Radioteràpia d'intensitat modulada

La radioteràpia d'intensitat modulada (IMRT, Intensity-modulated radiotherapy ) és un conjunt de tècniques de radioteràpia externa, per mig de fas de radiació d'intensitat variable que permet concentrar de forma molt precisa la dosis en el volum tumoral i reduir-la en els teixits sans. Constituïx una evolució tecnològica de la Radioteràpia conformada en tres dimensions.

La tecnologia IMRT optimisa l'intensitat de la radiació per mig de sofisticats programes informàtics i potents ordenadors per a maximizar la dosis en el tumor i minimisar la dosis en els teixits normals. Açò requerix la colaboració en equip entre l'oncólogo radioterápico, radiofísicos o físics mèdics, dosimetristas i radioterapeutas o tècnics de radioteràpia.

Archiu:Multi leaf collimator.jpg

Colimador multiláminas

La IMRT s'ha basat en dos pilars fonamentals: la planificació inversa i el desenroll del colimador multiláminas.

Principis de la IMRT

En Oncología, la radioteràpia és junt en la cirugia, el tractament més efectiu per a erradicar la majoria dels tumors localisats. El conjunt d'alvanços tecnològics de la radioteràpia conformada tridimensional permeten obtindre millors resultats que la radioteràpia clàssica (RT2D) per tres axioma:

1. Dosis més altes d'irradiació aumenten el control locorregional de la malaltia demostrat en alguns estudis prospectivos i molts retrospectius en localisacions tumorals com próstata, pulmó i cap i coll.
2. Un major control locorregional està correlacionado en aument de la supervivència perque tant la persistència com la recidiva del tumor primari tractat està relacionat en la presència de metàstasis i disminució de la supervivència.
3. La RT3D permet administrar dosis més altes d'irradiació al volum tumoral disminuint els efectes secundaris a llarc determini, pero en molts casos l'efecte beneficiós de la radioteràpia és anulat per les complicacions produïdes en els teixits sans adjacents. Si es conseguix disminuir el volum dels teixits no tumorals que rep dosis altes de radiació, es presenten menys efectes tòxics i es manté l'efecte terapèutic.

Estos tres objectius són superats per la IMRT que és l'evolució tecnològica de la RT3D basada en l'us de fas d'irradiació optimisats per mig d'incidències de camps en intensitat de dosis no uniformes adaptades al volum diana. Les característiques que definixen a la IMRT són:

La IMRT utilisa una intensitat d'irradiació no uniforme en chicotetes subunidades del camp d'irradiació denominades "beamlets" de tal manera que la distribució òptima dels "beamlets" dins de cada camp d'irradiació permet un control de la fluencia de la radiació generant una millor adaptació o conformació de la dosis al volum de tractament. La inhomogeneidad causada per la "no uniforme intensitat del fes d'irradiació provocada intencionalmente" és compensada pels fas de radiació no uniformes d'atres direccions". El resultat final de la IMRT és una super-conformació en la distribució de les dosis altes d'irradiació, és dir, que la dosis s'adapta d'una manera més precisa a la forma tridimensional del volum tumoral i aixina disminuir potencialment la toxicitat sobre els teixits sans i en últim terme, aumentar el control local tumoral. La IMRT millora la capacitat d'adaptar la distribució de dosis d'irradiació a volums tumorals cóncaus, convexos i irregulars per eixemple, quan el tumor envol una estructura crítica limitante de dosis com la mèdula espinal, òrguens important com cor, fege, pulmons, intestí o un got sanguíneu entre uns atres. Aixina la dosis de prescripció o de tractament està confinada al volum del tumor, mentres que la radiació entre els teixits normals veïns es reduïx o s'evita en gran mida pel alt gradient de dosis. Per tant, la ventaja fonamental que aporta la IMRT és la reducció del volum del teixit sà expost a dosis altes d'irradiació que permet aumentar la dosis en el volum tumoral, millorant l'índex terapèutic.

