Introdução à Radioterapia: Técnicas e planejamentos.

Introdução à Radioterapia:
Técnicas e planejamentos.
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Radioterapia Clássica x Moderna
• Clássica :
▫
▫
▫
▫
Baseada no cálculo de dose manual
Paciente representado pelo contorno externo
Margens grandes no volume do tumor
Campos delimitados pelos colimadores “sólidos” - campos retangulares
modificados por blocos não conformatórios.
▫ Intensidade do feixe ~ constante nos planos transversos
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Radioterapia Clássica x Moderna
• Moderna:
▫ Totalmente baseada em imagens 3D
▫ Cálculo por meio de algoritmos computacionais 3D
▫ Feixes de formas arbitrárias por meio de blocos conformatórios ou
colimador multi-lâminas
▫ Margem pequena na região do tumor, dose alta
▫ Fusão de imagens de várias modalidades (CT, RM, SPECT,PET,US)
▫ Intensidade modulada nos planos transversos.
Fusão de imagens
Planejamento do tratamento
• Refere-se a todos os processos e decisões que determinam as
ações do tratamento.
Processo
O Radioterapeuta determina o volume alvo a ser irradiado, baseado em
exames físicos e modalidades de imagens.
Determina a dose que deve entregue ao volume alvo.
Identifica os tecidos sensíveis normais, chamados órgãos em risco e
especifica o limite de dose para esses órgãos. (Evitar efeitos deletérios )
Em conjunto com um físico, o médico determina o tipo de feixe e a energia
que será usada.
O planejamento do tratamento e feito e otimizado.
Objetivos que guiam o
planejamento
O gradiente de dose fora do tumor deve ser mínimo
A dose no tumor deve ser maior que a dose em qualquer outro volume
irradiado.
A forma do volume de alta dose deve conformar com o volume de
planejamento (PTV)
A dose nas estruturas normais sensíveis (órgãos em risco) deve ser
mantida abaixo dos níveis que podem causar danos.
A distribuição de dose deve levar em conta regiões de possíveis
extensões do tumor.
Definições do volume
PTV
ITV
CTV
GTV
OAR
Definições do volume
Volume
Descrição
Gross Tumor Volume (GTV)
Volume de tumor detectável por métodos
clínicos ou de imagem
Clinical Target Volume
(CTV)
Engloba o GTV e margens que possam conter
células tumorais
Internal Target Volume (ITV)
Engloba o CTV e margens prevendo a
movimentação dos órgãos e variações no
tamanho do CTV.
Planning Target Volume
(PTV)
E margens prevendo as incertezas no
posicionamento do paciente
Organ at Risk (OAR)
Órgão noramis adjacentes ao volume tumoral
cuja a sensibilidade a radiação pode afetar
significantemente o planejamento.
Sistema de planejamento (TPS)
Características
• Permitem a
visualização das
curvas de isodose
sobrepostas a
anatomia do paciente.
• Possuem diversos
algoritmos de
otimização da
distribuição da dose.
• Permitem fazer fusão
de imagens.
Informações
necessárias.
• Porcentagem de dose
na profundidade
• Perfis de dose
• Fatores de Output
Convencional (2D)
• Uso de radiografias bidimensionais
para o planejamento. Geralmente
as radiografias são feitas num
simulador.
• Pode ser feito um contorno do
paciente, normalmente com uso de
um
arame,
e
visualizar
a
distribuição de dose nesse plano
com auxílio do TPS.
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Uso de um único campo
• Usado em casos de tumores superficiais ( até 5cm) ou em casos
paliativos.
• Critérios para o uso de um único campo:
±
▫ Distribuição de dose uniforme no tumor  5%
▫ Dose máxima nos tecidos não deve ser maior que 110%.
▫ Estruturas críticas normais no feixe não devem receber doses
próximas ou acima da sua tolerância.
Combinação de Campos - Técnica de Campos
Paralelos e Opostos
 Combinação ou composição de campos = irradiação da mesma
região por mais de um campo com objetivo de melhorar a distribuição
de dose.
 2 campos paralelos opostos são angulados de 180º um em relação
ao outro.
1
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Técnica de Campos Paralelos e Opostos
• Boa uniformidade na região de ½ espessura do paciente (Diâmetro
Antero-Posterior – DAP).
• Irradia as regiões de entrada dos campos com dose >= a do ½ DAP
1
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Técnica de Campos Paralelos e Opostos
1
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Técnicas Isocêntricas
• O eixo de rotação do gantry é posicionado no centro do volume de
tratamento. Qualquer que seja o ângulo de incidência, o raio central
passa pelo centro do volume.
F = DFE ou
SAD
d
Isocentro
1
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Técnicas com Múltiplos Campos

Objetivo:
 Alta dose no tumor e mínima dose nos tecidos adjacentes.

