Avaliação da Biodegradabilidade de Microssementes
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Giane Xavier Oliveira da Silva Avaliação da Biodegradabilidade de Microssementes por Implantes Cerebrais em Coelhos Belo Horizonte 2006 Engenharia Nuclear Universidade Federal de Minas Gerais Livros Grátis http://www.livrosgratis.com.br Milhares de livros grátis para download. Giane Xavier Oliveira da Silva Avaliação da Biodegradabilidade de Microssementes por Implantes Cerebrais em Coelhos Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Ciências e Técnicas Nucleares da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências e Técnicas Nucleares. Orientador: Prof. Dr. Tarcísio Passos Ribeiro Campos Belo Horizonte Escola de Engenharia da UFMG 2006 Universidade Federal de Minas Gerais Escola de Engenharia Curso de Pós-graduação em Ciências e Técnicas Nucleares Dissertação intitulada “Avaliação da Biodegradabilidade de Microssementes por Implantes Cerebrais em Coelhos”, de autoria da mestranda Giane Xavier Oliveira da Silva, aprovada pela banca examinadora constituída pelos seguintes professores: _______________________________________________________________________ Prof. Dr. Tarcísio Passos Ribeiro Campos – Escola de Engenharia/UFMG – Orientador ________________________________________________________________ Profa. Dra. Patrícia Lima Falcão Valença ________________________________________________________________ Prof. Dr. Wanderley dos Santos Roberto – CEFET/MG ________________________________________________________________ Prof. Dr. Sávio Lana Siqueira- Faculdade de Ciências Médicas Belo Horizonte, 9 de Maio de 2006. DEDICATÓRIA A Deus pela força me concedida. Especialmente o meu esposo Guilherme que sempre esteve presente para ajudar a trilhar o caminho da minha vida. AGR ADECIMENTO S A DEUS, pela vida, força e garra para concluir este trabalho. Ao Guilherme, meu esposo, pelo incentivo, compreensão e apoio impar na minha jornada. À Prof. Dr. Tarcísio Passos Ribeiro de Campos , pela dedicação e ensinamentos transmitidos neste trabalho o qual me orientou. À minha amiga Janine, pelo apoio, amizade e incentivo constantes. Aos meus pais e minhas irmãs, pela colaboração e presença. Ao Dr. Sávio Lana Siqueira, pela dedicação e paciência. Ao Dr. Marcelo B. Maciel, pelo apoio e incentivo. Às minhas companheiras e incentivadoras, Margareth e Larissa. Aos professores que no decorrer do curso nos ensinaram e transmitiram todas as experiências vividas, sempre serei grata. Aos colegas da Engenharia Nuclear, pela convivência e ao colega João Paulo, pelo apoio e dedicação. A todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram para a conclusão deste trabalho, agradeço verdadeiramente. RESUMO Este estudo teve como objetivo analisar o processo de biodegradabilidade de sementes bioativas em cérebro de coelhos. Estas sementes foram desenvolvidas pelos departamentos da Engenharia Nuclear e da Metalurgia da UFMG, onde foram preparadas via rota sol-gel contendo Samário-153 não ativado. Como outros objetivos da pesquisa incluímos a elaboração de um protocolo de implante, bem como o monitoramento por tomografia computadorizada. Foi também realizada uma estimativa da atividade das sementes contendo samário-153 em fluxo de nêutrons por ativação neutrônica. Estas sementes foram remodeladas antes do implante, tornando-se praticamente a metade do tamanho das inicialmente produzidas. A etapa posterior à remodelagem das sementes foi a elaboração de um protocolo de procedimento cirúrgico no cérebro de 4 coelhos fêmeas Nova Zelândia, com peso médio de 4kg. Os coelhos, após serem contidos e anestesiados, sofreram duas trepanações com broca ortodôntica na região parietal direita da calota craniana, de modo a permitir o acesso das agulhas hipodérmicas contendo as microssementes (total=6), para a efetivação dos implantes. Continuamos a proceder com as etapas subseqüentes, consistindo de tomografias computadorizadas realizadas aos 30º. e 90º. dias após o implante. Foi também realizada uma necropsia em um dos coelhos, utilizando-se microscópio para visibilizar as microssementes e analisar a degradação das mesmas. Em geral não foram observadas alterações nos aspectos de atividades diárias dos animais, nenhuma alteração de comportamento (agressividade, por exemplo), mudanças em hábitos alimentares, bem como nas fezes ou na urina após o implante, tornando o procedimento cirúrgico efetivo. As tomografias computadorizadas, tanto ao 30° dia quanto ao 90º dia após o implante das microssementes permitiram visibilizar as microssementes em permitindo também localizar as perfurações realizadas na calota craniana. situação intra-cerebral, Em relação à análise da estimativa da atividade das microsementes, pôde -se verificar que o Sm-153 poderá ser ativado com uma atividade aproximada de 2,5mCi, compatível com as sementes de Iodo-125, que estão em torno de 1 a 4mCi. Os demais compostos presentes na fabricação da microsemente não foram considerados contaminantes, já que possuíam atividades desprezíveis. Por emitir radiação beta e radiação gama de alta energia, bem como pela meia-vida curta, a eficácia do Samário-153 na braquiterapia intersticial permanente está comprovada. Com os estudos da biodegradabilidade das microsementes contendo Samário153 não ativado implantadas no cérebro de coelhos foi possível estabelecer um protocolo piloto para implantes com essas microsementes. A biodegradabilidade foi detectada não só na tomografia computadorizada, pela diminuição da densidade verificada pelo aspecto cor (mais escuro - menos escuro), como também pela necropsia, onde as microssementes foram localizadas e constatou-se que seu tamanho e seu aspecto avermelhado indicavam absorção e interligação entre material-tecido. Estudos posteriores em relação à biodegradabilidade das microsementes bioativas devem ser realizados, já que, após o 90º dias subseqüente ao implante, ainda não se pode definir o momento de total degradação dessas microsementes. Palavras chave: implante cerebral. braquiterapia, sementes biodegradáveis, tomografia computadorizada, ABSTRACT The present research is aimed at analyzing the process of biodegradability of bioactive seeds implanted in the brains of rabbits. These seeds were developed conjointly by the departments of Nuclear Engineering and Metallurgy of the Federal University of Minas Gerais, where the seeds, containing non-activated Samarium-153, were prepared via sol-gel route. Other objectives of this study were the elaboration of an implant protocol, as well as monitoring of the implants by tomography. An estimate of the activity of the seeds containing Samarium153 neutron-activated was obtained. These seeds were remodeled prior to the implant, becoming actually half the size of the seeds initially produced. Forwarding the remodeling of the seeds, a protocol for the surgical procedure in the brains of the 4 female rabbits was elaborated. The rabbits were immobilized and anesthetized, allowing the trephination necessary for the implant of the six micro seeds, realized with a hypodermic needle. After the 30th and 90th days following the procedure, computerized tomography was used to monitor the implants. One of the rabbits died and was submitted to a necropsy, when there was the chance to observe the seeds and analyze its decay, through microscope. In general, the rabbits had no adverse changes in appetite or performance, thus characterizing the implant as effective. The computerized tomographies taken on the 30th and 90th days after the implant allowed the visibility of the seeds while inside the brain. As for an estimate of the activity of the micro seeds, it was verified that Samarium-153 will be activated under an activity of approximately 2,5mCi, compatible with the range of activity used to activate seeds containing Iodine-125, which needs at about 1 to 4mCi. The rest of the components of the seeds were considered non-contaminants due to an inexpressive rate of activity. Samarium-153 emits high energy beta and gamma radiation, and presents short halflife, hence its efficacy in permanent interstitial brachiterapy. From the biodegradability studies of the micro seeds containing non-activated Samarium-153, it was possible to establish a pilot protocol for implants employing the micro seeds. The decay was detected not only by the density observable in the computerized tomography, but also in the necropsy of one of the rabbits, when the micro seeds were located and their size and reddish aspect indicated absorption and the blend between the material and the tissue. Ulterior studies investigating the biodegrability of the seeds must be carried out, once it was still not possible, after the 90th day after the implant, to verify the exact moment of the end of the decay of the material. Key words : brachiterapy, biodegradable seeds, computerized tomography, brain implant. LISTA DE IL USTR AÇÕES Figura 1 - Processos de desenvolvimento da carcinogênese ................................................... 21 Figura 2 - Sulcos e circunvoluções do encéfalo....................................................................... 36 Figura 3 - Lóbulos do Encéfalo................................................................................................ 37 Figura 4 - Substâncias cinzenta e branca distribuída no cérebro. ........................................... 38 Figur a 5 - Áreas Funcionais do SNC....................................................................................... 39 Figura 6 – Sementes metálicas de Iodo-125 ........................................................................... 42 Figura 7 – Demonstração da perfuração craniana para introdução de sementes .................... 43 Figura 8 - Decaimento do Radioisótopo I-125 e seu nível de energia..................................... 51 Figura 9 - Ilustração do Decaimento do Sm-153 e seus níveis energéticos............................. 52 Figura 10 - Cobaias utilizadas na experiência......................................................................... 63 Figura 11 - Agulha hipodérmica utilizada para o implante..................................................... 64 Figura 12 - Vistas do molde de teflon fabricado para remodelagem da semente.................... 67 Figura 13 – Fotografia comparativa das sementes de braquiterapia, por microscópio .......... 68 Figura 14 – Limpeza e raspagem da área da incisão................................................................ 72 Figura 15 - Incisão na calota craniana do coelho..................................................................... 72 Figura 16 - Perfuração da calota craniana com broca.......... .................................................... 73 Figura 17 - Introdução das microssementes biodegradáveis na região cerebral...................... 73 Figura 18 - Finalização do procedimento cirúrgico................................................................. 74 Figura 19 - CT do cérebro da cobaia 1, após o 30º. dia de implantação da semente biodegradável........................................................................................................................... 75 Figura 20 - Tomografia computadorizada do coelho 2, com visibilização de 5 sementes das 6 implantadas após o 30º. dia de implante.................................................................................. 76 Figura 21 - Tomografia Computadorizada do coelho 3, mostrando 6 microssementes no 30º. dia de implante......................................................................................................................... 77 Figura 22 - Tomografia Computadorizada do coelho 4 com visibilização de 6 microssementes no 30º. dia. .............................................................................................................................. 78 Figura 23: Secções dos cortes do cérebro do coelho 4 na tomografia computadorizada......... 79 Figura 24 - Tomografia Computadorizada do coelho 2, 90º. dia após o implante.................. 80 Figura 25 - Cortes do cérebro do coelho 2............................................................................... 81 Figura 26 Tomografia Computadorizada do coelho 3, no 90º. dia após o implante das microssementes........................................................................................................................ 82 Figura 27 - Secções do cérebro na tomografia computadorizada do coelho 3............ ............. 83 Figura 28 - Tomografia Computadorizada do coelho 4, 90° dia após o implante................... 84 Figura 29 - Secções do cérebro na tomografia computadorizada do coelho 4......................... 85 Figura 30 - Necropsia do coelho 1, com visibilização do cérebro e região do implante das microssementes........................................................................................................................ 86 Figura 31: Cérebro do coelho 1, visibilizando a perfuração da calota craniana interiormente 87 Figura 32: Análise visual das sementes antes e ao 120° dia do implante realizado na cobaia 1.......................................................................................................................................... ...... 88 Figura 33: Visibilização com microscópio eletrônico das microssementes retiradas após necropsia.................................................................................................................................. 88 LISTA DE TABEL AS Tabela 1-Classificação dos tumores do sistema nervoso central-tumores gliais.................... 