• Definició precisa de les regions d'interés: El oncólogo radioterápico deu delimitar els contorns anatòmics de tots els volums de cada una de les localisacions (ROI, region of interest) com a tumor primari (GTV, gross tumor volume), regions de malaltia microscòpica (CTV, clinical tumor volume) i òrguens de risc (OAR, organ at risk) en suma precisió, especificar la dosis total i per sessió que es vol administrar o restringir a cada u d'estos volums, ya que la dosis prescrita s'adapta al volum de tractament.

• Planificació inversa: L'unitat mínima d'àrea d'irradiació que es pot controlar individualment es diu beamlet. La distribució d'intensitat dels beamlets en un camp d'irradiació es diu mapa d'intensitat. Per eixemple, en el cas d'un camp de tamany 10 × 10 cm, la modulació d'intensitat possible per a 100 fas diferents d'1 × 1 cm, i en el cas d'un tractament de 5 camps, esta suma alcança 500 beamlets per als quals l'intensitat deu assignar-se individualment. Com és inviable per als planificadores de tractaments convencionals, l'optimisació informàtica és necessària per mig de planificació inversa. En els tractaments en IMRT s'utilisen uns sistemes informàtics de planificació inversa en complexos algoritmes matemàtics d'optimisació, que generen uns camps de tractaments en perfils d'intensitat variable lo més ajustat possible als criteris predefinits per l'especialiste (oncólogo radioterápico i radiofísico) respecte a la distribució de dosis en el tumor i els òrguens de risc veïns (constrains), en unes rancs de possible violació de la dosis prescrites (penalties) especificades per a cada tipo de tumor i òrguens de risc en funció de la situació clínica de cada pacient. La computadora genera secuencialmente diferents plans (iteraciones) en modulació de l'intensitat, analisant-se cada u d'ells d'acort en el compliment dels criteris de dosis i restriccions introduïts inicialment.

Archiu:Imrt-fluenz.jpg

Matriu de fluencia d'un sol camp de IMRT

• Control de calitat en la verificació de la dosis: La comprovació de manera senzilla dels càlculs de la planificació inversa, de la mateixa forma com es fa en radioteràpia convencional en camps sense modular (RT3D), no és factible i es necessita una verificació individualisada del pla de tractament acceptada de cada pacient, comprovant distribucions relatives i valors absoluts de les dosis calculades i mides. La verificació de la distribució relativa es realisa per mig de l'inserció de placa radiogràfica en un maniquí de plàstic, encara que poden amprar-se maniquins en densitat heterogénea que simule teixits humans com os o pulmó. El càlcul del valor absolut de la dosis es realisa en una cámara en una série de punts.

• Homogeneïtat de la dosis: El major control del gradient en el volum de tractament té dos ventages:
  1. Obtindre una alta homogeneïtat de dosis en el volum de tractament permet evitar tant zones infra-dosificadas (que disminuïxen el control tumoral), com a zones sobre-dosificadas (que aumenten el risc de toxicitat).

• 1. Obtindre diferents nivells de dosis de forma simultànea: Els diferents volums blanc o de tractament (àrea de malaltia macroscòpica, àrea de malaltia subclínica o tractaments ganglionares electius) necessiten diferents dosis. Tradicionalment açò s'ha conseguit en RT3D convencional en irradiació seqüencials realisades en diferents fases del tractament i en planificacions independents. En la IMRT, estes múltiples fases es poden integrar en un únic pla de tractament durant tot el curs de dit tractament, com per eixemple el boost (sobredosificación) integrat simultàneu (SIB, simultaneous integrated boost) i aixina reduir la duració total d'un tractament de radioteràpia fraccionada. Esta estratègia pot tindre també ventages radiobiológicas, ya que mentres un àrea determinada rebrà una dosis/fracció moderada, en la mateixa sessió de tractament, una atra zona estarà rebent una dosis alta per fracció. Açò pot ser beneficiós si en tractar àrees de diferent radiosensibilidad en el mateix tumor (com per eixemple, les àrees hipóxicas que presenten menor radiosensibilidad) i junt en els alvanços en image funcional que determinen eixes àrees de radiorresistencia, es pot optimisar la dosis de la planificació.

