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2005 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2005
Santos, SP, Brazil, August 28 to September 2, 2005
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA N UCLEAR - ABEN
ISBN: 85-99141-01-5
RADIOVERTEBROPLASTIA PARA TRATAMENTO
DE METÁSTASES ÓSSEAS DA COLUNA VERTEBRAL
Rodrigo D’alessandro e Tarcisio P. R. Campos
Programa de Pós-graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
Universidade Federal de Minas Gerais
Av. Antonio Carlos, 6627, Prédio PCA1, S.2285
RESUMO
Metástase no esqueleto é uma complicação comum em pacientes com câncer. A maioria das metástases acomete
a coluna vertebral. Dor intratável e paresia causada por compressão medular ou radicular são os sintomas mais
proeminentes das metástases da coluna. A abordagem terapêutica proposta pelos autores consiste no
acoplamento de duas técnicas, a vertebroplastia e os implantes de microsementes emissoras betas, definindo
uma nova modalidade radioterápica: radiovertebroplastia. A vertebroplastia percutânea é um procedimento
radiológico intervencionista, minimamente invasivo, que consiste na injeção de biomaterial no interior do corpo
vertebral, utilizado nas regiões cervical, torácica e lombar, objetivando redução da dor e aumento da resistência
de carga do corpo vertebral. Considerando que a vertebroplastia e a radioterapia megavoltagem podem ser
utilizados de forma conjunta na modalidade de radiovertebroplastia. Espera-se que este protocolo poderá gerar o
controle local da metástase além da redução da dor e do reforço estrutural do corpo vertebral. Para a avaliação
da proposta, um modelo tridimensional antropomórfico-antropométrico da coluna vertebral foi construído. Este
modelo de voxel, aplicado ao MCNP5, produzirá a distribuição de dose absorvida no corpo vertebral, além da
medula e pulmão. O instrumental para a implantação da semente radioativa in vivo, através de técnica
percutânea, considerando as normas de radioproteção, são discutidos. A inoculação do polímero de
polimetilmetacrilato na forma semipastosa associada o material radiopaco juntamente à sementes radioativas foi
preparado a frio e implantado em um modelo in vivo, em um corpo vertebral de um porco, e acompanhado por
fluoroscopia. A resposta visual do instrumental e da er sposta do composto no corpo vertebral permitem concluir
a viabilidade da técnica radiovertebroplastia. O artigo discute as indicações, riscos potenciais e vantagens e
desvantagens da técnica em relação aos outros tratamentos.
1. INTRODUÇÃO
Metástase para o esqueleto é uma complicação comum em pacientes com câncer, sendo que a
maioria das metástases acomete a coluna vertebral. O esqueleto axial é o terceiro local mais
freqüente de metástase, após pulmão e fígado. Estudos de autópsia revelaram que a
freqüência de metástases epidurais acomete cerca de 5 a 10 % de todos os pacientes com
câncer.[1]
A abordagem terapêutica é complexa , a depender de uma série de condições como :condição
clinica do paciente, expectativa de sobrevida, quadro clínico em relação à dor, o
comprometimento neurológico, radioresistência e quimiossensibilidade do tumor primário
entre outras. Geralmente faz-se necessário uma abordagem multiprofissional para propiciar
um tratamento mais coerente com as necessidades desses pacientes.[2,3] A vertebroplastia
percutânea, é um procedimento radiológico intervencionista, minimamente invasivo, que
consiste na injeção de biomaterial no interior do corpo vertebral, utilizado nas regiões
cervical, torácica e lombar, objetivando redução da dor e aumento da resistência de carga do
corpo vertebral.[4]
A radioterapia é outra forma de tratamento freqüentemente utilizada. O mecanismo de alívio
da dor após radioterapia não é definido, mas o alívio precoce com terapia em meio corpo
(“half body”) é tão rápido que é improvável de estar relacionado com a destruição de células
tumorais. O alívio tardio é durável e está provavelmente relacionada à destruição de células
tumorais. Irradiação externa produz alguma cicatrização e reossificação em 65 a 85% das
lesões líticas em ossos não fraturados.[5,6,7]
Os dois procedimentos têm indicações definidas, com complicações, vantagens e
desvantagens em relação a outras propostas terapêuticas. Os tratamentos propostos para
neoplasias malignas da coluna, freqüentemente envolvem a utilização de duas ou mais
terapias. Considerando a vertebroplastia e a radioterapia, ambos os procedimentos podem ser
utilizados de forma conjunta. Alguns centros, utilizam como protocolo a associação dessas
técnicas, obtendo resultado satisfatório com relação a analgesia e controle local da doença.
A braquiterapia direcionada para a coluna vertebral é um procedimento que até então não tem
descrição na literatura científica , e que teoricamente poderia ser utilizada para tratamento de
lesões tumorais da coluna . A associação desse procedimento com a vertebroplastia teria um
efeito potencial para o tratamento de pacientes . A segurança e eficácia devem ser avaliadas
antes de se propor como modalidade terapêutica .