26 Tabela 2-Classificação histológica do tumor cerebral.............................................................30 Tabela 3-Estadiamento T para tumores do sistema nervoso central da criança.......................35 Tabela 4-Subdivisão dos implantes intersticiais...................................................................... 41 Tabela 5-Quadro comparativo das características dos implantes intersticiais........................ 44 Tabela 6-Decaimento do Iodo-125.......................................................................................... 50 Tabela 7-Decaimento do Samário-153.................................................................................... 53 Tabela 8 - Dados nucleares dos principais nuclídeos presentes na semente radioativa........... 62 Tabela 9 - Atividade 24, 48, 72 e 120 hr dos elementos que sintetizam as amostras analisadas na ativação neutrônica ................. ............................................................................................ 70 LISTA DE SIGLA S E ABREV IATURAS CNPq CT EDTMP GM -A HDRB ICRU IPEN LDRB NRI PCTN PET SNC TAF TEOS Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico tomografia computadorizada ácido etilenodiaminotetrametilenfosfônico glioblastoma multiforme-astrocitoma braquiterapia de alta taxa de dose Comissão Internacional para Medidas e Unidades de Radiação Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares braquiterapia de baixa taxa de dose Núcleo de Radiações Ionizantes Programa de pós-graduação em Ciências e Técnicas Nucleares tomografia por emissão de prótons Sistema Nervoso Central fator de angiogênese tumoral tetraetilortosilicato SU M Á R IO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................... 18 2.1 Etiologia, classificação e estadiamento do câncer.......................................... 18 2.2 Câncer cerebral: classificações e características............................................ 24 2.3 Descrição anatômica e funcional do cérebro.................................................. 35 2.4 Tratamento braquiterápico............................................................................. 39 2.4.1 Definições e Princípios................................................................................... 39 2.4.2 Subdivisão da Braquiterapia ........................................................................... 41 2.5 Normas para Implantes Intersticiais................................................................ 46 2.6 A Braquiterapia e o Cérebro............................................................................ 46 2.7 Radioisótopos empregados em Sementes de Braquiterapia............................. 49 2.8 O Processo sol-gel............................................................................................ 55 2.9 Vidros Bioativos.............................................................................................. 57 3 OBJETIVOS.................................................................................................... 59 4 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................ 60 4.1 Etapa I: Fabricação e Remodelagem das Sementes......................................... 60 4.2 Etapa II: Estimação da atividade de microssementes contendo samário em função do fluxo de nêutrons por ativação Neutrônica...................................... 61 4.3 Etapa III: Procedimento Cirúrgico................................................................... 62 4.4 Etapa IV: Acompanhamento por imagem de tomografia computadorizada (CT).................................................................................................................. 65 4.5 Etapa V: Acompanhamento e Estudo da Degradação...................................... 66 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES.................................................................... 67 5.1 Fabricação e Remodelagem das Sementes....................................................... 67 5.2 Estimativa da atividade de microssementes contendo Samário-153 em função do fluxo por Ativação Neutrônica......................................................... 69 5.3 Procedimento cirúrgico.................................................................................... 71 5.4 Acompanhamento por imagem de tomografia computadorizada (CT)........... 75 5.5 Necropsia e estudo da degradação das microssementes do coelho 1................ 85 6 CONCLUSÕES................................................................................................ 89 7 ANEXO............................................................................................................ 90 8 REFERÊNCIAS................................................................................................ 91 1 INTRODUÇÃO O câncer é definido, segundo Murad e Katz (1996), como um tumor que se infiltra através das barreiras do tecido normal até as estruturas adjacentes, e se dissemina aos órgãos e tecidos distantes (metástases), levando o paciente invariavelmente ao óbito. As neoplasias malignas podem acometer qualquer órgão ou tecido, entretanto alguns são mais freqüentes. Segundo o Instituto Nacional do Câncer - INCA, no Brasil o câncer se constitui na terceira causa de morte, após as doenças cardiovasculares e os acidentes. A principal causa da mortalidade por câncer são as metástases, ou disseminação da doença para outros órgãos. Segundo Murad e Katz, com base em casos de câncer diagnosticados histologicamente no Brasil, a Campanha Nacional de Combate ao Câncer publicou, em 1982, dados mostrando que os tumores do sistema nervoso central (SNC) correspondem a 1,1% de todas as neoplasias, para o sexo masculino, e a 0,7% de todas as neoplasias para o sexo feminino, para todas as faixas etárias. Os tumores do SNC afetam mais pessoas do sexo masculino que feminino, sendo a proporção de diagnósticos 1,44: 1. Para a população abaixo de 15 anos, esta proporção de diagnóstico passa a ser 21,9% e 27,5%, para meninos e para meninas, respectivamente. Esses tumores do SNC têm incidência e freqüência diferentes quanto à faixa etária, predominando, em adultos, os tumores supratentoriais, principalmente os de origem metastática, as neoplasias de origem a partir de astrócitos, os meningiomas e os adenomas de hipófise. Tumores do SNC são os tumores sólidos de maior prevalência na infância, a maioria com localização infratentorial, e são a segunda causa de morte em crianças abaixo de 15 anos, sendo os astrocitomas e meduloblastomas os tipos histológicos mais comuns. (FERREIRA, 1999). 16 De acordo com Umphred (1994), a maioria dos tumores cerebrais ocorre em duas faixas etárias: infância (3 a 12 anos) e tardiamente na vida (50 a 70 anos). As técnicas utilizadas para tratamento de câncer cerebral compreendem desde as cirúrgicas e quimioterápicas, até as radioterápicas externas (teleterapia) e internas (braquiterapia). Os problemas quanto ao tratamento à base de radiação para tumores estão principalmente relacionados aos efeitos deletérios que a mesma causa ao indivíduo. Com o avanço das técnicas de radiação, a braquiterapia tem se tornado bastante beneficiada, já que concentra doses de radiação em um determinado volume-alvo, visando a proteger os tecidos normais e, ao mesmo tempo, a lesar os tecidos tumorais com maior intensidade. A dosimetria dos casos clínicos, o aperfeiçoamento da produção das sementes implantadas e os efeitos destas sementes radiativas no organismo humano ainda são temas de muitas pesquisas. Pesquisas têm sido desenvolvidas com o intuito de fabricar sementes radioativas, biodegradáveis e biocompatíveis no núcleo de pesquisas Núcleo de Radiações Ionizantes – NRI, do CNPq, PCTN/UFMG. Foram desenvolvidos e utilizados vidros bioativos via rota solgel, incorporando Sm-153 para tratamento de câncer, ou através da elaboração de géis radioativos a base de hidroxihepatit a, incorporando Re-188 e Ho-166. Ambos visaram ao aprimoramento das técnicas atuais existentes. Melo e Campos (2004) produziram um modelo antropométrico da cabeça, mostrando a viabilidade dosimétrica de atingir doses-controles nos tumores cerebrais com géis radioativos, incorporando hidroxihepatita marcada com Re-188 e Ho-166. Roberto et al (2004) mostraram a viabilidade de fabricação de sementes via rota solgel. Também realizaram o estudo da biodegradabilidade de sementes bioativas in vitro, mas, no entanto, uma avaliação sistemática in vivo ainda não tinha sido realizada. 17 O presente biodegradabilidade destas estudo visa a microssementes, avaliar, in fazendo vivo, um a biocompatibilidade monitoramento e radiológico a dos implantes no cérebro de coelhos, além de remodelar as sementes e desenvolver uma estimativa da atividade destas microssementes contendo Sm-153 em função do fluxo de nêutrons por ativação neutrônica. Assim, a técnica de implantes de microssementes biodegradáveis expande as alternativas para o tratamento de câncer cerebral, promovendo a minimização dos efeitos deletérios nos tecidos sadios. O estudo também se desenvolveu com o objetivo de acrescentar às pesquisas científicas inovações dos processos de produção de sementes bioativas e biodegradáveis para braquiterapia. O desenvolvimento de protocolos de aplicação e monitoração em implantes de microssementes biodegradáveis será documentado através de ensaios em modelo animal, ainda não elaborados, viabilizando, minimizando as seqüelas debilitadoras. sem dúvida, a atuação multidisciplinar efetiva, 18 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Etiologia, classificação e estadiamento do câncer Segundo Franks et al (1990), os tumores são reconhecidos geralmente por apresentarem um crescimento anormal das células; desta forma se cabe uma definição: a célula tumoral difere da normal já que não responde mais aos mecanismos de controle de crescimento normais. Segundo Murad e Katz (1996), uma única célula geneticamente alterada origina o câncer. À medida que o tumor cresce e produz metástases, vários subclones celulares surgem, dando heterogeneidade à população celular maligna. Instabilidade genética e progressão tumoral são as características básicas do câncer. Tanto as células normais quanto as malignas, passam pelas fases do ciclo celular. O aumento de uma população de células depende do tempo gasto para a realização do ciclo celular (tempo decorrido entre duas mitoses sucessivas), da fração de crescimento (porcentagem de células que ativamente passam pelo ciclo celula r) e da taxa de perda celular. Nos tumores, o número de novas células produzidas é sempre maior do que o de células perdidas. Estabelecido o crescimento tumoral, o tumor dissemina-se por invasão local e por metástases, pela ruptura da membrana basal epitelial. As células tumorais passam através da matriz extracelular, utilizando-se de processos mecânicos e bioquímicos. Os receptores de membrana agem como sítios de ligação das células neoplásicas. As células tumorais, no entanto, alteram e degradam a matriz, pela secreção de uma variedade grande de proteinases. Essas células têm, finalmente, acesso aos canais linfáticos e venosos, permitindo assim, a metastatização à distância. (MURAD; KATZ, 1996) 19 Apesar do grande número de células neoplásicas circulantes, o número de metástases é relativamente pequeno. Para que uma metástase aconteça, é preciso que as células sobrevivam em ambiente hostil da circulação, que ultrapassem o leito capilar para sua implantação e que se implantem satisfatoriamente no sítio apropriado, multiplicando-se em ambiente adequado. (MURAD; KATZ, 1996). Os tumores podem ser classificados em três grupos principais, segundo Franks et al (1990): 1- Tumores benignos: podem se originar em qualquer tecido, crescer em um determinado local e podem causar dano por pressão local ou obstrução. A característica comum entre eles é não se espalhar para sítios distantes. 2- Tumores in situ: normalmente se desenvolvem no epitélio e são freqüentemente pequenos. As células se assemelham morfologicamente às células tumorais, mas se restringem à camada epitelial. Eles não invadem a membrana basal e o mesênquima subjacente. 3- Cânceres: são tumores completamente desenvolvidos (designados como tumores malignos) que têm a capacidade específica de invadir e destruir o mesênquima subjacente - invasão local. As células tumorais necessitam de nutrientes que são fornecidos nos tecidos normais, através da corrente sanguínea. Já se demonstrou que algumas células tumorais produzem uma substância, o fator de angiogênese tumoral (TAF), que estimula o crescimento de vasos sanguíneos através do tumor, garantindo assim o seu crescimento contínuo. Os novos vasos não são muito bem formados e são facilmente lesados, o que permite à célula tumoral penetrá-los, assim como a vasos linfáticos. Fragmentos de tecido tumoral podem ser transportados nestes vasos para os linfonodos loco-regionais ou órgãos distantes, onde podem produzir tumores secundários (metástases). Murad e Katz (1996) conceituam e definem da seguinte forma o câncer: 20 1- Neoplasia é uma massa anormal de tecido onde o crescimento é desordenado e ultrapassa a do tecido normal, mesmo após os estímulos que desencadearam a alteração. Apesar desta autonomia parcial, o crescimento desta massa de tecido anormal depende de fatores inerentes ao hospedeiro, como seu estado nutricional e imunitário, bem como da influência de hormônios, entre outros. 