Inconvenients de la IMRT

• Objectius "en competència" en el volum de tractament: Les tres ventages o possibilitats de la IMRT (conformació de la dosis, protecció dels teixits sans i homogeneïtat de la dosis), per la complexa geometria del tractament impedix la realisació simultànea de les tres, és dir, cal donar una major o menor prioritat en el pla de tractament a l'homogeneïtat de dosis en el volum blanc segons el cas clínic. En general i per les ventages que es poden obtindre en regions anatòmiques en geometria difícils, es preferix la major conformació en aument en la prescripció de dosis, assumint en conseqüència un aument en l'heterogeneïtat dosimétrica, i tenint en conte que permetre àrees de sobredosificación pot expondre al pacient a una severa toxicitat, i pel contrari zones de infradosificación (generalment pròximes a OAR) poden supondre una pèrdua del control tumoral, no compensada per les àrees de sobredosificación.
• Variabilitat del volum blanc que poden ser de quatre tipos:
  1. Variacions inter-fracció: Són els canvis del volum de tractament entre una fracció o sessió de radioteràpia i la següent per la variabilitat del posicionament del pacient d'un dia per a un atre o per canvis anatòmics com l'adelgazamiento. Les variacions inter-fracció poden solucionar-se en gran part en la Radioteràpia guiada per image (IGRT, Image-guided Radiation Therapy).

• 1. Variacions intra-fracció: Són les variacions en la localisació del volum blanc durant el curs d'una sessió de tractament, com per eixemple, per moviments respiratoris. Les variacions intra-fracció també poden solucionar-se en mides de control del moviment respiratori, omplit d'òrguens, fiduciales implantables intratumorales, transpondedores que guien al fes de radiació.
  2. Canvis de les característiques físiques i radiobiológicas del tumor. Este inconvenient podrà resoldre's en la millora de les proves funcionals d'image com el PET en marcadors concrets com (18F)Fluoroerythronitroimidazol, que detecta zones hipóxicas dins del tumor, millor coneiximent dels biomarcadores tumorals i l'utilisació de radiació d'alta LET com la teràpia en hadrones. El dose painting és la prescripció d'una distribució de dosis de radiació no uniforme al volum objectiu dins del volum tumoral, basat en imàgens funcionals o moleculars que han demostrat ser indicatives del risc local de recaiguda.
  3. Error en la delimitació de volums: En la IMRT es genera un alt gradient de dosis entre el volum diana i el teixit adjacent, fent especialment crítica una bona delimitació dels volums en la planificació. El volum tractat en IMRT és completament depenent d'una bona delimitació del volum blanc per part del Oncólogo Radioterápico.

• Aument de les unitats de monitor: El pacient deu permanéixer més temps rebent la sessió de RT per a alcançar una dosis similar que sense IMRT, en el consegüent aument de la radiació dispersa i de la transmissió a través dels sistemes de conformació del fes com el colimador multiláminas (CML). Este aument de radiació dispersa de baixa dosis aumenta el risc de tumors radioinducidos a llarc determini, pero encara no s'ha pogut demostrar. En modalitats eficients de IMRT, com l'Arcoterapia volumètrica modulada (VMAT, Volumetric modulated arc therapy), es reduïx a més de la mitat el temps de la sessió de radioteràpia.

• Falta de precisió de la tecnologia de l'image en la definició de la verdadera extensió del tumor i de les característiques radiobiológicas, aixina com les dels teixits sans.
• Tècnica difícil d'implementar perque requerix un control estricte en la gestió de la calitat tant en la seua implantació com en l'us rutinari clínic.