Indice Anterior Siguiente
Revista Cubana de Oncología, julio-diciembre, 1995
Instituto de Oncología y Radioterapia

Verificación dosimétrica de un software para la planificación de tratamientos de radioterapia

Ing. Rodolfo Alfonso,1 Lic. Ubaldo Huerta,2 Lic. Miguel Torres3 e Ing. José L. Alonso4
  1. Ingeniero en Energética Nuclear. Investigador Agregado. Instituto Nacional de Oncología y Radiobiología.
  2. Licenciado en Física. Investigador Agregado. Instituto Nacional de Oncología y Radiobiología.
  3. Licenciado en Física. Especialista en Física Médica. Hospital Clinicoquirúrgico "Hermanos Ameijeiras".
  4. Ingeniero en Energía Nuclear. Investigador Aspirante. Especialista en Física Médica. Hospital Clinicoquirúrgico "Hermanos Ameijeiras".

RESUMEN

Un software para la planificación de tratamientos de Radioterapia fue desarrollado recientemente por físicos médicos del Hospital Clinicoquirúrgico "Hermanos Ameijeiras". Se escogieron localizaciones en la región de la cabeza y el cuello para evaluar la confiabilidad de los resultados de las distribuciones de dosis calculadas en los pacientes; se tomó como referencia los resultados de mediciones dosimétricas con polvo TLD-700 en un maniquí humanoide. Se explican las diferentes opciones para la entrada de datos de los contornos del paciente. Se muestra una comparación de los resultados de las mediciones con los calculados. Se analizan las causas de las discrepancias y se hacen recomendaciones respecto a la utilidad de las diferentes opciones de adquisición de datos del paciente.

Palabras clave: RADIOTERAPIA; PLANIFICACION DE TRATAMIENTOS; DOSIMETRIA TLD

INTRODUCCION

Los sistemas de planificación de tratamientos de radioterapia se encuentran hoy en día en un estado de rápido cambio1 debido a varias causas: la revolución en la capacidad de cálculo de las computadoras unido a una rápida disminución de los costos de éstas, así como la necesidad creciente de aumentar la precisión de las dosis liberadas en el blanco, para lo cual se requiere de procedimientos de cálculo cada vez más complejos.2 Es por ello que las pruebas de aceptación y control de calidad de estos sistemas es una tarea cada vez más importante.3

Desde los años 80 se han empleado en Cuba las computadoras en la planificación de los tratamientos de radioterapia. Diferentes programas en dos dimensiones (2D) han sido desarrollados, los cuales ofrecen varias opciones para la adquisición de datos anatómicos del paciente. Como antecedente de este trabajo tenemos el ensayo clínico y validación dosimétrica del software RTP, llevado acabo como parte de un contrato de investigación con el Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA Research Project No 6367/RB). El presente trabajo a su vez se ha realizado en el marco de otro contrato de investigación con el OIEA (IAEA Research Project No 7674/RB). El objetivo principal ha sido evaluar la confiabilidad de los cálculos en la región de la cabeza y el cuello con el empleo de un nuevo software de planificación de radioterapia.

MATERIAL Y METODO

Programa AMEPLAN:

El programa objeto de verificación es un software desarrollado para compu tadoras IBM/PC por físicos médicos del Hospital Clinicoquirúrgico "Hermanos Ameijeiras"; éste presenta una serie de características adicionales respecto a su antecesor, el programa RTP, que le dan mayor versatilidad. Entre ellas tenemos:

Diferentes pruebas de aceptación fueron previamente realizadas al programa según recomendaciones internacionales.4-6 No es objetivo de este trabajo enumerar los resultados de estas pruebas, pero sí podemos señalar que la mayoría fueron cumplimentadas dentro de los límites de aceptación; las mayores discrepancias se presentan cuando las condiciones de dispersión difieren significativamente de aquellas para las cuales fueron medidos los parámetros del haz de radiación. Esto ocurre especialmente en irradiaciones de maniquí cilíndrico donde el eje del haz pasa tangente a la superficie del maniquí, de manera que la mitad del campo de radiación pasa fuera de éste.

Sin embargo, se orienta además que las distribuciones de dosis calculadas para condiciones de tratamiento en maniquí humanoide sean comparadas con distribuciones de dosis medidas en el mismo maniquí.3 En el trabajo se escogieron cuatro localizaciones en la región de la cabeza y el cuello (nasofaringe, laringe, paladar duro y base de la lengua), las cuales reúnen las características principales que deseamos verificar si el programa toma en cuenta adecuadamente sus condiciones reales.

Adquisición de los datos anatómicos

Para la verificación dosimétrica se empleó un maniquí humanoide tipo RANDO®, el cual posee distribuciones internas de órganos y tejidos cuyas densidades son similares a las de los tejidos humanos reales. Esto fue verificado mediante un estudio radiológico con TAC realizado en la región de interés, con un paso entre cortes de 4 mm; los cortes correspondientes a las localizaciones objeto de estudio fueron tomados en el nivel del centro del volumen blanco supuesto.

En estos mismos niveles se tomaron los contornos externos del maniquí; se empleó para ello el método tradicional del alambre de estaño, el cual es el más comúnmente usado en nuestro medio. Estos contornos pueden ser introducidos al programa mediante un digitalizador o por el teclado de la computadora, lo cual permite considerar seis diferentes densidades: músculo (densidad 1,0), órgano (densidad 0,9), pulmón (densidad 0,46), hueso (densidad 1,3), cavidad de aire (densidad O) y ROI (región de interés que permite delimitar el volumen blanco).