2- Câncer designa os tumores malignos 3- Tumor tem sido usado para se referir às neoplasias malignas, em diversos hospitais. Tumor na realidade, significa intumescimento, e pode estar presente em inflamações, edema, hemorragias, má-formações e também em neoplasias. Existem três fases para o desenvolvimento do câncer: a iniciação, a promoção e a progressão. Na primeira fase existe a transformação da célula normal numa célula oculta, decorrente da ação cancerígena. Na segunda fase, a Promoção ocorre após a lesão inicial. As células iniciadoras, se expostas a certos fatores, tais como os genéticos e os ambientais, dentre outros, viriam a apresentar os efeitos carcinogênicos. Por não serem agentes mutáveis, seus efeitos podem ser reversíveis numa fase inicial mas, se a lesão for intensa e prolongada, levará ao desenvolvimento das displasias. Podem evoluir de um grau leve a intenso. Na terceira fase, a Progressão acontece independentemente ou não da ação cancerígena, as células ocultas se transformam definitivamente em células neoplásicas sob a ação de um agente irritativo. (FRANKS et al., 1990). 21 FIGURA 1 - Processos de desenvolvimento da carcinogênese (INCA-2006) Neoplasias malignas sólidas, em sua evolução natural, têm como característica principal a infiltração dos tecidos vizinhos (extensão local) e a metastatização (disseminação a distância). O estadiamento consiste em avaliar a extensão da doença no órgão de origem, aos órgãos e/ou estruturas adjacentes, aos linfonodos regionais e a distância. (MURAD; KATZ, 1996) Sob o ponto de vista histológico, os tumores podem ser classificados em benignos e malignos. A classificação de um tumor em uma dessas categorias depende de seu comportamento biológico e dos achados da microscopia ótica. (FERREIRA, 1999). Geralmente os tumores benignos têm um crescimento lento ao passo que os malignos apresentam proliferação rápida, infiltrando em tecidos adjacentes. O que os distingue dos benignos é a sua capacidade de se metastatizar, ou seja, as células malignas podem se implantar em outros locais do organismo, hematogênica, linfática ou liquórica. (FERREIRA, 1999). sendo transportadas por via 22 Nos tumores benignos, a microscopia óptica apresenta células maturas, enquanto que os malignos freqüentemente têm células aberrantes, com grande atividade mitótica, cromatina nuclear anormal, diversas formas celulares e áreas de necrose. De acordo com o predomínio desses achados, eles são classificados em alto e baixo grau de malignidade, e isto nem sempre está associado a maior risco, já que um tumor muito maligno pode ter bons resultados com terapia e evoluir bem. (FERREIRA, 1999). As regras para denominação do estadiamento são padronizadas pela União Internacional contra o Câncer. Os tumores são caracterizados pela extensão do local (T), pelo acompanhamento metastático linfonodal regional nas áreas de drenagem (N) e pela presença ou ausência de metástase à distância (M). Os mesmos autores citam a seguinte classificação para as neoplasias de cabeça e pescoço: TNM - Classificação Clínica: T - Tumor Primário Tx – Tumor primário não pode ser avaliado T0 - Não há evidência de um tumor primário Tis - Carcinoma In Situ T1 - Lesão medindo no máximo 2 cm na sua maior dimensão T2 - Lesão medindo entre 2 cm e 4 cm na sua maior dimensão T3 - Lesão medindo no máximo 4 cm na sua maior dimensão T4 - Lesão invade estruturas profundas: músculos, pterigóideo, base de língua, ossos, etc. N - Linfonodos Regionais Nx - Linfonodos regionais não podem ser avaliados 23 N0 - Ausência de metástase em linfonodos regionais N1 - Metástase em um único linfonodo homolateral, com 3 cm ou menos na sua maior dimensão. N2a - Metástase em um único linfonodo homolateral, com mais de 3 cm na sua maior dimensão. N2b - Metástase em linfonodos homolaterais múltiplos, com no máximo 6 cm na sua maior dimensão. N2c - Metástase em linfonodos bilaterais ou centrolaterais, com no máximo 6 cm na sua maior dimensão. N3 - Metástase em linfonodos com mais de 6 cm na sua maior dimensão. M - Metástase à distância Mx - Impossível avaliar a ausência ou presença de metástase à distância MI - Presença de metástase à distância M0 - Ausência de metástase à distância Existe ainda uma classificação baseada nas características histopatológicas do carcinoma, em que é preciso que se veja a extensão e expansão do tumor. Os graus histológicos estão abaixo representados: Gx - grau de diferenciação não pode ser avaliado G1 - carcinoma bem diferenciado G2 - carcinoma moderado diferenciado G3 - carcinoma pouco diferenciado G4 - carcinoma indiferenciado 24 2.2 Câncer cerebral: classificações e características Os tumores do sistema nervoso central formam um conjunto de doenças que são estudadas pelo fato de terem em comum sua localização que os levam a terem determinados comportamentos. Esses tumores comprimem ou infiltram os mesmos órgãos e são envolvidos por tecido normal, que deve ser preservado no momento do tratamento. No entanto, não podem ser considerados uma entidade única por serem compostos por vários tipos histopatológicos. Nas crianças há o predomínio dos tumores ditos embrionários e infratentoriais, padrão que persiste até o inicio da adolescência, quando ocorre um súbito aumento de incidência dos tipos mais comuns do adulto , ou seja, tumores gliais supratentoriais. (FERREIRA, 1999). A causa dos tumores cerebrais é desconhecida. Certos tumores parecem ser congênitos; outros podem estar relacionados com fatores hereditários. (UMPHRED, 1994). No Brasil foi constatado, com base na última publicação dos registros de base populacional, que os tumores do sistema nervoso central estão entre os cinco tumores mais comuns, e em quatro dos cinco registros que dispunham de publicações, essas neoplasias figuram entre as cinco primeiras causas de mortalidade por câncer em crianças e adolescentes. (FERREIRA, 1999). Segundo Merritt (1997), os dados do Instituto Nacional do Câncer para o período de 1980-1990 mostram um aumento anual na mortalidade por tumores cerebrais na população geral. As classificações dos tumores cerebrais são diversas e recentes. Durante as décadas de 20 e 30 várias classificações foram propostas, mas foi a de Baylei e Cushing a mais aceita. Essa classificação se baseia na idéia de que os tumores eram originários de células que paravam em certo estágio do desenvolvimento. Assim eles reconheciam que os 25 tumores eram compostos de populações heterogêneas de células, e a classificação advinha da morfologia e da suposta histogênese do tipo de célula predominante. As classificações mais atuais, como as de Russel e Rubinstein, e a classificação proposta pela Organização Mundial da Saúde (OMS), são baseadas em vários graus, na morfologia e conceitos histogenéticos de Baylei e Cushing. Outras como de Kernohan e colaboradores, são baseadas no conceito de que as células gliais se tornam cada vez mais anaplásicas, ao contrário da idéia de que elas parariam em diferentes estágios de desenvolvimento. Esse conceito foi simplificado em graus I a IV, que reflete a anaplasia. No momento esta classificação só é utilizada para astrocitomas. (FERREIRA, 1999). A classificação dos tumores cerebrais é baseada nas células presentes no cérebro adulto em combinação com uma graduação de malignidade de I a IV (IV sendo o mais maligno). (UMPHRED, 1994). A Organização Mundial da Saúde engloba todas essas classificações (TAB. 1) e reconhece tanto a classificação morfológica, os graus de anaplasia, como também a localização do tumor no sistema nervoso central. (FERREIRA, 1999). 26 TABELA 1 Classificação dos tumores do sistema nervoso Central: Tumores gliais. Russel e Rubinstein Kernohan Bailey e Cushing Astrocitoma Astrocítico Astroblastoma Espongioblastoma Polar Tumores Oligodendrogliais Tumores do Epêndima e seus homólogos Ependimoma Cisto Colóide Papiloma do Plexo Coróide Glioblastoma Multiforme Astrocitomas graus I-IV Astrocitoma Astroblastoma Oligodendrogliomas graus I-IV Ependimomas graus I-IV Oligodendrogliomas Ependimoma Ependimoblastoma Papiloma do Plexo Coróide Glioblastoma Multiforme Astrocitoma IV FONTE: Ferreira, 1999 Os tumores primários do sistema nervoso central em crianças apresentam marcantes diferenças daqueles do adulto. No adulto há predominância dos tumores supratentoriais e usualmente são astrocitomas. Já os da criança são, em sua maioria, tumores infratentoriais. (FERREIRA, 1999). Segundo Umphred (1994), os tumores pediátricos são bastante diferentes em histologia e comportamento dos tumores dos adultos. Quase dois terços das lesões pediátricas no SNC tem localização infratentorial, enquanto que uma proporção equivalente de tumores em adultos são supratentoriais. A maioria dos tumores pediátricos inicia-se no cerebelo, tronco cerebral, ou região do mesencéfalo/tálamo. As lesões corticais ou hemisféricas são vistas com freqüência muito maior na população adulta. Alguns tumores são citados, pelos autores, da maneira como são mais conhecidos. Assim, certos astrocitomas de baixo grau de malignidade são às vezes chamados de astrocitomas fibrilares ou astrocitomas pilocíticos. Estas designações são comumente 27 utilizadas para descrever a aparência, à microscopia, das células astrocitárias que os compõem. (FERREIRA, 1999). Os gliomas são muito comuns, constituindo aproximadamente 60% dos tumores primários intracranianos, seguidos pelos meningiomas (20%). Os meningiomas são mais comuns em mulheres que em homens (3:2). Os gliomas são um pouco mais freqüentes em homens. A freqüência de tumores cerebrais é alta em crianças (1 a 5 por 100.00 por ano) por causa dos astrocitomas cerebelares e meduloblastomas, cai discretamente na adolescência e depois sobe de maneira constante. (MERRITT, 1997). Ainda segundo Merritt (1997), como em outros tumores, a gênese dos gliomas é um processo de várias etapas que envolvem suscetibilidade genética, translocações cromossomiais e outros eventos de mutação. Os tumores gliais incluem astrocitomas, oligodendrogliomas, ependimomas e tumores neuroectodérmicos primitivos, incluindo os meduloblastomas. (MERRITT, 1997). Os tumores podem ser classificados como primários ou secundários (metastáticos). Os tumores primários mais comuns incluem a série glial, os meningiomas, tumores da hipófise e neurilemomas. A série glial constitui a maioria dos tumores primários (40 a 50%). Esses tumores vêm das células neurogliais, que formam a substância de suporte e sustentação do SNC. Os gliomas variam em suas características biológicas e de crescimento; alguns são benignos e de crescimento lento enquanto que outros são altamente malignos. Os gliomas produzem sintomas que são de natureza focal, como resultado da infiltração, destruição ou pressão local sobre o cérebro; sendo que eles raramente produzem metástases. (UMPHRED, 1994). O astrocitoma é um glioma que pode desenvolver-se nos hemisférios cerebrais, no tronco cerebral ou no cerebelo. Ele varia desde o tipo benigno, de crescimento lento, até o glioblastoma multiforme altamente maligno. A incidência pico do astrocitoma cerebral ocorre 28 durante a 3° e 4° década da vida, sendo o lobo frontal a localização de origem mais comum. (UMPHRED, 1994). O glioblastoma multiforme-astrocitoma (GM-A) grau III e IV, o neoplasma mais comum do adulto, ocorre mais frequentemente na 5° e 6° décadas. Pode ser encontrado em qualquer área do cérebro, mas ocorre mais frequentemente em um lobo frontal e pode alastrarse pelo corpo caloso para o lado oposto. É um pouco mais prevalente em homens. A expectativa de vida após o diagnóstico de GM-A grau III e IV é geralmente cerca de 6 a 12 meses. (UMPHRED, 1994). O meduloblastoma é o segundo tumor da fossa posterior mais comum encontrado em crianças. Esse tumor altamente maligno geralmente se desenvolve no vermis do cerebelo, avançando para cima, dentro do sistema ventricular e para baixo, na medula espinhal. A presença de um tumor próximo ao quarto ventrículo resulta logo no desenvolvimento de hidrocefalia. (UMPHRED, 1994). Os oligodendrogliomas constituem cerca de 5% de todos os gliomas. Eles são encontrados nas proximidades dos neurônios e são compostos por células que estão envolvidas no processo de mielinização. Esses tumores ocorrem em adultos, mais frequentemente durante a 3° e 4° década, e se localizam predominantemente nos lobos frontais dos hemisférios cerebrais. São geralmente benignos e têm uma tendência para calcificação. Os pacientes geralmente sobrevivem com esse tumor por 15 a 20 anos. (UMPHRED, 1994). O ependimoma, um tipo de glioma que ocorre mais comumente em crianças, é derivado do revestimento das partes do sistema ventricular e canal espinhal. Os que são encontrados na região parietal occipital mostram uma tendência para malignidade, enquanto que aqueles da medula espinhal são relativamente benignos. (UMPHRED, 1994). 29 O meningioma é o tumor mais importante do grupo das meninges. A maioria desses tumores é benigna, encapsulada e de crescimento lento. Eles são comuns em idades avançadas, e ocorrem com mais freqüência em mulheres. Os meningiomas são tumores de crescimento lento, que comprimem as estruturas subjacentes, em vez de infiltrar no tecido adjacente normal, produzindo sinais e sintomas anormais obscuros, dificultando o diagnóstico. (UMPHRED, 1994). Os adenomas hipofisários são tumores derivados de células da porção anterior da hipófise. São mais comuns em indivíduos idosos. Os sinais e sintomas clínicos são causados por secreção de hormônios através da compressão da hipófise normalmente funcionante. (UMPHRED, 1994). Os neurilemomas são tumores benignos de crescimento lento que se originam das células de Schwann; sendo o mais comum um neuroma do acústico que se inicia nas células da bainha da porção vestibular do VIII nervo craniano. O tratamento consiste em remoção cirúrgica, que pode causar paralisia facial e surdez. (UMPHRED, 1994). Os tumores metastáticos são mais freqüentes entre a 4° e 7° década de vida. As lesões que mais frequentemente dão origem a metástase no cérebro são os carcinomas de pulmão e mama. A incidência de metástases do pulmão varia de 28% a 60%, paralelamente ao aumento na freqüência do tumor primário. (UMPHRED, 1994). A lesão metastática pode ser única ou múltipla, mas a primeira é rara. A ocorrência pode ser em um estágio tardio do processo metastático ou pode ser um primeiro sinal de um tumor primário não identificado. A grande maioria das metástases atinge o SNC através do sistema arterial. O lobo frontal do cérebro é o local mais comum para doença mestastática, com outros locais freqüentes, como lobos temporal, parietal e occipital. (UMPHRED, 1994). 