O objetivo do presente trabalho é apresentar um modelo computacional de um segmento da
coluna lombar que permita estudos dosimétricos em radiovertoplastia. Após escolha de
radionuclídeos que sejam principalmente emissores beta como integrantes do processo de
aplicação da vertoplastia, pretende-se realizar estudos dosimétricos e distribuição da dose no
corpo vertebral. Está sendo também proposto a introdução de um macroagregado de
hidroxiapatita (HA), bem como a realização de simulação da técnica na coluna de porco in
vitro para avaliar a viabilidade da técnica em que se utilizaria: polimetilmetacrilato (PMMA),
sulfato de bário e hidroxiapatita com a utilização do instrumental da técnica de
vertebroplastia.[8]
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Foi obtida uma seqüência de imagens de ressonância nuclear magnética ponderados em T2
com cortes axiais com espessura de 5 mm, de três segmentos consecutivos da coluna
lombar (L1, L2, L3) .Esse exame ,de características imaginológicas normais, isto é sem
lesões patológicas.
Estas imagens foram digitalizadas corte a corte e desta maneira transferidas para o sistema
computacional SISCODES [9], que esta sendo desenvolvido no Departamento de Engenharia
Nuclear. Após tal procedimento, todas as imagens foram centralizadas e colocadas em um
mesmo enquadramento, de modo tal que as distâncias das figuras até as margens laterais,
superiores e inferiores fossem as mesmas ou aproximadamente as mesmas. O enquadramento
das imagens procurou garantir que o ponto central fosse o mesmo para todas . O propósito
desse procedimento foi criar um programa que agrupasse as imagens trazidas da ressonância
nuclear magnética e, construir uma estrutura volumétrica tridimensional , capaz de reproduzir
dois segmentos da coluna lombar (respectivamente L1-L2-L3), de aspecto o mais realístico
possível usando um programa somatório de imagens . Nesta reconstrução volumétrica , os
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segmentos da coluna foram estudados em sua totalidade.Utilizando o programa SISCODES e
a barra escalonadora, imagens foram gravadas em escala, um a um dos cortes de RNM.
À luz dos conhecimentos de anatomia de RNM ,específica da coluna, cada estrutura foi
identificada tal que cada pixel selecionado de um determinado tecido foi relacionado a uma
cor pré-definida. Previamente foi dado a cada tecido ou estrutura uma determinada cor ,
gerando dessa maneira uma imagem de vóxel colorida, onde cada corte de RNM retrata as
estruturas anatômicas por cores e não por graus de cinza. Nessa etapa, o importante foi
identificar cada estrutura tecidual, separá-las uma das outras, através da atribuição a cada
uma delas de uma cor definida, sem deixar nenhum voxel sem definição. Para garantir um
destaque suficiente entre duas estruturas teciduais contíguas, foram utilizadas cores
contrastantes. As imagens então coloridas foram tratadas pelo programa SISCODES, sendo
alinhadas uma a uma , centralizadas e corrigidas individualmente, afim de que todos os voxels
fossem identificados de forma morfológica e anatômica corretamente. Como cada 5 cortes
axiais da ressonância nuclear magnética formava uma vértebra consideramos arbitrariamente
que o tamanho médio da vértebra fosse de 25mm. No caso dos discos intervertebrais,
utilizamos o mesmo processo e consideramos o tamanho médio com 10 mm.
Construímos portanto um modelo composto por três vértebras, denominadas L1 ,L2 e L3 e
dois discos intervertebrais D1 e D2. O programa SISCODES permite uma visualização do
modelo nos três planos (axial, longitudinal e coronal). Foram realizados estudos sobre a
composição química de cada tecido, devidamente identificado e individualizado pelo método
computacional descrito. Foram consideradas as estruturas que compõem o segmento
estudado: osso vertebral cortical, osso vertebral esponjoso, medula vertebral, músculo paravertebral e psoas, artéria aorta, veia cava, tecido gorduroso, pele e ar. Utilizando-se a tabela
de composição química dos diversos tecidos do corpo humano, foi dada a densidade e a
composição química percentual em peso de cada tecido, referendado por sua cor específica.
Para esse estudo, utilizou-se a tabela da ICRU-44 [10], Body Tissue Compositions, avaliandose, dessa maneira, a quantidade relativa dos principais elementos químicos, presentes em
cada tecidos estudado. Segue-se abaixo a tabela 1 com os referidos dados.
