas entre los dos planes.  

http://www.oncolink.org/treatment/images/proton-modules/mod7-fig1-1.gif

http://www.oncolink.org/treatment/images/proton-modules/mod7-fig1-2.gif

Cuadro 1. Unejemplo de un IMRT DVH y un protón de dos campos
DVH para el tratamiento de un tumor pancreático.

Las distribuciones de la dosis de protón pueden ser sobrepuestas sobre el planeamiento CT para demostrar la distribución de la dosis a los órganos y a áreas específicas del tumor. La ventaja de evaluar los planes corte por corte permite que uno considere exactamente donde están los puntos fríos y los puntos calientes. Además de esto, permite al usuario la capacidad de determinar la proximidad del haz a las estructuras críticas tales como la médula espinal, que puede ayudar a determinar si hay un margen adecuado entre el haz de protón y las estructuras críticas. Dado la incertidumbre previamente mencionada asociada a la gama del haz de protón, es críticamente importante evaluar la distribución de la dosis en el borde distal del haz para asegurar la cobertura adecuada del tumor con el margen así como cerciorarse que la dosis alta del borde distal del haz no esté a riesgo de entrar en la estructura normal crítica debido a error del sistema de configuración o movimiento interno. Se demuestran abajo en el cuadro 2 los planes de tratamiento para el mismo volumen de blanco (tumor pancreático) que usa un plan de IMRT y un plan de protón de dos haces. Observe que el plan de protón utiliza los aspectos laterales del haz, donde hay menos incertidumbre, para lindar la médula espinal.

Caja de texto:Cuadro 2.  Ejemplo de un plan de IMRT (izquierdo) y del plan del protón de dos vigas que trata el mismo volumen.

Nombramiento del volumen

En nombrar el campo, la Comisión Internacional en Unidades de Radiación y Medidas (ICRU, por sus siglas en ingles) ha recomendado que volúmenes jerarquizados múltiples estén etiquetados en una manera distinta de los volúmenes espaciales separados. El ICRU recomienda que los volúmenes jerarquizados sean enumerados por un nombre definido (es decir, GTV o CTV) seguido por la designación numérica adicional (GTV1, GTV2). Un método alternativo recomendado por el ICRU es utilizar la definición del volumen seguida por la dosis al cual el volumen debe ir (es decir, GTV-46 Gy (RBE), GTV-70 Gy (RBE). Para los volúmenes espaciales distintos, el volumen se debe enumerar otra vez por el nombre definido, sin embargo, una segunda letra (es decir, GTV-A, GTV-B) debe ser utilizada. Los ejemplos de cómo utilizar el sistema de la nomenclatura de ICRU se enumeran abajo en el cuadro 3. (Journal of the ICRU 2007 7 (2): 83-94).

http://www.oncolink.org/treatment/images/proton-modules/mod7-fig3.jpg

Cuadro 3. Diagrama esquemático de cómo el ICRU recomienda que
la nomenclatura se debe utilizar en varias situaciones del planeamiento de tratamiento.

Campos de encaje y de remiendo

En el presente, los protones se entregan lo más comúnmente posible vía una técnica de dispersión pasiva. Para mejorar la conformalidad y para reducir la dosis a las estructuras críticas, una técnica de remiendo puede ser utilizada. Con un volumen formado complejo de blanco, el remendar utiliza haces múltiples, que cubren solamente parcialmente el tumor, para evitar una estructura crítica (cuadro 4.). Generalmente, el borde distal de un haz se empareja al nivel de 50%  de la isodosis de la penumbra lateral del campo que le colinda. Sin embargo, esto crea un punto de encaje que tiene una distribución de la dosis no uniforme. Hay un número de factores que causan esta inhomogeneidad. Primero, el gradiente de la dosis en el borde distal del haz combinada con la de la penumbra lateral del haz que le colinda puede crear puntos fríos y calientes. En segundo lugar, si el haz de protón debe viajar con regiones heterogéneas complejas, esto puede causar una caída desigual en el borde distal del haz de protón, que también lo hace difícil para conseguir una distribución uniforme de la dosis en el encaje. Finalmente, muchos de los algoritmos usados actualmente para crear la forma del compensador no toman la dispersión en consideración, que, especialmente cuando el haz de protón está viajando a través del material heterogéneo, puede conducir a una diferencia substancial en dosis previstas y reales en el empalme.

Para ayudar a reducir estas inhomogeneidades en el punto de encaje, remiendos múltiples pueden ser utilizados. Con los remiendos múltiples, diversas ensambladuras de remiendos se crean tales que el punto de encaje se puede cambiar a un puesto diverso en días alternativos. Sin embargo, ahora se requieren campos adicionales que complica el sistema de montaje y el planeamiento y la verificación del tratamiento. Escalonar se puede también utilizar con remendar con el haz de incidente ser compartido en varios subcampos, cada uno emparejado a un nivel diverso  de la isodosis. Esto puede ser desafiante como requiere aceleradores exactos templados y puede ser difícil determinar las isodosis ideales para emparejar en orden de limitar la inhomogeneidad. Sin embargo, hay un número de algoritmos en camino para hacer campos remendados que se emparejan más fácilmente. Aprenda más sobre remendar aquí: Oportunidades de ASTRO 2006 en la terapia de protón - Cordoma/Condrosarcoma

Cuadro 4:

Haz de dispersión, haz de escán de punto y terapia de intensidad modulada de protón (IMPT)

Las diferencias entre el haz de dispersión y el haz de escán de punto se han discutido en el módulo 3. Aquí nos centramos en el uso de la terapia de intensidad modulada de protón o IMPT, por sus siglas en ingles. Como revisión, el haz de escán de lápiz entrega la dosis al tumor haciendo escánes de capas de diversas energías de protón para crear una distribución altamente conformal de la dosis sobre el tumor. Desemejante al haz de dispersión pasiva, esto significa que 100%  de la dosis está limitada al tumor desemejante a cuando se utiliza un compensador. Otra ventaja importante del haz de escán de punto es que no requiere hardware específico para el paciente, que reduce la dispersión al paciente (por lo tanto reduciendo la dosis de neutrón de cuerpo entero) así como disminuye la cantidad de tiempo que lleva intercambiar los compensadores y las aberturas, que puede retardar el tiempo de tratamiento.