30 TABELA 2 Classificação histológica do tumor cerebral. TUMOR Gliomas Astrocitoma grau I Astrocitoma grau II Astrocitoma grau III e IV (glioblastoma multiforme Meduloblastoma Oligodendroglioma Ependimoma graus I-IV Meningioma Tumores Hipofisários Neurilemomas (principalmente do nervo craniano VIII ) Tumores Metastáticos Tumores em Vasos Sanguíneos Má formação Arteriovenosa Hemangiomas / Endoteliomas Tumores de Falhas no Desenvolvimento Dermóides, epidermóides, teratomas, cordomas, cistos parafiseários, craniofaringiomas Pinealomas Outros Sarcomas, papilomas do plexo coróide, lipomas, não classificados, etc. PORCENTAGEM DE OCORRÊNCIA 40-50 5-10 2-5 20-30 3-5 1-4 1-3 12-20 5-15 3-10 5-10 0,5-1 0,5-1 2-3 3-8 0,5-0,8 1-3 FONTE: Cambier, 1999. Segundo Cambier (1999), a sintomatologia dos tumores depende de vários fatores, dentre eles o local e a natureza do tumor. Desta forma podemos obter sintomas tais como crises epilépticas, sinais deficitários, alterações psíquicas e sintomas de hipertensão intracraniana e suas complicações. As crises epilépticas, sejam elas focais ou generalizadas, constituem num bom número de casos, o primeiro sinal de tumor, antecedendo em vários anos o aparecimento de sintomas permanentes. De acordo com local do cérebro afetado, os tumores terão diferentes repercussões sintomáticas. Os tumores desenvolvidos na parte posterior do lobo frontal, ao nível da região pré-rolândrica, apresentam sintomas motores; uma hemiplegia de início facial ou braquial. Quanto aos tumores da região frontal anterior, os sintomas neurológicos deficitários aparecem tardiamente. No início, as alterações psíquicas são as mais freqüentes, associadas a uma redução crescente e progressiva da atividade, alterações da atenção e da memória para fatos 31 recentes, de desinteresse e de indiferença afetiva, apresentando-se ao mesmo tempo um estado de euforia e de excitação pouco expressiva. Pode-se observar também um relaxamento das condutas sociais sob a forma de micções ou defecações em lugares não apropriados. As crises de epilepsia são freqüentes, facilmente desencadeadas. (CAMBIER, 1999). Os tumores temporais têm sintomas diferentes dependendo do hemisfério afetado (dominante ou não-dominante). Os tumores temporais esquerdos apresentam uma vasta expressão clínica. As alterações de linguagem são muito comuns. Já os tumores temporais direitos podem permanecer latentes por muito tempo, só se revelando tardiamente por sinais de hipertensão intracraniana. Uma lesão desenvolvida no interior do lobo temporal pode desenvolver no campo visual contralateral uma hemianopsia no quadrante superior. (CAMBIER, 1999). Os tumores parietais apresentam uma semiologia sensitiva predominante; o deficit sensitivo se reflete nos aspectos discriminativos da sensibilidade, levando a uma asteriognosia. A apraxia e alterações no esquema corporal são constantes. (CAMBIER, 1999). O sintoma principal dos tumores occipitais é a hemianopsia lateral homônima. As crises do tipo alucinação visual elementar são comuns. O fenômeno de agnosia visual pertence também aos sintomas occipitais, porém trata-se de lesões occipitais bilaterais. (CAMBIER, 1999). Os tumores dos hemisférios profundos apresentam diversos sintomas, já que interrompem de forma predominante as vias motoras, as sensitivas ou as radiações ópticas. (CAMBIER, 1999). De acordo com Cambier (1999) as variedades etiológicas dos tumores cerebrais se resumem em três: os tumores extracerebrais, os tumores intracerebrais e os tumores intraventriculares. 32 Tumores intracerebrais. São os mais freqüentes dos tumores intracranianos, comportando uma grande proporção de tumores malignos, sendo as metástases e os gliomas os mais freqüentes. (CAMBIER, 1999). As metástases cerebrais representam uma proporção importante dos tumores cerebrais. Elas advêm de diversas partes do corpo: 51,7% de brônquios; 9% de mama; 5,3% de rim; 3% do aparelho genital feminino; 2,3% de reto; 2% de estômago; 1,7% de tireóide; 1,7% de próstata; 4,3% de outras localizações. (CAMBIER, 1999). As metástases desenvolvem-se, frequentemente, no interior do parênquima cerebral, geralmente nos hemisférios cerebrais ou do cerebelo, raramente no tronco cerebral. Estas metástases cerebrais, da mesma forma que os tumores primitivos que lhes dão origem, surgem freqüentemente após os 40 anos. (CAMBIER, 1999). Os gliomas são os tumores cerebrais mais freqüentes. É um conjunto de tumores cuja definição varia segundo os autores, no qual se incluem geralmente o glioblastoma, o astrocitoma e o oligodendroglioma. (CAMBIER, 1999). O glioblastoma (15% do conjunto de tumores cerebrais) é uma tumor maligno, caracterizado histologicamente por suas várias formas celulares, onde há células gliais imaturas, sofrendo mitose. O aumento rápido do volume da massa tumoral ocorre juntamente com o desenvolvimento de uma neovascularização abundante e patológica que determina necroses, hemorragias e fístulas arteriovenosas. O glioblastoma é um tumor essencialmente hemisférico, raro no tronco cerebral e no cerebelo. O tecido tumoral invade de maneira mais ou menos difusa a substância branca subcortical de um ou vários lobos com um caráter bem infiltrante, podendo propagar-se ao outro hemisfério através do corpo caloso. (CAMBIER, 1999). O glioblastoma é mais freqüente no homem, e é raro na criança e no adulto jovem, ocorrendo geralmente a partir dos 50 anos. Quanto ao aspecto clínico, a característica mais 33 comum é a rapidez de evolução: em poucas semanas, e até em alguns dias, os doentes apresentam uma síndrome que associa sinais de localização com sinais de hipertensão intracraniana. Algumas vezes até o início é súbito, fazendo pensar num acidente vascular cerebral. (CAMBIER, 1999). O tratamento do glioblastoma ainda é precário. A cirurgia pode trazer uma melhora algumas vezes de boa qualidade, porém a recidiva é constante. A sobrevida é em média de alguns meses, não passando de dois anos. (CAMBIER, 1999). O astrocitoma (10% dos tumores cerebrais) é caracterizado por uma proliferação de uma única célula em sua forma, tendo as características do astrócito adulto sem ocorrência de mitose. A vascularização do tumor tem um aspecto normal. Não há ocorrência de hemorragia ou necrose. Por outro lado, uma degeneração cística não é rara, havendo algumas vezes um contraste entre um cisto volumoso e um pequeno tumor. Apesar da sua benignidade histológica, os astrocitomas são tumores graves devido à sua característica infiltrante. Entretanto, existe toda uma série de intermediários entre os aspectos de gliomatose difusa, observados particularmente no tronco cerebral e caracterizados por uma proliferação astrocitária que infiltra o tecido nervoso sem um tumor nitidamente individualizado, e os tumores astrocitários compactos, relativamente bem limitados, que se localizam habitualmente ao nível dos hemisférios cerebrais ou do cerebelo, algumas vezes ao nível da ponte. (CAMBIER, 1999). Os astrocitomas hemisféricos são tumores de adulto, ocorrendo numa faixa etária mediana, mais cedo que os glioblastomas. Com evolução lenta e manifestações epiléticas constantes, que precedem vários anos o aparecimento de sinais permanentes. (CAMBIER, 1999). Devido a sua característica infiltrante, os astrocitomas raramente podem sofrer uma exérese completa. A cura cirúrgica completa só é possível para alguns tumores pequenos, 34 localizados em regiões que permitem acesso: lobo frontal e lobo temporal direito. A recidiva é muito comum. (CAMBIER, 1999). O oligodendroglioma é uma variedade rara de glioma (4% do conjunto dos gliomas), localizada apenas em um hemisfério cerebral. A sua característica histológica é de uma proliferação celular de uma só forma, do tipo oligodendroglial. Ele se assemelha, por outro lado, ao astrocitoma hemisférico que surge na meia idade com uma evolução muito lenta. (CAMBIER, 1999). Segundo Siqueira e Novaes (1982), a radioterapia paralela à cirurgia é mais efetiva no tratamento do glioblastoma multiforme. Estudos diversos demonstram que a radioterapia pode aumentar até em 150% a sobrevida média dos portadores de glioblastoma. O emprego da radioterapia tem sido limitado devido à tolerância do sistema nervoso central à radiação ionizante, pois a sensibilidade das neoplasias cerebrais é semelhante à do tecido normal. (SIQUEIRA; NOVAES 1982). Os efeitos contralaterais da radioterapia incluem edema, síndrome pós-radiação, após 2-4 semanas de tratamento e com exacerbação do quadro clínico inicial, e a necrose tardia, raramente fatal. (SIQUEIRA; NOVAES 1982). Ainda de acordo com Siqueira e Novaes (1982) não há limite estabelecido para a dose ionizante a ser usada para o cérebro em processo de maturação. Sabe-se que quanto maior a dose ionizante, maior será a população celular ativa removida da fase proliferativa. De acordo com Ferreira (1999), o estadiamento da maioria dos tumores do sistema nervoso central da criança, com exceção dos meduloblastomas, que têm estadiamento próprio, é baseado no tamanho do tumor (estadiamento T) e na presença de metástases (estadiamento M). A classificação TNM não é aplicável a esses tumores uma vez que os mesmos não costumam se disseminar para linfonodos. O estadiamento T foi proposto pelo "American Joint Committe on Cancer". 35 TABELA 3: Estadiamento T para tumores do sistema nervoso central da criança. Tumores supratentoriais T1 até 5 cm T2 > 5 cm T3 T4 Limitado a um lado Limitado a um lado Tumor invade ou comprime o sistema ventricular Tumor cruza a linha média, invade o hemisfério oposto ou invade a região infratentorial Tumores infratentoriais. O estadiamento é definido de maneira idêntica aos tumores supratentoriais, com exceção de que o tamanho de 3 centímetros é usado como critério para os estadios T1 e T2. FONTE: Ferreira, 1999. 2.3 Descrição anatômica e funcional do cérebro O Encéfalo pode ser dividido em rombencéfalo, mesencéfalo e prosencéfalo. Somente o prosencéfalo, será abordado e dentro da sua subdivisão (telencéfalo e diencéfalo) veremos apenas o telencéfalo. (ZEMLIN, 1998). O telencéfalo (do grego telos, longe, distante) é a maior parte do encéfalo humano. É formado pelo cérebro, com dois hemisférios cerebrais plenos de circunvoluções e separados por uma fissura longitudinal altamente penetrante. As circunvoluções das faces dos hemisférios são conhecidas como giros (do latim, círculo), que são separados por depressões chamadas sulcos (do latim, sulco, fenda). Alguns dos mais proeminentes giros e sulcos receberam nomes. Os sulcos lateral e central são usados como referências para dividir cada hemisfério cerebral em partes distintas ou lobos, mas os nomes dados aos lobos baseiam-se nos ossos do crânio. (ZEMLIN, 1998). 36 FIGURA 2 - Sulcos e circunvoluções do encéfalo. (FONTE: www.afh.bio.br; 2005) O Sistema Nervoso Central (SNC) possui hemisférios cerebrais- direito e esquerdo- com presença de núcleos ou membros dos dois lados, que podem ser iguais ou equivalentes a estruturas contralaterais, segundo a modalidade fisiológica. Os hemisférios se comunicam entre si por meio de fibras intercomissurais. (DOUGLAS, 2002) Ao longo do SNC podem visibilizar-se o cérebro ou córtex cerebral, como a estrutura mais elevada do sistema nervoso, seguindo de um amplo conjunto heterogêneo de morfologias nervosas que constituem em geral, as estruturas basais cerebrais e o diencéfalo, como expoentes maiores, além do cerebelo, localizado mais dorsalmente e que cumpre funções controladoras e moduladoras. A comunicação do encéfalo com a medula espinhal, mas também situada dentro do crânio, está representada pelo tronco cerebral, cuja parte central inclui tanto os núcleos como as vias de associações múltiplas do sistema nervoso. Esta porção nuclear do tronco cerebral é a formação reticular, de associação, de função nitidamente integrativa, na qual se reconhecem as porções anatômicas mesencéfálica, pontina e bulbar. (DOUGLAS, 2002) 37 Segundo Zemlin (1998), o SNC consiste de uma medula espinhal oca, que se expande na região da cabeça e recebe o nome de Encéfalo. Este é altamente especializado, responsável pelas funções de nível superior, que nos tornam humanos (capacidade de raciocinar e de usar um sistema complexo de linguagem). A medula espinhal possui funções motoras, de recepção e de coordenação. Como pode ser observado na FIG. 3, o lobo frontal situa-se na frente do sulco central, ao passo que o lobo parietal localiza-se atrás do sulco central e acima do sulco lateral. O lobo temporal, por sua vez, é de difícil limite, porque não há um sulco bem definido separando-o dos lobos temporal e parietal. (ZEMLIN, 1998). FIGURA 3 - Lóbulos do Encéfalo. (FONTE: www.afh.bio.br; 2005). Os cortes frontais através dos hemisférios cerebrais revelam uma camada cortical de substância cinzenta e um agregado interno de múltiplas camadas de substância branca e cinzenta (FIG. 4), que são conhecidas coletivamente como núcleos da base (ou gânglios basais). (ZEMLIN, 1998). 