PROTECCION RADIOLOGICA EN RADIOTERAPIA

1. PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN
RADIOTERAPIA

2. Planificación del tratamiento
computarizada
Información del paciente
Planificación
Datos de la unidad
de tratamiento
Plan del tratamiento

3. El proceso de planificación del
tratamiento
Paciente individual Unidades de tratamiento
radioterápico
Datos del haz: calidad de la
radiación, PDD, perfiles, ...
Datos del paciente: escaneo
en CT, contornos
Optimización computada de la
colocación de la fuente o el haz
Cálculo de la dosis
Localización del tumor y
estructuras críticas
Preparación de la hoja de
tratamiento y registro y
verificación de los datos
Simulación virtual

4. Una nota sobre la planificación del
tratamiento inversa
Datos del paciente: escaneo
en CT, contornos
Datos del haz: calidad de la
radiación, PDD, perfiles, ...
Localización del tumor y
estructuras críticas
Optimización computada de la
colocación de la fuente o el haz
Cálculo de la dosis
Definición de niveles de dosis
y restricciones de dosis
Preparación de la hoja de
tratamiento y registro y
verificación de los datos
Simulación virtual
Muchas
iteraciones
para encontrar
la solución
óptima

5. Planificación del tratamiento en
computadora
Paciente individual
Unidades de tratamiento
radioterápico
Datos del haz: calidad de la
radiación, PDD, perfiles, ...
Datos del paciente: escaneo
en CT, contornos
Optimización computada de la
colocación de la fuente o el haz
Cálculo de la dosis
Localización del tumor y
estructuras críticas
Preparación de la hoja de
tratamiento y registro y
verificación de los datos
Simulación virtual

6. Terminal de planificación
…sólo una
computadora con un
software altamente
especializado y
complejo.
ADAC Pinnacle

7. B. Planificación del tratamiento
computarizada
i) Algoritmos de cálculo de la dosis
ii) Un recorrido rápido a través de un sistema
de planificación
iii) Herramientas de evaluación
iv) Trabajo en red y salida
v) Compra de un sistema de planificación

8. i) Elementos del cálculo de la dosis
• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software
• Datos del haz
• Configuración clínica (opciones de entrada
de datos, hoja de evaluación, dispositivos de
impresión)

9. Elementos del cálculo de la dosis
• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software
Típicamente no hay control de usuario para estas
características, sin embargo es esencial que el usuario:
• Se familiarice con la física del algoritmo
• Este conciente de su implementación y de los
posibles “atajos” del software
• Ha probado el algoritmo para la mayoría de los
escenarios posibles de tratamientos

10. Típicamente no hay control de usuario para estas
características, sin embargo es esencial que el usuario:
• Se familiarice con la física del algoritmo
• Este conciente de su implementación y de los
posibles “atajos” del software
• Ha probado el algoritmo para la mayoría de los
escenarios posibles de tratamientos
Elementos del cálculo de la dosis
• Algoritmo de cálculo de la dosis
• Codificación e implementación del software
La no familiarización con la
configuración de los sistemas de
planificación de los tratamientos
ha contribuido significativamente
al más reciente accidente de
radioterapia en Panamá
(compare con el Reporte del
OIEA)

11. Métodos de cálculo
• Fotones
– Kilovoltaje (superficial/ortovoltaje)
– Megavoltaje (Co-60, aceleradores
lineales)
• Electrones
• Braquiterapia

12. Fotones
• Kilovoltaje
– Cálculo manual a partir de datos medidos o
tablas mejoradas (Ej. BJR Suplemento 25,
1996)
• Megavoltaje)
– Métodos basados en “corrección”
– Métodos basados en el “modelo”

13. Métodos de cálculo de la dosis para
fotones de alta energía
Métodos basados en
“corrección”
• Reorganiza los datos en agua
• Calcula las correcciones del
contorno
• Calcula las correcciones por
inhomogeneidad
Métodos basados en el
“modelo”
• Desarrolla un modelo para cada
haz (puede ser necesario más
de un modelo)
• Propaga el modelo dentro del
conjunto de datos del paciente
Datos medidos en agua y aire
Datos en agua “parametrizados”

14. Métodos de cálculo de la dosis para
fotones
Métodos basados en
“corrección”
• Enfoque convencional
• Los datos medidos son utilizados para
crear datos que (con un poco de
suerte) son adecuados para el
tratamiento del paciente
Métodos basados en el
“modelo”
• La mayoría de los sistemas de
planificación recientes lo usan
• Los datos medidos son utilizados
solamente para “poner a punto” y
verificar el modelo del haz
• Ejemplos:
Superposición/convolución;
Cálculos con el método de Monte
Carlo
Datos medidos en agua y aire
Datos en agua “parametrizados”

15. Algunos comentarios sobre los
algoritmos basados en el modelo
• El cálculo es a partir de los primeros principios
– Las correcciones utilizadas (Ej. por inhomogeneidades)
típicamente no tienen equivalente en la planificación
manual
– Las unidades monitor calculadas sin referencia directa a
los datos medidos
• “Mejor” desempeño en pacientes complejos que
en una cubeta de agua
• ¡¡¡La verificación y la QA es más esencial!!