La tercera variante de entrada de información verificada en este trabajo fue la basada en los datos del Standard Man.7 Esta permite escoger el nivel de corte o sección transversal deseada y ajustar sus parámetros (distancias antero-posterior y latero-lateral) a los del paciente real (que en nuestro caso correspondieron a los del Standard Man). De esta forma la posición interna de los órganos y tejidos es redistribuida mediante cálculos antropométricos. Esta variante considera cinco tipos de densidades de tejidos: músculo, hueso (densidad 1,6 para huesos craniales y 1,3 para el resto), pulmón, cavidad de aire y ROI.

Mediciones

Las mediciones en el maniquí fueron llevadas a cabo mediante dosímetros termoluminiscentes. Se empleó polvo de TLD-700 (LiF) en cápsulas de 40 mg de capacidad, las cuales fueron colocadas en los orificios que posee el maniquí para este tipo de mediciones. La posición de los orificios se seleccionó de forma tal que se encontraran funda mentalmente en la región definida como volumen blanco en cada localización anatómica. Los tiempos de irradiación de las cápsulas fueron obtenidos mediante el programa RTP; para ello se emplearon como datos de entrada las TAC del maniquí.

Las irradiaciones fueron efectuadas en un equipo de cobaltoterapia tipo Theratron 780 C®, a una distancia fuente-superficie constante de 80 cm. Todos los planes de tratamiento simula dos en el maniquí, consistieron en campos contrapuestos paralelos; en dos localizaciones se emplearon filtros en cuña de 30 grados (base de lengua y laringe) y los puntos de referencia para definir la curva de la isodosis elegida se tomaron en el punto medio sobre los ejes de los campos.8

El polvo TLD fue calibrado en condiciones de referencia, es decir, en un campo de 10x10 cm a DFS=80 cm a una profundidad de 5 cm en agua. La sensibilidad del lector TLD fue ajustada a partir de la calibración; de manera que las lecturas eran obtenidas directa mente en unidades de cGy.

Finalmente se calcularon los valores de dosis en los puntos de medición con el programa AMEPLAN, con el empleo de las diferentes opciones de adquisición de datos del paciente.

RESULTADOS

La incertidumbre de los resultados de las mediciones con los TLD fue de alrededor del 3 % (para una desviación estándar), lo cual lo permite un análisis adecuado de los resultados del programa.9 Las imprecisiones debidas al posicionamiento del maniquí fueron minimizadas mediante marcas fijas en la superficie de este realizadas durante las TAC; a su vez estas marcas sirvieron de referencia para la colocación de los ejes de los campos de radiación de acuerdo al plan de tratamiento elegido.

El contenido de LiF de cada cápsula sólo permite realizar una lectura, por lo que se repitió la irradiación de las localizaciones elegidas con vistas a obtener un valor promediado de varias lecturas en cada punto de medición.

En la tabla se muestran las discrepancias obtenidas entre las dosis calcula das y medidas en las diferentes localizaciones analizadas.

TABLA.
   
Forma de adquisición de los datos del paciente
Localización evaluados manual standard man
Discrep. Dosis
Discrep. Tiempo
Discrep. Dosis
Discrep Tiempo
Discrep. Dosis
Discrep. Tiempo
TAC
# puntos
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
Nasofaringe
8
¾3
¾2
¾2,5
¾4
¾2,2
0
Paladar duro
6
+8,7
0
+8,9
+5
+10
0
Base de la lengua
7
¾0,5
¾2,5
¾0,1
+2,5
+1,4
0
Laringe
7
+2,2
0
+1,8
+3,9
¾0,2
¾5,8
Estas discrepancias representan el error promedio en cada localización, expresados como:

error promedio = (calculado/medido-1) x 100 %.

Las mayores discrepancias corres pondieron a puntos situados en las cercanías de la penumbra de los campos. Se observó una tendencia de aumento de los errores para aquellos puntos ubicados en regiones donde el déficit de tejido en la dirección normal al eje del haz es notable, lo cual es debido a que el software evaluado no tiene en cuenta la dispersión lateral.

DISCUSION

El efecto de las inhomogeneidades del tejido fue adecuadamente considera do por el programa, tanto en la opción del TAC como del Standard Man ; aunque se observaron ligeras diferencias en la forma de las curvas de isodosis entre uno y otro, debido a diferencias en la ubicación de los órganos y tejidos, así como a los cambios puntuales de densidad. En la opción manual se consideró todo el tejido homogéneo (densidad 1), por lo que las diferencias en las curvas de isodosis fueron aquí más marcadas.

Las discrepancias entre los tiempos de irradiación fueron provocadas por los factores anteriores, unido a las diferencias en los contornos externos.

Con respecto a las diferentes localizaciones analizadas podemos ver en la tabla que las mayores discrepancias se presentaron para el paladar duro, lo cual debió ocurrir en primer lugar a que las cápsulas TLD fueron ubicadas en la superficie del paladar duro del maniquí, por lo que las condiciones de equilibrio electrónico no fueron satisfechas; en segundo lugar en los cortes utilizados en las opciones Standar Man y manual existían muy pocas o ninguna inhomogeneidad del tejido, mientras que el corte de la TAC correspondiente contenía una cavidad de aire (la cavidad oral), la cual reduce la atenuación del haz, pero sin considerar el déficit de dispersión lateral.

Consideramos que en las localizaciones de la cabeza y el cuello sólo es recomendable el uso de la opción Standard Man en casos donde los tejidos normales y las estructuras internas no hayan sido deformadas por la lesión.

La opción de la TAC, como era de esperar, ofrece los resultados más exactos, pero debido al limitado número de tomógrafos disponibles, es la menos empleada en nuestro medio. Nuestro trabajo ahora está encaminado a establecer un uso óptimo de las TAC en la planificación de tumores de la cabeza y el cuello.

Indice Anterior Siguiente