38 FIGURA 4 - Substâncias cinzenta e branca distribuída no cérebro. (FONTE: www.corpohumano.hpg.ig.com.br; 2006) O cérebro e a medula espinhal são completamente circundados por três camadas de tecido conjuntivo protetor, conhecidas como meninges (do grego menix, membrana). A mais externa chama-se dura-máter (do latim, dura + mater, mãe). A aracnóide, como o nome sugere, é uma membrana semelhante a uma rede, que reveste frouxamente o cérebro. A camada mais interna, a pia-mater (mãe gentil), membrana altamente vascular que reveste o cérebro de forma compacta. O espaço entre a aracnóide e a pia -mater é preenchido com líquido cerebroespinhal, que penetra no espaço e circula em todo o cérebro e da medula espinhal. (ZEMLIN, 1998). Existem algumas diferenças entre os hemisférios direito e esquerdo, não só na distribuição neuronal, mas também na função. No lobo frontal, especificamente no giro frontal inferior esquerdo, existem mais convoluções do que o direito e é chamado de área da fala de Broca. (ZEMLIN, 1998). Quanto ao lobo parietal, onde se encontra o giro pós-central, é a principal área somatossensorial. O lobo parietal inferior é subdividido em giros angular e inferior. O giro angular é especialmente importante para a compreensão da linguagem escrita. Se o giro angular esquerdo sofrer lesão, perde-se a capacidade de ler e de escrever. (ZEMLIN, 1998). 39 No lobo occipital está relacionado à visão. No lobo temporal é onde se encontra o grande centro cortical para a audição. (ZEMLIN, 1998). FIGURA 5 - Áreas Funcionais do SNC (FONTE: www.afh.bio.br; 2005) 2.4 Tratamento braquiterápico 2.4.1 Definições e Princípios De acordo com Casciato e Lowitz (1991), a braquiterapia pode liberar uma dose de radiação elevada para um pequeno volume de tecido, contendo o tumor, com uma dose relativamente menor para os tecidos normais, devido a uma redução proporcional da intensidade de radiação com o aumento da distância em relação à fonte. O princípio da braquiterapia, segundo Murad e Katz (1996) é colocar a fonte de radiação em contato direto com o tumor a ser tratado, estabelecendo-se um gradiente de dose que varia com o inverso do quadrado da distância, permitindo que o tumor receba uma dose muito superior do que a aplicada ao tecido normal adjacente. 40 De acordo com Perez e Brady (1998), a braquiterapia consiste em implantar pequena fonte radioativa diretamente no tecido alvo, através de um procedimento cirúrgico. Segundo Murad e Katz (1996), o sucesso da radioterapia ocorre quando conseguimos lesar seletivamente as células tumorais com um dano mínimo aos tecidos sadios. Ainda de acordo com Murad e Katz (1996), a braquiterapia surgiu dos experimentos iniciais do casal Curie com as fontes de rádio e evoluiu com o desenvolvimento do sistema de carga postergada (afterloading) na década de 60 e, mais recentemente, com o advento dos sistemas robotizados de braquiterapia de baixa taxa de dose (LDRB- low dose rate brachytherapy) e alta taxa de dose (HDRB – high dose rate brachytherapy). Quando a taxa de dose está no intervalo entre 40 e 60 cGy por hora, convenciona-se chamar o tratamento de LDRB, e quando está entre 60 e 120 cGy por minuto, de HDRB, e permite tratamento em minutos, ao invés de horas ou dias. A radiação intersticial aplicada para tumores malignos iniciou-se em 1901, como também o uso de braquiterapia, com aplicação em carcinomas uterinos, carcinomas linguais, dentre outros cânceres. Para os tumores cerebrais malignos, a braquiterapia tem se demonstrado efetiva, levando-se em consideração os avanços em tecnologia de neuroimagens, a neurocirurgia estereostática e devido à melhoria das fontes de radiação. Mesmo assim, muitos danos ao tecido sadio do cérebro têm sido observados (MISHIMA et al, 2003). Para braquiterapia, o implante de fontes radioativas pode ser um meio de dar uma dose alta no tumor com baixa toxicidade. Alguns radioisótopos são utilizados para braquiterapia. O Iodo-125 em forma de sementes é o radioisótopo mais usado para implante permanente. O isótopo removível mais usado é o Irídio-192 em forma de fios. A dose para os implantes removíveis é de 40cGy a 100cGy por hora. (MURAD; KATZ, 1996). A braquiterapia está indicada no tratamento eletivo de locais de risco de recidiva tumoral ou de tumores residuais após operação, utilizando-se diversos tipos de moldes ou 41 implantes intersticiais. Estes podem ser realizados no intra-operatório ou no pós-operatório imediato ou tardio. A biologia do tumor, sua localização e condições gerais do paciente definem a época e a técnica ideais para a realização do implante (SALVAJOLI, 1999). A radioterapia externa associada à braquiterapia tem se tornado rotina em vários serviços. Inicia-se o tratamento com irradiação externa com dose variável, de acordo com cada caso, geralmente atingindo-se 4.000 cGy a 5.000 cGy, abrangendo o tumor com amplas margens. Essa fase permite verificar a radiossensibilidade do tumor, além de provocar a diminuição do mesmo, com melhora das condições locais, facilitando a realização da braquiterapia. Eventualmente, a cirurgia pode ser indicada após o tratamento com teleterapia e braquiterapia (SALVAJOLI,1999). 2.4.2 Subdivisão da B raquiterapia Basicamente, a braquiterapia, pode ser subdividida em: moldes de superfície, implantes intersticiais (permanentes e temporárias), braquiterapia intracavitária e endoluminal. (SALVAJOLI, 1999). Implantes intersticiais. Podem ser temporários ou permanentes. As principais indicações de implantes temporárias e /ou permanentes podem ser vistas na TAB. 4 TABELA 4 Subdivisão dos implantes intersticiais Implante Temporário Tratamento curativo de tumores acessíveis (pele, mama, pescoço, língua, amígdala, assoalho de boca, lábios e extremidades). Implante Permanente Tumores intratorácicos e intra-abdominais (pulmão, pâncreas, bexiga, próstata) e de SNC. Tratamento paliativo de tumores acessíveis. FONTE: Salvajoli, 1999. 42 Com a prática, instrumentos e técnicas de inserção adequada, implantes permanentes podem superar os implantes temporários em acurácia e distribuição de dose. No entanto, uma característica dos implantes temporários é a possibilidade de se introduzir em simuladores para posterior carregamento com material radioativo. (SALVAJOLI,1999). FIGURA 6 - Sementes Metálicas de Iodo -125. (FONTE: www.cliria.pt/custom, 2006). De acordo com Salvajoli (1999), os implantes temporários se caracterizam pela retirada de todo o material radioativo depois de alcançada a dose desejada. As fontes utilizadas na braquiterapia, em sua grande maioria, emitem fótons, apesar de fontes de nêutrons serem usadas experimentalmente e fontes de radiação beta terem sua utilização em certas aplicações. Essas fontes utilizadas geralmente têm meia-vida que varia de alguns dias a alguns anos. Porém este fator deve ser adequado de acordo com o implante: temporário ou permanente. Na década de 50, Henschke desenvolveu a técnica de pós-carga e substituiu o Rádio-226 por fios de Irídio-192 acondicionadas em tubos de nylon. O método consiste na introdução de tubos sem material radioativo na região do tumor e, após o retorno do paciente ao quarto, os fios de Irídio-192 são introduzidos. Este procedimento evita a exposição à irradiação do pessoal do centro cirúrgico, sala de recuperação, departamento de radiologia e 43 áreas do hospital onde o paciente é transportado. Além disso, essa técnica melhora a acurácia do implante, pois permite que ele seja realizado sem pressa, e as agulhas e tubos possam ser manipulados cuidadosamente, facilitando correções do seu posicionamento, se necessárias. Após o implante, a dose e a distribuição podem ser controladas minuciosamente, variando-se as atividades e o tempo de inserção das fontes (SALVAJOLI,1999). Dependendo da região a ser implantada, existem variações desta técnica. Para os tumores de cavidade oral e orofaringe, Pierquin e Chassagne desenvolveram a técnica de Hairpin, na qual agulhas-guias, em forma de grampos, são introduzidas no tumor e, após as radiografias e cálculos, substituídas pelos fios de Irídio-192 (SALVAJOLI, 1999). Diversos autores utilizam sementes de Iodo-125 de alta atividade em tumores cerebrais. As fontes são inseridas sob anestesia local e com sistema de estereotaxia e tomografia computadorizada. A dose preconizada no tumor é de 6.000 cGy em seis dias (SALVAJOLI,1999). FIGURA 7 - Demonstração da perfuração craniana para introdução de sementes. 44 TABELA 5 Quadro comparativo das características dos implantes intersticiais Método clássico Método atual Principais vantagens Principais desvantagens Temporário Agulhas de rádio-226 Fios de Irídio-192 Melhor controle de distribuição de dose Quase sempre requer hospitalização, método mais complicado e demorado. Permanente Sementes de radônio Sementes de Iodo-125 Hospitalização não freqüente, método simples e rápido, menor exposição à radiação. Distribuição e dosimetria menos acuradas FONTE: Salvajoli, 1999. Perez e Brady (1998) afirmaram que a braquiterapia HDR estava inicialmente sendo usada para tratamento de câncer de cabeça e pescoço. Descreveram um protocolo de fase I / II usando braquiterapia intersticial HDR para carcinoma nódulo-negativo de estágio inicial de parte móvel da língua; 27 pacientes foram tratados (10 T1, 15 T2, e 2 T3). Sete frações de 6,5 Gy de braquiterapia de HDR foram dadas duas vezes ao dia, com o intervalo mínimo de 6 horas entre os tratamentos por 3,5 dias. A probabilidade do controle do tumor atual com braquiterapia HDR foi de 53 % por 5 anos. A taxa de controle local para T1 e T2 foi menor do que comparado com o histórico de tratamento controle por uma instituição com baixa taxa de dose (LDR) de implantes de Radio, Césio e Irídio. Ainda segundo Perez e Brady (1998), e de acordo com o relatório número 38 da International Comission on Radiation Units and Measurements (ICRU), implantes de baixa taxa de dose (LDR) fornecem doses em uma faixa de 40 a 200 cGy/h (0,4 a 2 Gy/h), requerendo tratamento de 24 a 144 horas. No outro extremo, a braquiterapia de alta taxa de dose usa doses acima de 0,2 Gy/min (12 Gy/h). A moderna técnica de carregamento por controle remoto contém fontes que podem fornecer taxas de dose altas como 0,12 Gy/seg (430 Gy/h) para uma distância de 1 cm, resultando em um tempo de tratamento de poucos minutos. Embora não reconhecido pelo relatório número 38 da ICRU, a ultrabaixa taxa de dose (0,01 a 45 0,3 Gy/h) é de grande importância; ela é significativamente utilizada em taxas de dose em implantes permanentes com I-125 e Pd-103. Uma pesquisa foi desenvolvida por Donath e colaboradores (1995) usando HDR com controle remoto em 29 pacientes com câncer de cabeça e pescoço (como tratamento único em 13 pacientes com tumores malignos T1-2N0 e pós-operatório em 16 pacientes). Um total de 10 tratamentos de 4,5 a 5,0 Gy foi fornecido duas vezes ao dia com o mínimo de 5 a 6 horas entre os tratamentos. Com uma média de acompanhamento de 9 meses, apenas 1 dos 13 pacientes tratados inicialmente fracassaram. Devido à irradiação prévia em alguns pacientes, apenas 8 tratamentos de 3 Gy cada um foi fornecido (24 Gy por 4 dias). Com o acompanhamento de 2 a 16 meses, apenas 3 pacientes tiveram outra doença. (SALVAJOLI, 1999). Segundo, Salvajoli (1999), a dose efetiva biológica do Iodo-125 é de 120 a 275 dias e do Paládio-103 é de 50 a 102 dias, que são muito utilizados na braquiterapia. O implante permanente tem sido usado em clinicas médicas, mas os implantes temporários são mais populares. A vantagem de implantes temporários inclui grande controle da dose de radiação devido à localização da fonte. Esta pode ser organizada de modo a permitir melhor distribuição de dose e a estipulação da taxa de dose acima de 0,3 Gy/h, que é necessária para tratar tumores cerebrais malignos de rápido crescimento.. O tempo do implante pode ser controlado por um operador, o que diminui a possibilidade de migração de fonte radioativa, consequentemente reduzindo a incidência de fibroses ou necroses. Outro benefício é a minimização da exposição da família dos pacientes e de toda a equipe do hospital à radiação. (PEREZ; BRADY, 1998). 