16. Cálculo de la dosis debida a electrones
• Cálculo manual
• Pencil beam (Haz a lápiz) (2D  3D)
• Evolución espacial de fase
• Métodos de Monte Carlo

17. Cálculos por Monte Carlo
• El patrón de oro
• Calcula los recorridos
de partículas utilizando
decisiones “aleatorias”
• La incertidumbre
depende del número de
partículas – se
necesitan millones
• El uso de la
computadora es intenso
Cálculo por el método de Monte Carlo de 10
recorridos de electrones de 12 MeV

18. ii) Recorrido por un sistema de
planificación comercial...
• Una serie de pantallas del Theraplan Plus
• Un ejemplo, fundamentalmente para ilustrar una
sesión de planificación

19. Todo comienza creando un paciente…

20. La anatomía del paciente debe
definirse
• Puede ser
– Contornos
– Escaneos en CT
• Puede ser
– Un corte
– Muchos cortes
• Aquí se crearon 21
cortes en 1 cm de
distancia

21. Creación de los contornos externos en todos los cortes –
esto no se requiere si se dispone de un escaneo CT

22. Creación de los órganos internos

23. El contorno del
paciente se
llena con las
estructuras del
blanco (CTV) y
otros órganos
de interés

24. Se agregan
puntos de
interés (estos
podrían ser
puntos de
referencia
dosimétricas y
puntos de dosis
pertinentes para
los efectos en
las estructuras
normales

25. Se agregan las inhomogeneidades
• Si es apropiado
• Aquí una baja
densidad se asocia
al pulmón
• En caso de un
escaneo en CT es
típico que estas se
creen
automáticamente
por el sistema

26. Diseño en pantalla completa – puede personalizarse

27. Haciendo del CTV un volumen blanco de planificación
(PTV) con la inclusión de los márgenes

28. El CTV se convierte en PTV...

29. Se agrega el haz de radiación...

30. Vista del ojo del médico y
vista del “ojo” del haz (BEV)

31. Se definen los parámetros para el haz...

32. La red de cuadrículas para el cálculo
de la dosis
• Determina con que detalle se calcula la
distribución de la dosis
• Usualmente de 2 a 5 mm
• Depende de la situación del tratamiento
• El tiempo de cálculo aumenta
dramáticamente

33. La
visualización
en 3D de la
colocación del
haz puede
ayudar a
identificar las
estructuras en
el campo.

34. Cálculo de la dosis

35. Cálculo de la dosis

36. Cálculo de la dosis
10MV 4MV

37. Cálculo con y sin corrección del contorno

38. Adición de un
modificador del
haz- aquí es una
cuña dinámica de
45 grados

39. Puesta en
marcha la
corrección por
inhomogeneidad

40. Vista desde “el ojo” del haz
• Una herramienta útil
– Verde – el haz
– Azul y rojo – el blanco
– Rosado – una
estructura crítica
• Permite darle forma al
haz y la creación de
bloques

41. Creación de un haz opuesto
Un par opuesto paralelo (POP)

42. La distribución de dosis resultante

43. Opciones de presentación de la dosis
Líneas de isodosis Mezcla de colores

44. Un tercer haz con colimador multiláminas bloqueando

45. Información
de los haces

46. Dosis a los puntos de interés

47. Cambio el peso de los haces...

48. El cambio del peso de los haces y la adición de cuñas crea
una distribución de dosis homogénea en el blanco

49. Normalización – donde conectamos una
distribución de dosis con la dosis absoluta...

50. Una administración de dosis compleja en un arco de 90 grados...

51. iii) Otras herramientas de planificación
• Visualizaciones tridimensionales
• Histogramas Dosis Volumen
• Simulación virtual
• Radiografías reconstruidas digitalmente

52. De dos dimensiones a tres
• Introducción de datos en
3D
• Visualización en 3D
• Colocación del haz de
forma no coplanar
• Cálculos de la dosis en 3D
con computadoras
• Nuevas herramientas de
evaluación (DRRs, DVH)

53. Visualización de las isodosis – puede
ser compleja y en 3D

54. Herramientas para exponer la dosis
Histogramas dosis
volumen (DVHs)

55. Histograma dosis volumen

56. Radiografías reconstruidas
digitalmente
• Mejor definición del
blanco
• Darle forma al haz
• Punto de referencia
para el tratamiento (“lo
que la computadora
piensa está ocurriendo
realmente”)

57. Dibujo de los contornos y localización
 simulación virtual

58. … todo esto necesita verificación
• ¿Las dimensiones y los volúmenes concuerdan?
• ¿La orientación se preserva en la transferencia de
imagen? (¡puede ser difícil de distinguir la parte
izquierda y la derecha en un escaneo de cerebro!)
• No olvidar las herramientas rutinarias – reglas de
madera o de plástico pueden “achicarse”

59. Pregunta rápida:
¿Qué ventajas tendría la planificación
del tratamiento en tres dimensiones
sobre los métodos bidimensionales?