Estratégias:
 Usar campos de tamanhos apropriados
 Usar vários campos
 Selecionar incidências apropriadas
 Usar pesos
 Usar energias apropriadas
 Usar modificadores do feixe quando necessário
1
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Exemplo: Próstata
Técnicas com Múltiplos Campos
• São dirigidos vários campos com os raios centrais apontando para o
mesmo ponto (isocentro), que em geral coincide com o centro do
volume de tratamento.
1
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Técnicas com Múltiplos Campos
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Exemplo de distribuição com filtro em Cunha
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0
Conformacional (3D)
• Totalmente baseado em imagens anatômicas e informações
tomográficas.
• Campos conformados ao volume de tratamento.
• Possibilidade de uso de campos não coplanares.
• Cálculo da distribuição de dose tridimensional.
• Permite o uso de funções radiobiológicas para análise dos planos
de tratamento.
• Histograma dose-volume para análise da distribuição de dose.
• Possibilidade de ministrar doses mais altas no volume alvo
poupando tecidos sadios adjacentes.
• A simulação do tratamento é virtual e dispensa a presença do
paciente durante o planejamento.
• Planejamento direto:
1
2
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4
Os volumes
são
desenhados
nas imagens
tomográficas.
São
definidos a
quantidade e
forma dos
campos de
radição
através do
BEV.
É feita uma
simulação
das
distribuições
de dose.
O
planejamento
é verificado e
otimizado.
O Processo de Planejamento
•
Seqüência das etapas do planejamento:
▫
Segmentação da imagem – é a delimitação das estruturas feita corte a
corte nas imagens de CT ou RM.
▫
Posicionamento dos campos – é feito usando a imagem gerada pelo
programa de planejamento, chamada Beam Eye View (BEV), que é a
projeção das imagens sobre um plano perpendicular ao raio central do
campo.
▫
Otimização do plano – são variados vários parâmetros do tratamento
como ângulo de incidência, peso, filtro, etc, interativamente, com a
distribuição de dose calculada e analisada a cada mudança.
Segmentação

As imagens de cada estrutura anatômica de interesse são
contornadas corte a corte pelo raditerapeuta.
Posicionamento dos Campos e BEV

O BEV é usado para desenhar a forma do campo que deve
acompanhar o contorno do PTV mantendo uma certa margem para
garantir que a isodose de 95% englobe todo esse volume.
A Radiografia Digitalmente Reconstruída

É a imagem produzida pelo programa de planejamento a partir
das informações da tomografia. Usando os dados de densidade
eletrônica
podem
ser
reconstruídas
imagens
semelhantes
a
radiografias, projetadas em qualquer plano. Essas imagens são úteis
para verificação do posicionamento dos campos no momento do
início do tratamento, pela superposição com imagens de verificação
feitas no aparelho de tratamento.
A Radiografia Digitalmente Reconstruída
Campos Coplanares x Campos Não Coplanares
Histograma de Dose-Volume (DVH)

Exemplos de histogramas integrais – esse tipo de histograma
sintetiza em um único gráfico :

A fração do volume do PTV que recebe dose igual ou maior que
a dose prescrita.

A variação da dose em um volume de interesse.

O volume das estruturas que recebem dose acima de um certo
valor.

Essas informações são extremamente úteis durante o processo de
otimização, no julgamento dos planos e no acúmulo de experiência
clínica.
Exemplo DVH
IMRT ( Intensity-modulated Radiation
Therapy)
• Técnica na qual uma fluência não uniforme é entregue para
otimizar a composição de dose.
•Requisitivos básicos para implementação do IMRT:

O Sistema de planejamento com os algoritmos apropriados.

Um meio de realizar o tratamento: algum dispositivo capaz de
modular a fluência, isto é, variar a fluência com a posição num plano
perpendicular ao raio central do feixe.
O Planejamento com IMRT

Em geral a IMRT utiliza uma combinação de feixes para tratar o volume alvo
(PTV). Para isso, cada feixe é sub-dividido em “beamlets” ou sub-feixes cujas
fluências relativas ou pesos serão determinados no planejamento inverso.