46 2.5 Normas para Implantes Intersticiais: Agulhas. Atualmente, as agulhas em braquiterapia não são radioativas, sendo utilizadas como guia, tanto para o carregamento com material radioativo quanto para o posicionamento adequado de cateteres em volumes implantados. São normalmente confeccionadas em aço inoxidável, disponíveis em diversos comprimentos, e sua ponta varia de acordo com a finalidade da sua utilização. Assim, temos agulhas ocas, destinadas a servirem de guia para o posicionamento de cateteres, que possuem uma ponta biselada, nãofechada, permitindo a passagem de fios guias para a inserção dos cateteres plásticos, transfixando a lesão. Esse tipo de implante é mais utilizado para tumores de mama e cabeça e pescoço. Quando a transfixação da lesão não é possível com a técnica descrita, utilizam-se agulhas com pontas cônicas fechadas, que ficaram posicionadas e serão carregadas com o material radioativo (SALVAJOLI ,1999). Grampos (Hairpins). O fio metálico tem a forma de duas linhas paralelas separadas de 0,9 a 1,5 cm e unidas em uma das extremidades por um segmento em forma de “U”. É mais freqüentemente utilizada para pequenos tumores da cavidade oral. 2.6 A Braquiterapia e o Cérebro Pacientes com glioblastomas recidivados tiveram uma sobrevida média de 52 semanas após a braquiterapia, superior a sobrevida média de 28 semanas obtida em pacientes tratados com quimioterapia. (MURAD; KATZ, 1996). Ainda de acordo com Perez e Brady (1998), a braquiterapia pode ser utilizada em tumores cerebrais após radiação convencional externa ou pode ser aplicada em tumores 47 cerebrais recorrentes. Pacientes com tumores cerebrais malignos primários, quando recebem doses iniciais de mais de 50 Gy de radiação para o cérebro inteiro, sobrevivem 20,5 semanas mais do que pacientes tratados apenas por cirurgia. Diversas técnicas têm sido usadas para irradiação intersticial do cérebro, algumas usando múltiplos implantes planares e fios ou sementes de Ir-192 e outros com pouca intensidade de fonte de I-125. (PEREZ; BRADY, 1998). Gliomas malignos, de acordo com Perez e Brady (1998), e astrocitomas, em particular, ocorrem em aproximadamente 50% de tumores primários do SNC em adultos. Gliomas ocorrem em torno de 30 %, astrocitomas anaplásicos em 10 % e astrocitomas de menor grau em 10 %. Perez e Brady (1998) reforçam ainda que 102 pacientes receberam a braquiterapia de reforço e a radioterapia externa (60 Gy de dose total) em protocolos diversos, combinado com vários agentes quimioterapêuticos. Em 87 pacientes, a taxa de sobrevida foi 32 % para dois anos e 17 % para três anos. De 59 pacientes que passaram por PET (tomografia por emissão de pósitrons) e/ou reoperação, 53 (90%) possuíam necroses, sendo a metade deles sem ou metade com tumor recorrente. Dois pacientes morreram e um necessitou de cuidados hospitalares devido à necrose cerebral. Cinqüenta e oito pacientes com gliomas malignos (48 astrocitomas anaplásicos, 18 glioblastomas multiformes) foram tratados com baixa-atividade de implantes de I-125; 10 pacientes receberam apenas implantes e 48 receberam radioterapia externa adicional. A média de sobrevida não foi bem estabelecida, mas foi alta em 31 meses para os astrocitomas anaplásicos e mais que 23 meses para pacientes com glioblastomas. A taxa da segunda operação foi 45 % (26 pacientes). Necroses cerebrais resultaram em ressecção ocorrida em 11 pacientes (19 %). (PEREZ; BRADY, 1998). 48 Vinte e dois pacientes com astrocitoma recorrente de alto grau (18 glioblastomas multiformes e 4 astrocitomas anaplásicos) foram tratados com ajuste máximo do tumor e implantes de sementes de I-125 permanentes de baixa atividade. A sobrevida média para o grupo inteiro foi de 65 semanas do tempo do implante; um ano de sobrevida foi de 57 %. (PEREZ; BRADY, 1998). Quanto às seqüelas de tratamento, a irradiação de alta taxa de dose para câncer de base de língua causa efeitos agudos, tais como mucosite, dificuldade em deglutir, perda do paladar, xerostomia, e perda de peso. A intubação nasogástrica pode ser necessária para adequação da hidratação e a ingestão calórica. Necrose de osso e cartilagem, com dor associada, é a principal característica e pode levar à necessidade de remoção da mandíbula. (PEREZ; BRADY, 1998) As complicações relacionadas à radioterapia intersticial no cérebro são representadas por déficits neurológicos, crises convulsivas, dor facial, tromboses arteriais, embolia pulmonar e infecções. (CORRÊA, 2004). Implantes temporários têm algumas desvantagens comparadas aos implantes permanentes. O alto custo e a necessidade de mais precauções rigorosas de radioproteção durante o período de implantação, são algumas dessas necessidades. (PATEL, 2000). Implantes de sementes permanentes são mais frequentemente utilizados em comparação aos implantes temporários quando se refere ao tratamento de gliomas malignos recorrentes. Comparada aos implantes temporários, a sobrevida é similar, mas a radioproteção é significativamente reduzida para implantes permanentes, devido à baixa atividade das sementes usadas. Os efeitos adversos, incluindo necrose por radiação e longa hospitalização, são definitivamente reduzidos. (PATEL, 2000). Segundo Cumberlin (2002), fontes de Césio-137 e o Irídio-192 possuem energias de fótons na faixa de 400 a 600 keV. Para as energias maiores que 150 keV, essencialmente 49 todos os radionuclídeos têm penetração similar no tecido. A radioproteção terá que ser maior com o aumento da energia. No entanto, o custo desta radioproteção aumenta com o aumento da energia. A necessidade de radioproteção é reduzida para energias menores que 120 keV. Um dos maiores motivos das novas investigações de fontes braquiterápicas de baixa energia, tais como Am-241, Yb- 169 e Sm-145, é a facilidade com que os tecidos sensíveis podem ser protegidos com fótons de baixa energia. Isto oferece a possibilidade de melhorar o resultado terapêutico para personalizar a proteção do tecido normal de cada paciente alcançando uma ideal distribuição de dose. Ainda segundo Cumberlin (2002), uma fonte removível ideal deve ter energias de fótons na faixa de 20-100 keV, para reduzir a exposição de radiação e permitir uma longa meia-vida, de forma a que esta fonte possa ser reutilizável. Para muitos tumores, os radioisótopos para braquiterapia permanente têm uma meia-vida curta. Se a meia-vida é mais do que uns poucos dias, a energia será baixa (< 60 keV) para evitar riscos de radiação. 2.7 Radioisótopos empregados em Sementes de Braquiterapia O Rn-222, posteriormente o Au-198, I-125 e Pd-103 têm sido isótopos utilizados nos implantes permanentes para o tratamento de tumores de diversas localizações clínicas. Segundo Roberto (2004), o Iodo-125 tem sido utilizado para tratamentos em vários locais, desde o cérebro até a próstata. A vantagem é que o paciente fica no hospital apenas um dia, podendo voltar à rotina habitual em dois dias, somente com algumas restrições. Atualmente, para tratamento braquiterápico as sementes de Iodo-125 têm sido bem aceitas e aplicadas. As suas dimensões são de 5 mm de comprimento por 1 mm de diâmetro, em que o Iodo-125 é encapsulado por titânio. (ROBERTO, 2004). 50 O Iodo-125 decai por captura eletrônica, como pode ser observado na FIG. 8 e TAB. 6. Seu núcleo captura um dos elétrons orbitais da camada mais interna, dando origem ao Te-125. TABELA 6 Decaimento do Iodo-125 Meia-vida = 59.400 Dias Modo de Decaimento: EC Radiações y(i) (Bq-s )-1 6.68×10 -02 γ1 8.02×10 -01 ce-K, γ 1 1.08×10 -01 ce-L, γ 1 2.15×10 -02 ce-M, γ 1 7.44×10 -01 Kα1 X-raio 4.00×10 -01 Kα2 X-raio 2.59×10 -01 Kβ X-raio L X-raio 1.49×10 -01 Auger-K 2.00×10 -01 Auger-L 1.58 Radiações Listadas X, γ, e γ± Radiações Listadas β, ce, e Auger Radiações Listadas * Energia Média (MeV). a Energia Máxima (MeV) Telúrio-125 Filho é estável FONTE: nds.iaea, 2005 E(i) (MeV) y(i)×E(i) 3.549×10-02 3.678×10-03 3.055×10-02 3.449×10-02 2.747×10-02 2.720×10-02 3.100×10-02 3.770×10-03 2.270×10-02 3.190×10-03 2.37×10 -03 2.95×10 -03 3.29×10 -03 7.42×10 -04 2.04×10 -02 1.09×10 -02 8.04×10 -03 5.63×10 -04 4.53×10 -03 5.05×10 -03 4.23×10 -02 1.66×10 -02 5.88×10 -02 a a * * * * 51 FIGURA 8 - Decaimento do Radioisótopo I-125 e seu nível de energia (nds.iaea, 2005). Segundo o IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), o Sm-153 pode também ser utilizado como terapia. Ele pode ser transformado em Samário-153 - EDTMP (ácido etilenodiaminotetrametilenfosfônico) que é utilizado em terapia como paliativo da dor causada por metástases ósseas. Coursey, em 1987, relatou ser o Sm-153, um radioisótopo adequado para ser utilizado como radiofármaco terapêutico. Isso se deve ao fato de sua meia vida curta com altas energias de partículas beta. De acordo com Moura (2001), o Sm-153 tem sido testado e usado como paliativo para dores de metástases ósseas em humanos. 52 De acordo com a TAB 7 e a FIG. 9, podemos observar os níveis de energia e as partículas emitidas versus a probabilidade de energia liberada. O Sm-153 possui múltiplas emissões de raios beta e algumas emissões gamas. A probabilidade varia para as betas entre 200 a 265 keV e para as gamas de 103 keV e 69 keV. A meia -vida curta do Samário-153 é também de grande relevância para a braquiterapia permanente (aproximadamente de 46,27 horas). Segundo Schotzig (1999), o radionuclídeo Sm-153 é usado em medicina nuclear para terapias tumorais e paliativos de dores ósseas, devido à alta energia de beta local por desintegração, e também pela sua relativa meia-vida e o seu seletivo metabolismo em ossos. 53 TABELA 7 Decaimento do Samário-153 Meia vida = 46.50 horas Modo de decaimento: βRadiação Produção(i) (Bq-s )-1 Energia(i) (MeV) β- 14 β- 16 β- 17 β- 18 γ5 ce-K, γ 5 ce-L, γ 5 ce-M, γ 5 γ6 γ7 γ8 γ 10 γ 11 ce-K, γ 11 ce-L, γ 11 ce-M, γ 11 ce-N+, γ 11 γ 17 γ 24 γ 30 γ 31 γ 32 γ 41 Kα1 X-raio Kα2 X-raio Kβ X-raio L X-raio Auger-K Auger-L 3.22×10 -01 4.96×10 -01 4.10×10 -03 1.75×10 -01 4.85×10 -02 2.17×10 -01 3.54×10 -02 7.70×10 -03 3.49×10 -03 1.85×10-03 1.67×10 -03 8.46×10 -03 2.98×10 -01 4.32×10 -01 6.44×10 -02 1.39×10 -02 4.02×10 -03 8.05×10 -04 1.46×10 -04 6.26×10 -04 3.19×10 -04 2.18×10 -04 1.16×10 -04 3.15×10 -01 1.75×10 -01 1.25×10 -01 1.13×10 -01 4.67×10 -02 5.56×10 -01 2.003×10-01 2.261×10-01 2.282×10-01 2.652×10-01 6.967×10-02 2.115×10-02 6.162×10-02 6.787×10-02 7.542×10-02 8.337×10-02 8.949×10-02 9.743×10-02 1.032×10-01 5.466×10-02 9.513×10-02 1.014×10-01 1.028×10-01 1.729×10-01 4.636×10-01 5.314×10-01 5.332×10-01 5.391×10-01 5.967×10-01 4.154×10-02 4.090×10-02 4.700×10-02 5.850×10-03 3.370×10-02 4.690×10-03 p(i)×E(i) * * * * a a a a a * * * * 6.32×10 -02 Radiação Listada X, γ, e γ± ± 3.82×10 -04 Radiação Omitida X, γ, e γ ** Radiações Auger Listadas β, ce, e 2.67×10 -01 1.19×10 -03 Radiações Auger Omitidas β, ce, e ** Radiações Listadas 3.30×10 -01 Radiações Omitidas** 1.58×10 -03 * Energia Média (MeV). a Energia Máxima (MeV) ** Cada transição omitida contribui <0.100% to Σy(i)×E(i). Európio-153 Filho é estável FONTE: nds.iaea, 2005 6.45×10 -02 1.12×10 -01 9.36×10 -04 4.64×10-02 3.38×10 -03 4.59×10 -03 2.18×10 -03 5.23×10 -04 2.63×10 -04 1.54×10 -04 1.49×10 -04 8.25×10 -04 3.07×10 -02 2.36×10 -02 6.12×10 -03 1.41×10 -03 4.14×10 -04 1.39×10 -04 6.77×10 -05 3.33×10 -04 1.70×10 -04 1.17×10 -04 6.93×10 -05 1.31×10 -02 7.15×10 -03 5.88×10 -03 6.60×10 -04 1.58×10 -03 2.61×10 -03 54 FIGURA 9 - Ilustração do Decaimento do Sm-153 e seus níveis energéticos. (FONTE: nds.iaea, 2005) 55 2.8 O Processo sol-gel O interesse por cerâmicas inorgânicas processadas via rota e também por materiais de vidro iniciou-se em meados de 1800, com Ebelman e Graham, que estudaram gel de sílica. (HENCH; WEST, 1990). Araújo, em 1994, denominou o processo sol-gel como sendo um método físicoquímico de síntese de óxidos cerâmicos, em que um sol (dispersão líquida de partículas coloidais, que são partículas sólidas de diâmetro inferior a 100 nm) evolui para um material poroso, onde partículas maiores interconectam-se formando uma rede sólida chamada gel. De acordo com Hench (1998), no século XX, alguns tipos de vidros e cerâmicas têm sido utilizados em aplicações médicas e odontológicas. O processo sol-gel é enfatizado e bem aceito na preparação de biomateriais devido à alta pureza e homogeneidade permitidas, juntamente com a possibilidade de composições e morfologias distintas das usualmente empregadas pelos processos convencionais. A baixa temperatura para a preparação do produto final também se torna um fator de grande interesse. (ROBERTO et al, 2003). Segundo Hench e West (1990), vários estudos foram realizados para o aprimoramento desta técnica e atualmente o processamento sol-gel apresenta três etapas, que são: (a) gelação da solução coloidal; (b) hidrólise e policondensação do alcóxido e precursores do nitrato, seguidos por secagem hipercrítica de gel; (c) hidrólise e policondensação de precursores alcóxidos, seguidos de (d) envelhecimento e secagem sob temperatura ambiente. Cao e Hench (1996) definiram seis etapas para o processamento sol-gel, que são: i) conformação; ii) gelação; iii) envelhecimento; iv) secagem; v) estabilização e vi) densificação. 56 A conformação é a etapa em que o composto pode adquirir várias formas, dependendo do material desejado. A gelação se caracteriza pela formação de um sólido frágil denominado gel. Essa etapa se inicia com reações de hidrólise e condensação, ocasionando o crescimento de partículas coloidais, para chegar a um ponto em que passam a ocorrer colisões entre elas. Assim a condensação começa a uni-las até um ponto em que a rede se estende por todo o volume do líquido e um aumento repentino da viscosidade é observado. (ROBERTO, 2004) Após o período de gelação, as mudanças nas propriedades e estrutura do gel ainda acontecem e é o que chamamos de envelhecimento. Dentro desta etapa ocorrem policondensação, sinerese (contração do gel com conseqüente expulsão de líquido contido nos poros) e coalescimento (diminuição da área superficial do gel via processo de dissolução e reprecipitação). O processo dura em torno de 24 horas, a uma temperatura que oscila entre 25 e 80°C. (ROBERTO, 2004). A remoção de líquidos dos poros do gel se denomina secagem. Géis coloidais são secos facilmente, desde que possuam poros de dimensão superior a 100 nm. No entanto, os géis processados pela rota do alcóxido possuem poros pequenos (de 1 a 10 nm), o que leva ao desenvolvimento de tensões capilares muito altas durante o processo de secagem. A formação de trincas e a quebra do gel são comuns quando as tensões de secagem são maiores que a resistência do gel. Para controlar essas tensões pode-se fazer: i) evaporação muito lenta; ii) evaporação hipercrítica (alta temperatura e pressão); iii) diminuição da energia superficial sólido-líquido por adição de surfactantes; iv) eliminação dos poros muito pequenos; v) obtenção de tamanhos de poros monodispersos, o que elimina tensões capilares diferenciais. (ROBERTO, 2004). Chamamos de estabilização quando o gel seco poroso é convertido em um sólido denso e homogêneo (aumento da densidade, resistência e dureza), por reações de 57 policondensação, pirólise de compostos orgânicos ou grupos presentes no gel, oxidação do carbono e estabilização térmica. A densificação é programada para se adquirir materiais com poros mais fechados. Assim eleva-se a temperatura, em torno de 900 a 1150°C, dependendo da composição do gel. 2.9 Vidros Bioativos A ciência dos biomateriais envolve tanto o material biológico quanto a engenharia. Segundo Cao e Hench (1996), nenhum material implantado em tecido vivo está inerte, todos os materiais eliciam uma resposta do tecido local. A formação da camada fibrosada depende de diversos fatores, dentre eles as condições do implante e do tecido local, bem como a reação do tecido à introdução do implante. Cao e Hench (1996) enfatizam que os poros de biomateriais provêm fixação de tecidos (local e de associação), devido à penetração de tecido local nos poros ou por todo o implante. Para eles, o implante reabsorvível é assim designado por degradar com o tempo e por substituir o tecido natural, e vice-versa. Assim um material bioativo é aquele que elicia uma resposta biológica específica na interface do material, formando “junções” entre o tecido e o material. Isto é intermediário entre reabsorvível e bioinerte. (CAO; HENCH, 1996). O biovidros, as cerâmicas-vidros e a hidroxiapatita (HA) são usadas em tecidos mais solidificados e de consistência endurecida como restauração óssea, reparos nos ossos da orelha, como também na coluna vertebral. (CAO; HENCH, 1996). Segundo Vogel et al (2001), os implantes mostram, dependendo da composição e do tempo de implantação, diferentes formas de degradação. 