Tabela 1. Composição Elementar dos tecidos utilizados no fantoma computacional
Elemento de composição (porcentagem por massa)
Tecido
H
C
N
O
Outros
Tecido Adiposo Adulto # 2
Média de tecido Adulto ICRU-44
(feminino)
Sangue(aorta,v.iliaca) Adulto # 2
Esqueleto-osso cortical Adulto
Esqueleto-osso esponjoso
Cérebro-Medula vertebral Adulto
Músculo (Esquelético)
Adulto
Esterno (Adulto)
Costelas (Adulto)
Pele Adulto
Água
11.4
59.8
0.7
27.8
0.1 Na, 0.1 S, 0.1 Cl
10.6
31.5
2.4
54.7
0.1 Na, 0.2 P, 0.2S, 0.1 Cl 02 K
10.2
3.4
8.5
10.7
11.0
15.5
40.4
14.5
3.3
4.2
2.8
2.2
74.5
43.5
36.7
71.2
0.1 Na, 0.1 P, 0.2 S, 0.3 Cl
0.1 Na, 0.2 Mg, 10.3 P, 0.3 S, 22,5 Ca
0.1 Na, 0.1Mg, 3.4 P, 0.2S, 0.2 Cl, 0.1 K, 7.4 Ca
0.2 Na, 0.4 P, 0.2 S, 0.3 Cl, 0.3 K
10.2
14.3
3.4
71.0
0.1 Na, 0.2 P, 0.3 S, 0.1 Cl, 0.4 K
10.5
6.4
10.0
11.2
41.4
26.3
20.4
-
3.4
3.9
4.2
-
43.9
43.6
64.5
88.8
0.1 P, 0.2 S, 02 Cl, 0.2 K, 0.1 Fe
0.1 Na, 0.1 Mg, 0.6 P, 0.3 S, 0.1 Cl, 0.2 K, 13,1 Ca
0.2 Na, 0.1 P, 0.2 S, 0.3 Cl, 0.1 K
(kgm-3 )
950
1020
no
(m-3 x 10 26)
3180
3390
1060
1920
1180
1040
1050
3510
5950
3840
3460
3480
1030
1410
1090
1000
3420
4500
3600
3340
Na segunda fase do experimento, obteve-se uma coluna de porco in vitro, para realização de
uma simulação do experimento proposto. De acordo com a técnica de vertebroplastia foi
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introduzida uma cânula com trocater via transpedicular ate o centro do corpo vertebral, com o
auxílio de radioscopia para tornar a simulação o mais parecida possível com a vertebroplastia.
Os materiais utilizados para inoculação dentro do corpo vertebral foram o PMMA associado
a 5 g de sulfato de bário e 10g de HA com Samário natural incorporado. Estes materiais
foram misturados até que assumissem uma consistência de “pasta–de-dente”. Foi feita a
inoculação da mistura pelo cateter de forma lenta e observando a manobra pela radioscopia
em perfil. A simulação foi documentada por imagens digitais para documentação do
experimento.
3. RESULTADOS
A Fig.1 apresenta uma das seções do modelo de voxel tridimensional, bem como de sua
respectiva imagem tomográfica. A Fig. 2 apresenta os materiais envolvidos no procedimento
cirúrgico. E, por sua vez, a Fig.3 ilustra a resposta radiológica após aplicação no corpo
vertebral do composto.
Figura 1. Ilustração do processo de criação do modelo de vóxel utilizando o codigo
SISCODES. Em (A) é apresentado uma seção de RNM e em (B) o modelo de vóxel
equivalente do segmento vertebral com os tecidos com cores.
(A)
(B)
(C)
Figura 2. (A) Materiais utilizados no procedimento: PMMA, Sulfato de Bário e HÁ; (B)
instrumentação utilizada para a vertebroplastia, cânula com o trocater inserido, trocatere
cânula separados e seringa injetora; (C) Coluna de porco in vitro.
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(A)
(B)
Figura 3. Imagens radiológicas finais após a inoculação da mistura no corpo vertebral, onde (A) e
antero-posterior e (B) lateral.
4. DISCUSSÃO
A vertebroplastia e a radioterapia têm indicações definidas, com complicações, vantagens e
desvantagens em relação a outras propostas terapêuticas. Os tratamentos propostos para neoplasias
malignas da coluna, freqüentemente envolvem a utilização de duas ou mais terapias. Ambos os
procedimentos podem ser utilizados de forma conjunta. Alguns centros, utilizam como protocolo a
associação independente dessas técnicas, obtendo resultado satisfatório com relação a analgesia e
controle local da doença.
A braquiterapia direcionada para a coluna vertebral é um procedimento que até então não tem
descrição na literatura científica, e que teoricamente poderia ser utilizada para tratamento de
lesões tumorais da coluna. A associação desse procedimento com a vertebroplastia teria um efeito
potencial para o tratamento de pacientes. O PMMA, teoricamente, aumentaria a estabilidade do
corpo vertebral e a semente radioativa atuaria para destruição de dose no tumor envolto na
vértebra e favoreceria a reossificação .Com a utilização da braquiterapia, poderíamos obter doses
maiores no tecido tumoral, tornando desnecessário o fracionamento das doses. Entretanto, a
segurança e eficácia devem ser avaliadas antes de se propor como modalidade terapêutica.
A criação de um fantoma computacional permite que se realizem estudos dosimétricos para
aferição das doses obtidas ao redor do corpo vertebral, com preocupação em especial para a
medula e a região tumoral. Torna possível a proposta de testes com outros materiais radioativos. A
simulação in vitro com a coluna de porco mostrou que é possível a combinação da braquiterapia e
vertoplastia com a utilização do instrumental já utilizado para a vertebroplastia. Consideramos
que se trata de um estudo preliminar que necessita além de comprovação com outros estudos
científicos, a realização de ensaios clínicos para que se confirme como uma proposta terapêutica
para o tratamento de lesões tumorais na coluna.
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INAC 2005, Santos, SP, Brazil.
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