Planejamento inverso:

Determina a intensidade relativa de cada sub-feixe a partir de critérios,
que são doses relativas nos volumes na área irradiada.
OAR
OAR – órgão em risco
1
PTV
OAR
2
Critérios:
•Dose em OAR1 < 20 Gy
•Dose em OAR2 < 25 Gy
•75 < Dose no PTV < 76 Gy
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Planejamento inverso:
1
2
3
4
Os volumes
são
desenhados
nas imagens
tomográficas.
São definidos
critérios para
o
planejamento.
A dose
relativa que
cada órgão
em risco
pode receber.
O TPS
determina a
forma e
composição
dos campos
que
satisfazem os
critérios
estabelecidos.
O
planejamento
é verificado e
otimizado.
Métodos de Modulação da Fluência
 O mais usado em aceleradores lineares é o colimador multilâminas controlado por computador.
 Blocos de transmissão podem ser utilizados quando não se
dispõe de multi-lâminas e é a técnica mais simples, embora não a
mais prática.
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Colimador Multi-lâminas como Modulador

Existem duas maneiras de modular a fluência com colimadores
multi-lâminas:

Campos estáticos multi-segmentados também conhecido
como “step-and-shoot” ou “stop-and-shoot”.

Os sub-campos são tratados um de cada vez, o feixe é
desligado enquanto as lâminas se movem para mudar de subcampo.

A intensidade do feixes é constante na área irradiada.
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Colimador Multi-lâminas como Modulador
Multi-lâminas dinâmico – sliding window, leaf-shasing, camera-

shutter e sweeping variable gap,

Os pares opostos de lâminas se deslocam com o feixe
ligado, com diferentes velocidades.

Intensidade Modulada com terapia rotacional.

A fonte é rodada, enquanto as lâminas se movem, com o
feixe ligado.
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Campos Estáticos Multi-segmentados ou StepAnd-Shoot
 A vantagem do step-and-shoot é a simplicidade na implementação.
 A desvantagem é a instabilidade do feixe quando liga e desliga para
mudar a posição das folhas (aceleradores com canhão de elétrons com
grade não tem esse problema).
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Verificação do Tratamento
 Comparação de um campo estático com o gerado pelo multilâminas dinâmico.
 Verificação do mapa de fluência para cada campo a ser utilizado.
 Verificação do resultado final – comparar a distribuição de dose
medida no simulador com a calculada.
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IGRT (Image Guided Radiotherapy)
• Técnica onde imagens são feitas logo antes da entrega da
fração de dose.
• Sistemas de imagens radiográficas que monitoram a posição do
paciente e do volume-alvo. Ou uso de marcadores fiduciais dentro do
volume ou na superfície do paciente.
IGRT ( Image Guided Radiotherapy)
•Diversos sistemas avaliados comercialmente:
•Sistema on-board kV ou MV (Varian e Elekta) - CBCT
•CT scanner (Siemens)
•Sistema on-line (CyberKnife)
•Sistema on-line (Exactrac)
Respiratory Gated Radiotherapy
• Monitoração da respiração do paciente.
▫ O feixe só é ligado quando o volume-alvo está na posição
correta.
▫ O movimento do pulmão pode ser rastreada usando câmeras
infravermelhas fixadas no teto da sala, que detectam os raios
refletidos em marcadores fiduciais externos fixados no paciente.
Além disso dois tubos de raios X embutidos no chão da sala de
tratamento e duas telas de detectores de silício amorfo fixadas
no teto fornecem imagens radiográficas para localização antes
da entrega da dose.
Sistema de monitoração
Exemplo de aquisição
CBCT:
•Aquisição 360º na
posição de tratamento
•Reconstrução
(Retroprojeção filtrada)
•Comparação
planejamento
com
o
•Correções
no
posicionamento
do
paciente
e
na
localização do volumealvo.
VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy)
• Planejamento é feito igual ao IMRT.
• A fluência dos fótons é modulada enquanto o gantry gira.
Geralmente é necessário apenas um arco para obter uma
distribuição de doses comparável a distribuição de dose de
muitos campos de IMRT.
▫ Reduz drasticamente o tempo de cada seção de RT.
Resumo
convencional
conformacional
IMRT
• Grandes Margens ao redor do volume alvo
• Simulação convencional
• Uso de imagens tomográficas para delinear o volume alvo.
• Simulação virtual.
• Melhora na entrega da dose com a modulação da flûencia dos
fótons.
IGRT
• Aquisição de imagens antes da entrega da fração da dose.
• Permite diminuir margens do planejamento atribuídas aos
movimentos internos.
VMAT
• Possibilidade de modular a fluência dos fótons enquanto o
gantry rotaciona.