58 Hench (1998) e Ratner (1999) descrevem a importância dos biomateriais, bem como sua evolução na medicina. Desta forma, os autores enfatizam que os biomateriais estão sendo utilizados de forma vasta. Estes estão presentes em próteses, na ortopedia e em implantes dentários, na odontologia, melhorando a qualidade de vida de muitos pacientes. O objetivo dos biomateriais será sempre aproximar o tecido implantado ao tecido que recebeu o implante. Ooms et al (2003), em seus experimentos com cimento de fosfato de cálcio, mostram a funcionalidade e a biodegradabilidade deste composto implantado no osso de cobaias. Concluíram que o composto estava sendo reabsorvido e que não provocou evolução de respostas inflamatórias, nem mesmo reação ao corpo estranho implantado, nem tampouco necrose dos tecidos circunjacentes. 59 3 OBJETIVOS Este trabalho tem como objetivos: i) estimar a atividade de microssementes contendo samário, em função do fluxo de nêutrons por ativação neutrônica; ii) analisar o processo de degradação e solubilidade das sementes bioativas em cérebro de coelhos; iii) elaborar um protocolo de implante de sementes bioativas e biodegradáveis, envolvendo técnica de aplicação e iv) monitorização por tomografia computadorizada. 60 4 MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Etapa I: Fabricação e Remodelagem das Sementes As amostras foram preparadas misturando água deionizada, nitrato de samário (Sm(NO3)2), solução de ácido nítrico 2N (HNO3), esta como catalizador, e tetraetilortosilicato (C8H20O4Si) ou TEOS. Após esta mistura acrescentava-se à amostra nitrato de cálcio [Ca(NO3)2. 4H 2O]. Posteriormente a amostra foi vazada em recipientes de teflon, e mantida a temperatura ambiente por 24 horas, para gelação. Logo em seguida foram colocadas para envelhecimento a 60°C por 20 horas, para logo serem secadas a 90°C por 16 horas e a 110°C por 24 horas. Após estes procedimentos a amostra foi levada à mufla , para o tratamento térmico a 700°C, por 4 horas. Após o resfriamento as amostras foram retiradas dos recipientes de teflon e colocadas em potes plásticos. (ROBERTO, 2004) A quantidade de nitrato de samário nas amostras foi de 20%, em porcentagem em peso de amostra final. Foi preparada tabela descritiva do cálculo dos pesos dos constituintes das amostras, em função do percentual em peso de Samário. 61 4.2 Etapa II: Estimação da atividade de microssementes contendo samário em função do fluxo de nêutrons por ativação Neutrônica A estimativa da atividade das sementes será estudada teoricamente através da equação abaixo, onde Am é a atividade em unidades de MBq/ mg. Ø; ù é a concentração do elemento na amostra (%); m é a massa do material a ser ativado (g); a é a abundancia isotópica (%); A é a massa atômica (g) do elemento; Øep e Øth representam os fluxos térmicos e epitérmicos (n/ cm2.s), respectivamente; öep e ö th representam as seções de choque para nêutrons térmicos e epitérmicos (barns), respectivamente, ë é a constante de desintegração expressa em s-1 ; t é o tempo de exposição do material ao fluxo de neutrons (s) e è é o tempo de decaimento após a ativação (s). Am= 0,6025. ù.m.a . (Øep ö ep+ Ø th ö th)(1-e-ët)e-ë . A Equação 1 Através da equação1 poderá ser estimado o percentual em peso adequado de Samário, capaz de gerar sementes radioativas com atividades estimadas específicas. A TAB. 8 mostra características nucleares de alguns nuclídeos presentes na semente, com suas respectivas meias-vidas e dos filhos gerados após ativação neutrônica. 62 TABELA 8 Dados nucleares dos principais nuclídeos presentes na semente radioativa. Z a % Si-30 3,1 óth barns óep barns Filho Meia vida 0,10758 0,708 Si-31 157,3 M Sm-144 2 1,64 1,902 Sm-145 340 d Sm-152 96 206,2 2764 Sm-153 46,27 h Sm-154 2 8,393 36,31 Sm-155 22,3 M Ca-40 96,941 4,08E-01 2,12E-01 Ca-41 103000 a Ca-44 2,086 8,88E-01 4,24E-01 Ca-45 162,61 d Ca-46 0,004 7,40E-01 3,39E-01 Ca-47 4,536 d Ca-48 0,187 1,093 4,84E-01 Ca-49 8,718 M 4.3 Etapa III: Procedimento Cirúrgico Equipamentos Cirúrgicos . Utilizou-se uma mesa operatória, foco móvel de lâmpada fluorescente, autoclave para esterilização do instrumental cirúrgico, mesa de instrumentação, sistema de oxigenoterapia e vácuo. Material Cirúrgico. O material cirúrgico constou de campos operatórios, compressas e gazes. Em cada operação foram utilizadas: um cabo de bisturi número 4; uma lâmina de bisturi número 15; um porta-agulhas de 14 cm; uma pinça anatômica de 12 cm; uma pinça de dente de 12 cm; uma tesoura curva de ponta romba de 17 cm; uma tesoura reta de ponta fina. Material para depilação e anti-sepsia. O material de depilação utilizado foi um aparelho permanente tipo de barbear com lâminas descartáveis. Na anti-sepsia, solução de álcool 70% , e pinça hemostática reta com dente para prender a gaze molhada pelo antiséptico. 63 Fármacos Anestésicos . Como anestésicos centrais e dissociativos, foram utilizados xilasina solução injetável e cloridrato de S(+) cetamina 50mg/cm³ solução injetável de 10cm³. Fio de Sutura: Usaram-se fios agulhados de nylon 4-0. Animais de Experimentação. O modelo experimental desta pesquisa foi desenvolvido em 4 coelhos Nova Zelândia. Os animais foram tratados conforme a Lei nº 6.638, de 08 de Maio de 1979, Decreto nº 24.645 de 10 de Julho de 1934, e as normas internacionais de bons tratos aos animais, conforme literatura pesquisada e de acordo com os princípios éticos do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA). O protocolo de liberação para experimentação do CETEA (Comitê de Ética em Experimentação Animal) foi de número 105/05 com data expedida em 20/06/2005. FIGURA 8 - Cobaias utilizadas na experiência. Pré-operatório e Anestesia. Após a contenção do coelho, o mesmo foi posicionado em decúbito ventral na mesa operatória. Infusão de dose de Xilazina 2% (5mg/kg) via intra-muscular, com efeitos sedativo, analgésico e relaxante muscular, 64 intramuscular em região glútea direita. Infusão de dose de cloridrato de S(+) cetamina, 50mg/kg de peso, intramuscular em região glútea esquerda. Realizada depilação parcial do couro da calvária, após palpação craniana. Anti-sepsia, com solução alcoólica a 70%. Montagem das sementes dentro da agulha hipodérmica. O processo de montagem foi dentro de câmara Ultra Violeta, em que 3 sementes foram postas seqüenciadas dentro da agulha e entre elas foram colocados fios de náilon com 0,45mm de comprimento, sendo que a montagem iniciava com uma semente. Assim totalizaram 3 sementes e 2 fios de náilon. FIGURA 9 - Agulha hipodérmica utilizada para o implante. Ato Operatório. Após a colocação de campo cirúrgico fenestrado, fez-se a incisão operatória do couro da calvária do animal, longitudinal mediana, de aproximadamente 2,0cm de comprimento. Abertura por planos, com incisão da pele e subcutâneo, incisão da gálea aponeurótica e tecido subaponeurótico frouxo, longitudinalmente. Trepanação parietal esquerda, a 3mm, lateralmente, do nível médio da sutura sagital, com broca número 1,5. Introdução de 7mm de agulha de punção, do tipo hipodérmica, 65 número G6, carregada com as três sementes biodegradáveis. Injeção das sementes, deixandoas em situação intra-cerebral. Repetido o procedimento, com outra trepanação, a 3mm lateral e 1cm anterior a primeira. Sutura em bloco das camadas da incisão com três pontos simples com fio de náilon 4-0. Seguiu-se a liberação do animal para recuperação operatória em gaiola individual, estando a dieta de água e ração já disponível. Estes procedimentos cirúrgicos foram seguidos posteriormente com outros 3 coelhos, sendo que o primeiro, a título de avaliação preliminar, foi realizado com uma média de 6 meses antes dos 3 últimos. 4.4 Etapa IV: Acompanhamento por imagem de tomografia computadorizada (CT) As imagens tomográficas foram obtidas no centro MEDIMAGEM/Sete Lagoas, prefixando a janela para o cérebro, em tomógrafo computadorizado helic oidal GE modelo CT/e, com espaçamento de 2 mm em campo posicionado sob o cérebro do coelho. As imagens foram ampliadas e impressas em filme próprio. Após 30 dias do implante, o coelho 1, foi contido e anestesiado com Rompun (xilazina-sedativo, analgésico e relaxante muscular- dose 0,25 ml/kg) e Dopalen ( Ketaminaanestésico geral- dose 0,25 ml/kg), e encaminhado para uma tomografia computadorizada (CT). A anestesia foi aplicada na região superior do membro inferior. A duração média da CT foi de 15 minutos. Os coelhos 2,3 e 4 seguiram os mesmos critérios de anestesia e contenção e foram acompanhados por CT com 30 dias e 90 dias após o implante. 66 4.5 Etapa V: Acompanhamento e Estudo da Degradação O coelho 1 teve morte natural e passou pela necropsia. Os coelhos 2, 3 e 4 permaneceram em observação para dar seguimento ao processo de biodegradabilidade. Outras tomografias computadorizadas são realizadas após o 90º. dia, para serem comparadas às últimas. O coelho 1 foi necropsiado 5 meses após o implante para se verificar a causa da morte. Este foi colocado em um freezer a - 8 °C por 3 dias. Na necropsia, após o descongelamento da cobaia, fez-se incisão do couro da cabeça em todo a sua extensão, incluindo incisão de pele e subcutâneo, gálea aponeurótica e tecido subaponeurótico frouxo. Para abertura da calota craniana utilizou-se segueta e posteriormente o cérebro foi retirado e dissecado. 67 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 Fabricação e Remodelagem das Sementes. Para a fabricação e remodelagem das sementes, vários recipientes de teflon, como mostrado na FIG. 11, foram montados. Para cada recipiente uma fina placa de teflon redonda, com diversas perfurações (média de 100) realizadas com broca odontológica, foi elaborada, conforme procedimento descrito por Roberto (2004). Todos os elementos constituintes do processo de síntese das amostras foram considerados, para se estimar a possível atividade teórica em função do fluxo de nêutrons por ativação neutrônica. Assim, as amostras continham 30% de Silício-31, 20 % de Samário-152 e 30% de Cálcio-40 (os 20% restantes são do elemento O2). FIGURA 10 - Vistas do molde de teflon fabricado para remodelagem da semente 68 Várias amostras de microssementes foram produzidas. As primeiramente obtidas foram vazadas nos recipientes de teflon e, passado todo o processo sol-gel, o resultado final foi de microssementes com defeitos na sua forma, as mesmas eram frágeis e várias bolhas em sua superfície foram constatadas por microscópio. Este obstáculo foi solucionado com a introdução de fabricação a vácuo. O material era vazado, então, nos recipientes de teflon em câmara a vácuo e posteriormente sofria algumas agitações manuais ou com vibradores, para se certificar da não existência destas bolhas. Assim, as amostras seguintes mantiveram a forma cilíndrica sem defeitos visíveis. 1 mm FIGURA 11 - Fotografia comparativa das sementes de braquiterapia, por microscópio. A FIG. 12 faz uma comparação de três sementes. A disposta em posição mediana é a semente de Iodo-125, atualmente comercializada para braquiterapia. A semente na porção inferior da foto se refere à produzida via rota sol-gel, sendo bioativa, com tamanho aproximado a semente metalizada de I-125. A terceira, na porção superior, é a microsemente produzida no presente estudo, remodelada e redimensionada, bioativa contendo Samário-153 não ativado. 