El haz de escán se pueden también utilizar para entregar la IMPT. El haz de escán permite que la dosis sea entregada a un sitio muy específico en un área tridimensional. Usando varios ángulos de haces, un algoritmo de computadora puede determinar la mejor manera de entregar estas dosis discretas para conformarse con el tumor y para evitar el OAR. El algoritmo puede limitar la dosis entregada a través de los tejidos finos heterogéneos así como el OAR directo para mejorar la homogeneidad y para disminuir la dosis al OAR (cuadro 5, MGH). Por lo tanto, aunque cada ángulo de haz entrega una dosis heterogénea, los campos traslapados dan una dosis altamente conformal, homogénea al tumor, mientras que evitando al máximo el OAR. El haz de escán también tienen el potencial de permitir la pintura de la dosis, con diversas dosis entregadas a diversos componentes del volumen de tratamiento. Mientras que puede ser posible entregar la IMPT usando haces de dispersión múltiples, requeriría aberturas y compensadores complejos y sería limitado grandemente comparado con IMPT usando un haz de protón de escán (cuadro 5. MGH).  

Cuadro 5: MGH

Conformalidad 4D y movimiento del órgano

Según lo discutido en el módulo 3, el uso del escán de CT 4D permite la proyección de imagen del movimiento del tumor y del órgano que puede ayudar al planeamiento del tratamiento. Esto es vital al planeamiento del tratamiento de protón pues la gama de protones es altamente dependiente de la densidad y la cantidad de tejido fino que se atraviesa. Esto es de gran preocupación en tratar los tumores del pulmón debido al movimiento respiratorio significativo. La discusión con respecto al controlar el movimiento del órgano para el pulmón será presentada aquí, pero es aplicable a otros sitios de enfermedad afectados por el movimiento del órgano, por ejemplo en cánceres pancreáticos y de la próstata.

La mitad de los tumores del cáncer del pulmón se mueve entre 0.5 a 1 centímetro con la respiración y 10% se mueven mayor de un 1 centímetro. Dos técnicas se pueden utilizar para explicar este movimiento respiratorio. Primero, un volumen interno de blanco (ITV, por sus siglas en ingles) se puede utilizar para cubrir el área entera al cual el tumor se mueve a través. En segundo lugar, el bloqueo respiratorio puede ser utilizado. Los datos del Hospital General de Massachusetts han demostrado el movimiento de intra-fracción de los tumores del pulmón en el escán de CT 4D. Hay también datos que han demostrado que el borde distal del haz de protón se mueve más distalmente mientras que el tumor se mueve del haz. De acuerdo con este movimiento, el tumor podría ser bajo dosificado si los márgenes usados no son adecuados. Además, una estructura crítica detrás del tumor puede recibir una sobredosis si el tumor sobrepasa la trayectoria del haz. Combinando la trayectoria del movimiento del tumor visto en el CT 4D en un volumen, un ITV puede ser creado. Los estudios han demostrado que cuando se utilizan los márgenes estándares, el tumor está bajo dosificado mientras que cuando se utiliza un ITV había mayor ahorrar de los tejidos finos normales (debido a un control mejor del margen distal del haz de protón) y una cobertura mejor del blanco. El bloquear se puede también utilizar para ahorrar el tejido pulmonar normal, con los datos demostrando una mejoría del 6% en la dosis V5, V10, y V20 con bloquear.

La variación en la interfracción puede también ser un problema en la terapia de protón para el pulmón. Los estudios han sugerido que como un tumor del pulmón se contrae, la cobertura de CTV seguía siendo adecuada. Sin embargo, el cordón, el corazón y la dosis contralateral del pulmón pueden aumentar durante el curso del tratamiento. Mientras que el tumor se contrae, la gama del haz de protón puede aumentar, aumentando la dosis entregada a las estructuras normales. Hay también estudios que han demostrado que la densidad de un tumor del pulmón cambia sobre el curso de la radioterapia basado en datos de CT. Este estudio encontró que el pulmón contralateral era inverso proporcional a la densidad del CTV. Este cambio en densidad fue pensado ser responsable de una disminución de cobertura de CTV a partir de 99% a 92.3% con el uso de protones sobre el curso del tratamiento. Este cambio en dosis de CTV no fue visto en los planes de IMRT. Para explicar esto, la terapia de protón adaptivo puede ser utilizada. Es vital observar por cualquier toxicidad inesperada pues esto puede indicar un cambio en el tumor o la colocación del paciente.

“Módulo anterior | Módulo siguiente”

Blogs

Survivorship Benefits of Proton Therapy
by OncoLink Editorial Team
June 17, 2015

Is Ayurveda the Answer to Women’s Health Issues?
by The 4Wholeness Team
September 01, 2015