60. iv) La planificación como parte de una red
Computadora de planificación
Herramientas de
diagnóstico: escáner CT,
escáner MRI, PET,
SPECT
Contornos
Películas
Sistema
computarizado de
adquisición de datos
del haz
Registro y verificación
Dispositivos para el
tratamiento: MLC, cuña
dinámica, arco, IMRT
Impresora, ploter
Dispositivo de almacenamiento:
cinta, disco
Cortadores de bloques
y compensadores
Sistema de
información
del paciente
Teclado
Pantalla

61. Transferencia de datos y trabajo en
red

62. Proteger la red
de otros
(cortafuego!) y
además permitir
accesos ej. para
diagnósticos
remotos

63. Salidas para el tratamiento y documentación
• Plan de isodosis
• DVH, DRR
• Hoja del tratamiento
• Bloques, MLC
• Compensadores, IMRT
• Verificación de los
datos

64. NBS, apéndice II.31
• Los titulares registrados y los
titulares licenciados deberán
mantener y hacer accesibles,
según se requiera, durante el
período que especifique la
autoridad reguladora (en RT
esto puede ser hasta 30 años)
• Los registros deben incluir:
– una descripción del volumen blanco de
planificación
– la dosis al centro del volumen blanco
de planificación y las dosis máxima y
mínima administradas
– las dosis a otros órganos de interés
– el fraccionamiento de la dosis
– el tiempo total de tratamiento

65. Ejemplos de datos a conservar:
Visualización de las isodosis
1
4
3 2
60 Gy

66. …necesidad de mantener registros
electrónicos
• Se requiere menos espacio
• Potencialmente más fáciles de acceder
• Problemas con el hardware y el software
– ¿Quién aún puede leer discos de 5¼
pulgadas?
– ¿Quién puede acceder a documentos hechos
en WordStar que sólo tienen 10 años?
– ¿Se mantiene no sólo el plan sino además los
datos del haz que se utilizaron para obtener el
plan?

67. Sumario de las herramientas de
planificación
• Haga uso de todas las herramientas de
diagnóstico disponibles para la planificación
• Mejoras dramáticas en la computación
• Nuevas herramientas de evaluación
• Trabajo en red
• Mantenimiento de registros

68. v) Compra de un sistema de
planificación de los tratamientos
• Evaluación de la necesidad
• Solicitud de información
• Demostraciones/presentaciones
• ¿Presupuesto?
• Criterios de selección

69. Consideraciones
• ¿Sistemas existente?
• Técnicas especiales (estereotacticas,
braquiterapia HDR, TBI,…)
• Carga de trabajo, números de terminales de
trabajo
• Necesidad de visualización/evaluación clínica
(DRRs, DVH,…
• Unidades de tratamiento disponibles (MLC,
cuña dinámica, IMRT, …)

70. Hardware típico
• Procesador + memoria + disco duro
• Disquetes, cinta, CD ROM, disco óptico
• Teclado, “ratón”, ‘mando (joystick)’
• Monitor y tarjeta gráfica de alta resolución
• Impresora láser, ploter a color
• Tarjeta de red

71. Software típico
• Entrada de datos físicos incluyendo la braquiterapia
• Utilidad para la entrada de datos de los pacientes
• Gestor de archivos para los expedientes de los pacientes
• Herramientas para los contornos
• Pantalla de video para colocación interactiva del haz
• Cálculo de la dosis
• Visualización de las isodosis
• Impresiones, documentos de archivo y copias de
seguridad

72. Documento de oferta (J van Dyk)
• Objetivos
• Definiciones
• Resumen aspectos
esenciales
• Regulaciones, normas,
código de práctica
• Garantías del vendedor
• Referencias/informaciones
del vendedor
• Compra/pago
• Instalación/aceptación
Especificaciones
• Hardware
• Software
• Interfase/red
• Cálculos/software de
planificación
• Documentación/capacitaci
ón
• Servicio/partes
• Requisitos ambientales:
energía, aire
acondicionado

73. Sumario de la compra
• Evaluar primero las necesidades
• Evaluar los recursos disponibles
(personal, capacitación, equipamiento…)
• Evaluar presupuesto – ¡en curso!

74. Pregunta rápida:
Por favor estime el costo de un sistema
moderno de planificación de los
tratamientos en 3D – incluya la inversión
y los costos que se comprometen.