69 5.2 Estimativa da atividade de microssementes contendo Samário153 em função do fluxo por Ativação Neutrônica A TAB. 9 apresenta as variáveis desejadas para uma semente unitária estimando sua atividade final em função do fluxo de nêutrons por ativação neutrônica. O fluxo térmico (ØT ) utilizado foi de 6,6 x 10 11 n/cm2 seg e o fluxo epitérmico (Øep) de 2,5 x 1010 n/cm2 seg, compatível com um reator de pesquisa ou uma unidade subcrítica. Podemos ainda concluir sobre a possível atividade obtida das microssementes da tabela 8: i) a atividade para o implante será 91,9 MBq (aproximadamente 2,5 mCi) por semente, compatível com sementes comerciais de Iodo-125, que possuem atividades de 1 a 4 mCi. ii) Os possíveis contaminantes (Sm-144, Ca-44, Ca-46, Ca-48 e O-16) gerados pela ativação dos isótopos, possuem atividades desprezíveis, por apresentarem abundância isotópica, seções de choque e/ou meias-vidas insignificantes em relação ao isótopo de Sm152. Como exemplos, o Ca-45 produz uma atividade 10-4 vezes menor comparada à do Sm153; o Ca-45 tem atividade de 970 Bq e o Sm-145 de 536 Bq, sendo após implante e biodegradação da semente, eliminados e incorporados no corpo humano (no corpo humano a radioatividade está presente de forma natural como K-40 e C-14, ambos com respectivamente atividade de 4.400 Bq e 15.000 Bq). Quanto aos elementos Si-31, Ca-49 e Sm-155, as meiasvidas são muito pequenas comparadas ao do Sm-153, decaindo rapidamente. Por sua vez os elementos Sm-145, Ca-45 e Ca-46, apresentam abundâncias isotópicas muito baixas em relação ao Sm-153. iii) o cálculo da tabela foi feita com uma microsemente fabricada com Sm-152 enriquecido a 97%, que é um produto comercial. TABELA 9 Atividade 24, 48, 72 e 120 hr dos elementos que sintetizam as amostras analisadas na ativação neutrônica. Z Si-30 Sm-144 Sm-152 Sm-154 Ca-40 Ca-44 Ca-46 Ca-48 Filho Si-31 Sm-145 Sm-153 Sm-155 Ca-41 Ca-45 Ca-47 Ca-49 Atividade da amostra com atividade Sm 153 Massa da Semente (MBq/semente) (g) 0,0099492 0,0005421 94,706237 0,0605666 1,067E-08 0,0009959 1,524E-05 0,001034 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 0,0006 Massa do Isótopo 5,58E-06 0,0000024 0,0001164 0,0000024 5,816E-05 1,252E-06 2,4E-09 1,122E-07 Fator de Resfriamento para 2hrs 5,89E-01 1,00E+00 9,70E-01 2,40E-02 1,00E+00 1,00E+00 9,98E-01 9,98E-01 Afinal Afinal Afinal Afinal Afinal 2hrs resfriamento 24hr 48 hr 72hr 120hr MBq/semen MBq/sem MBq/sem MBq/sem MBq/sem 5,86E-03 5,42E-04 9,19E+01 1,45E-03 1,07E-08 9,96E-04 1,52E-05 1,03E-03 1,746E-05 0,000541 6,61E+01 2,206E-21 1,067E-08 0,0009916 1,308E-05 1,958E-53 3,064E-08 0,0005399 4,61E+01 8,032E-41 1,067E-08 0,0009874 1,122E-05 3,71E-103 5,376E-11 0,0005388 3,22E+01 2,925E-60 1,067E-08 0,0009832 9,633E-06 7,02E-153 1,655E-16 0,0005366 1,57E+01 3,88E-99 1,067E-08 0,0009749 7,096E-06 2,52E-252 70 71 As microssementes produzidas e remodeladas possuem o formato cilíndrico com massa aproximada de 0,6 mg, sendo uma massa média devido a medida do peso com um número maior de sementes (média de 10). O volume aproximado é de 2,01 x 10 -4 cm3. Sua densidade é de 2,98 g/cm3, aproximando-se da densidade dos vidros. 5.3 Procedimento Cirúrgico Antecedendo o procedimento cirúrgico, foi realizada a montagem das agulhas. As agulhas hipodérmicas n° 8 foram esterilizadas em estufa a seco quente, numa temperatura de 200°C, por 2 horas. As microssementes seguiram o mesmo procedimento de esterilização. Posteriormente, microfios de náilon (dimensões próximas às das sementes) foram esterilizados com álcool absoluto e utilizados como espaçadores das sementes na agulha hipodérmica. Finalizada a esterilização, as agulhas foram montadas de forma ordenada quanto à colocação de sementes e fios de náilon em seu interior. Seguiu-se então: semente- fio de náilon- semente- fio de náilon- semente. Esta etapa foi realizada dentro da cabine de fluxo laminar esterilizada por raios ultravioleta (UV). Uma pinça de ponta fina foi utilizada para a colocação do material dentro da agulha. O animal (coelho) foi então contido e anestesiado, utilizando-se Rompun e Ketamina, por via intramuscular na região glútea, conforme já descrito anteriormente. Após o processo de limpeza e raspagem da região que recebeu os implantes (FIG. 14), a calota craniana foi então perfurada com broca odontológica KG Sorensen (pontas diamantadas, de aço inoxidável, números 1090 e 1091), conectada a um mandril e este ao motor elétrico, como mostra a FIG. 15. Como pode ser observado na FIG. 16, nas 72 trepanações, que totalizaram 2, as microssementes foram introduzidas pela agulha já montada e a sutura realizada, sem sangramento excessivo devido à baixa vascularização local, como também ao tamanho da agulha e das microssementes implantadas (FIG. 17). FIGURA 12 – Limpeza e raspagem da área da incisão FIGURA 13 - Incisão na calota craniana do coelho. 73 FIGURA 14 - Perfuração da calota craniana com broca. FIGURA 15 - Introdução das microssementes biodegradáveis na região cerebral . 74 FIGURA 16 - Finalização do procedimento cirúrgico. Estes animais permaneceram em observação e nenhum medicamento pósoperatório foi oferecido, em virtude de não se constatar quaisquer sintomas. Apenas nos primeiros dias após a cirurgia, constatou-se uma leve agitação no coelho 1 (n=4), mas não se observou mudanças no comportamento diário, em relação às fezes, urina, alimentação e respostas a contato direto dos examinadores. 75 5.4 Acompanhamento por imagem de tomografia computadorizada (CT) A tomografia computadorizada da FIG. 19 mostra a localização da perfuração da calota craniana, bem como a localização das microssementes implantadas no coelho 1. O número de sementes implantadas totalizou 6, mas o plano de implante e o plano tomográfico não se coincidiram, tornando a visão das sementes individualizadas. O coelho 1, que recebeu os implantes das microssementes não radioativas e biodegradáveis no cérebro, não apresentou sinais de modificação comportamental, motora ou funcional. FIGURA 17 - CT da região cerebral da cobaia 1, após o 30º. dia de implantação da semente biodegradável. O coelho 2 recebeu o implante das microssementes na região cerebral 7 meses após o coelho 1. Os procedimentos cirúrgicos foram os mesmos, assim como os procedimentos para a tomografia computadorizada. A FIG. 20 mostra as microssementes no 76 cérebro do coelho 2, após 30 dias de implante. Foi possível visualizar 5 das 6 microssementes implantadas. Após os 30 dias do implante, o coelho foi continuamente observado, e alterações de atividades de vida diária, como alimentação, fezes e urina, não foram constatadas. Aspectos como funcionalidade de membros ou de atitudes agressivas do animal não foram notados. FIGURA 18 - Tomografias computadorizadas do coelho 2, com visualização de 5 sementes das 6 implantadas após o 30º. dia de implante. 77 O coelho 3 passou pelos mesmos procedimentos cirúrgicos, de tomografia computadorizada e observação. As 6 microssementes implantadas após 30 dias, foram visibilizadas na tomografia computadorizada, como mostra a FIG. 21. Nas observações do examinador após 30 dias de implante, nenhuma modificação dos hábitos diários, como fezes, urina e alimentação foram notadas. Alterações nos aspectos comportamentais, como agressividade, ou dificuldade de movimentação, também foram descartadas. FIGURA 19 - Tomografia Computadorizada do coelho 3, mostrando 6 microssementes no 30º. dia de implante. 78 Como comentado anteriormente em relação às outras cobaias (2 e 3), o coelho 4 continuou não apresentando alterações visíveis a respeito de rejeição do material implantado no cérebro (FIG 22). A maioria das sementes continua bem densificadas, mas algumas já demonstram diminuição da densidade e clareamento nas tomografias computadorizadas. FIGURA 20 - Tomografia Computadorizada do coelho 4 com visualização de 6 microssementes no 30º. dia. 79 A FIG. 23 mostra as secções de corte da tomografia computadorizada do coelho 4. Os segmentos 6, 7, 8 e 9 correspondem à região da operação ( área parietal do cérebro), onde as microssementes foram implantadas. FIGURA 21 - Secções dos cortes da região cerebral dos coelhos 4 na tomografia computadorizada Após 90 dias da realização do implante das microssementes, os coelhos 2, 3 e 4 foram novamente anestesiados e levados ao serviço de tomografia computadorizada. Os cortes tomográficos foram aproximadamente iguais às secções realizadas na tomografia de 30 dias após o implante, a titulo de comparação. Na FIG. 24 observamos a tomografia computadorizada do coelho 2 que, após 90 dias, permanece com 2 sementes visíveis e nenhum processo inflamatório ou edemas pode ser notado. Algumas sementes tornam-se menos visíveis, com densidades mais inferiores às 80 inicialmente registradas (aquelas com 30 dias do implante), podendo ser um indicio da degradação. FIGURA 22 - Tomografia Computadorizada do coelho 2, 90º. dia após o implante. 81 A FIG. 25 mostra as secções do cérebro na tomografia computadorizada do coelho 2. Desta forma, as secções 5 e 7 são correspondentes à região parietal posterior. FIGURA 23 - Cortes da região cerebral do coelho 2. O coelho 3 também realizou nova tomografia computadorizada após 90 dias de implante, como mostra a FIG. 26. Os resultados obtidos foram de pouca diferenciação visual da degradação das microssementes, mas diferentes densidades foram notadas, constatando sementes com tamanhos diferenciados. 82 FIGURA 24 - Tomografia Computadorizada do coelho 3, no 90º. dia após o implante das microssementes. Na FIG. 27 podemos observar o local das secções da tomografia computadorizada no coelho 3. Estes secções são de números 4, 5, 7 e 8. 83 FIGURA 25 - Secções do cérebro na tomografia computadorizada do coelho 3. Para o coelho 4, a FIG. 28 mostra nitidamente por tomografia computadorizada a presença de 4 microssementes, inclusive uma delas, localizada próximo à superfície da calota craniana. Estas imagens também foram obtidas após 90 dias do implante. 84 FIGURA 26 - Tomografia Computadorizada do coelho 4, 90 dias após o implante. A FIG. 29 demonstra também as secções do cérebro do coelho 4 na tomografia computadorizada. As secções são representadas pelos números 4, 5, 7 e 8. 85 FIGURA 27 - Secções da região cerebral na tomografia computadorizada do coelho 4. 5.5 Necropsia e estudo da degradação das microssementes do coelho 1. Após a morte natural do coelho 1, a necropsia realizada (FIG. 30) possibilitou a localização de duas sementes na mesma região onde o implante foi realizado (região do lobo parietal direito). As sementes apresentavam formas menores e coloração diferente, indicando degradação. 86 FIGURA 28 - Necropsia do coelho 1, com visibilização do cérebro e região do implante das microssementes Com a necropsia do coelho 1, foi possível visualizar na porção interior da calota craniana, a perfuração realizada com a broca para o implante. Na região externa da calota craniana nenhum abaulamento ficou notável, como mostra a FIG. 31. 87 FIGURA 29 -Cérebro do coelho 1, visibilizando internamente, a perfuração da calota craniana. A comparação das sementes antes e após 4 meses de implante (FIG. 32) foi realizada na cobaia 1 após autópsia. A remoção da semente possibilitou a comparação por microscópio. A semente branca representa a que está intacta, a que não foi implantada, posicionada a título de comparação visual e as mais escuras são as removidas cirurgicamente. 88 FIGURA 30 - Análise visual das sementes antes e após 120 dias do implante realizado na cobaia 1. Na FIG. 33, através de microscópio, podemos observar que o aspecto das microssementes removidas cirurgicamente se encontra mais avermelhado, devido a sua porosidade que, entrando em contato com a substancia cerebral, formou a junção de tecidomaterial, constatando, desta forma a sua denominação de bioativo, bem como de biodegradável. FIGURA 31 - Visualização com microscópio eletrônico das microssementes retiradas após autópsia. 89 6 CONCLUSÕES Este estudo visou avaliar a biodegradabilidade de microssementes contendo Samário-152 por implantes cerebrais em cobaias. Assim, um protocolo de implantação e uma técnica de monitoração radiológica foram necessários. A remodelação e o redimensionamento das sementes também se tornaram importantes para a aplicação no volume alvo, bem como uma estimativa da atividade destas microssementes contendo Samário-153, em um fluxo de nêutrons por ativação neutrônica. Através deste trabalho foi possível viabilizar um protocolo de implante de microssementes bioativas. Procedimentos de perfuração da calota craniana e introdução da agulha hipodérmica na massa cerebral ficaram bem estabelecidos e o monitoramento por tomografia computadorizada foi eficaz. Através destas tomografias e da necropsia realizada em um dos coelhos, a biodegradabilidade foi notável, mas ainda não concluída com 90 dias após implante. O elemento Samário, incorporado nestas microssementes, apresentou várias vantagens sobre o Iodo-125. Sua meia vida curta e suas emissões de radiações beta e gama são algumas delas. Pode-se afirmar, então, que este estudo abre uma nova perspectiva para a braquiterapia, não só cerebral, como da próstata, do olho, dentre outras. Os materiais biodegradáveis tornam-se cada vez mais instrumentos de atuação biomédica, ampliando suas formas e aplicações. As microssementes biodegradáveis implantadas serão uma forma alternativa de braquiterapia, visando a eliminação total do tumor, sem afetar os tecidos sadios. Também após a radiação e erradicação do tumor, o material que encapsula o radioisótopo, por ser compatível e absorvido pelo organismo, favorecendo minimização das seqüelas debilitadoras. 90 7 ANEXO Publicação em Revistas, Anais e Congressos: Silva G. X. O.; Campos T. P. R.; Siqueira S. L.; Maciel M. B. The Surgical Viability and Radiological Monitoring of Brain Implants of Biactive Micro-seeds in Animal Mode l. Brasilian Archives of Biology and Technology an International Journal. Belo Horizonte. V. 48 : pp. 109-113. 2005. SILVA, G. X. O. ; Campos, T. P. R. ; MACIEL, M. B. ; SIQUEIRA, S. L. . Acompanhamento da Biodegradação de Microsementes de Sm em Cerebro de Coelho Através de Imagens Tomográfica. In: 4º Congresso Latino Americano de Órgãos Artificiais e Biomateriais, 2006, Caxambú. Anais do 4º COLAOB, 2006. v. 1. p. 1-6. Silva G. X. O. ; Campos T. P. R.; Siqueira S. L; Maciel M. B. Avaliação da Biodegradabilidade de Microssementes em Implantes Cerebrais em Coelho. 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