Radioterapia - Técnicas e Planejamentos

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Introdução à Radioterapia: 
Técnicas e planejamentos. 
Radioterapia Clássica x Moderna 
• Clássica : 
▫ Baseada no cálculo de dose manual 
▫ Paciente representado pelo contorno externo 
▫ Margens grandes no volume do tumor 
▫ Campos delimitados pelos colimadores “sólidos” - campos retangulares 
modificados por blocos não conformatórios. 
▫ Intensidade do feixe ~ constante nos planos transversos 
 
 
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Radioterapia Clássica x Moderna 
• Moderna: 
▫ Totalmente baseada em imagens 3D 
▫ Cálculo por meio de algoritmos computacionais 3D 
▫ Feixes de formas arbitrárias por meio de blocos conformatórios ou 
colimador multi-lâminas 
▫ Margem pequena na região do tumor, dose alta 
▫ Fusão de imagens de várias modalidades (CT, RM, SPECT,PET,US) 
▫ Intensidade modulada nos planos transversos. 
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Fusão de imagens 
Planejamento do tratamento 
• Refere-se a todos os processos e decisões que determinam as 
ações do tratamento. 
 
O planejamento do tratamento e feito e otimizado. 
Em conjunto com um físico, o médico determina o tipo de feixe e a energia 
que será usada. 
Identifica os tecidos sensíveis normais, chamados órgãos em risco e 
especifica o limite de dose para esses órgãos. (Evitar efeitos deletérios ) 
Determina a dose que deve entregue ao volume alvo. 
O Radioterapeuta determina o volume alvo a ser irradiado, baseado em 
exames físicos e modalidades de imagens. 
Processo 
A distribuição de dose deve levar em conta regiões de possíveis 
extensões do tumor. 
A dose nas estruturas normais sensíveis (órgãos em risco) deve ser 
mantida abaixo dos níveis que podem causar danos. 
A forma do volume de alta dose deve conformar com o volume de 
planejamento (PTV) 
A dose no tumor deve ser maior que a dose em qualquer outro volume 
irradiado. 
O gradiente de dose fora do tumor deve ser mínimo 
Objetivos que guiam o 
planejamento 
Definições do volume 
PTV 
ITV 
CTV 
 
GTV 
OAR 
Definições do volume 
Volume Descrição 
Gross Tumor Volume (GTV) Volume de tumor detectável por métodos 
clínicos ou de imagem 
Clinical Target Volume 
(CTV) 
Engloba o GTV e margens que possam conter 
células tumorais 
Internal Target Volume (ITV) Engloba o CTV e margens prevendo a 
movimentação dos órgãos e variações no 
tamanho do CTV. 
Planning Target Volume 
(PTV) 
E margens prevendo as incertezas no 
posicionamento do paciente 
Organ at Risk (OAR) Órgão noramis adjacentes ao volume tumoral 
cuja a sensibilidade a radiação pode afetar 
significantemente o planejamento. 
Sistema de planejamento (TPS) 
Características 
• Permitem a 
visualização das 
curvas de isodose 
sobrepostas a 
anatomia do paciente. 
• Possuem diversos 
algoritmos de 
otimização da 
distribuição da dose. 
• Permitem fazer fusão 
de imagens. 
Informações 
necessárias. 
• Porcentagem de dose 
na profundidade 
• Perfis de dose 
• Fatores de Output 
Convencional (2D) 
 
• Uso de radiografias bidimensionais 
para o planejamento. Geralmente 
as radiografias são feitas num 
simulador. 
 
• Pode ser feito um contorno do 
paciente, normalmente com uso de 
um arame, e visualizar a 
distribuição de dose nesse plano 
com auxílio do TPS. 
 
 
 
Uso de um único campo 
• Usado em casos de tumores superficiais ( até 5cm) ou em casos 
paliativos. 
 
• Critérios para o uso de um único campo: 
▫ Distribuição de dose uniforme no tumor ±5% 
▫ Dose máxima nos tecidos não deve ser maior que 110%. 
 
▫ Estruturas críticas normais no feixe não devem receber doses 
próximas ou acima da sua tolerância. 
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Combinação de Campos - Técnica de Campos 
Paralelos e Opostos 
 Combinação ou composição de campos = irradiação da mesma 
região por mais de um campo com objetivo de melhorar a distribuição 
de dose. 
 2 campos paralelos opostos são angulados de 180º um em relação 
ao outro. 
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 Técnica de Campos Paralelos e Opostos 
• Boa uniformidade na região de ½ espessura do paciente (Diâmetro 
Antero-Posterior – DAP). 
• Irradia as regiões de entrada dos campos com dose >= a do ½ DAP 
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 Técnica de Campos Paralelos e Opostos 
1
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Técnicas Isocêntricas 
• O eixo de rotação do gantry é posicionado no centro do volume de 
tratamento. Qualquer que seja o ângulo de incidência, o raio central 
passa pelo centro do volume. 
F = DFE ou 
SAD 
d 
Isocentro 
1
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Técnicas com Múltiplos Campos 
 Objetivo: 
 Alta dose no tumor e mínima dose nos tecidos adjacentes. 
 
 Estratégias: 
 Usar campos de tamanhos apropriados 
 Usar vários campos 
 Selecionar incidências apropriadas 
 Usar pesos 
 Usar energias apropriadas 
 Usar modificadores do feixe quando necessário 
1
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Exemplo: Próstata 
Técnicas com Múltiplos Campos 
• São dirigidos vários campos com os raios centrais apontando para o 
mesmo ponto (isocentro), que em geral coincide com o centro do 
volume de tratamento. 
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Técnicas com Múltiplos Campos 
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Exemplo de distribuição com filtro em Cunha 
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0 
Conformacional (3D) 
• Totalmente baseado em imagens anatômicas e informações 
tomográficas. 
 
• Campos conformados ao volume de tratamento. 
 
• Possibilidade de uso de campos não coplanares. 
 
• Cálculo da distribuição de dose tridimensional. 
 
• Permite o uso de funções radiobiológicas para análise dos planos 
de tratamento. 
 
• Histograma dose-volume para análise da distribuição de dose. 
 
• Possibilidade de ministrar doses mais altas no volume alvo 
poupando tecidos sadios adjacentes. 
 
 
 
 
• A simulação do tratamento é virtual e dispensa a presença do 
paciente durante o planejamento. 
 
• Planejamento direto: 
 
1 
Os volumes 
são 
desenhados 
nas imagens 
tomográficas. 
2 
São 
definidos a 
quantidade e 
forma dos 
campos de 
radição 
através do 
BEV. 
3 
É feita uma 
simulação 
das 
distribuições 
de dose. 
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O 
planejamento 
é verificado e 
otimizado. 
O Processo de Planejamento 
• Seqüência das etapas do planejamento: 
▫ Segmentação da imagem – é a delimitação das estruturas feita corte a 
corte nas imagens de CT ou RM. 
▫ Posicionamento dos campos – é feito usando a imagem gerada pelo 
programa de planejamento, chamada Beam Eye View (BEV), que é a 
projeção das imagens sobre um plano perpendicular ao raio central do 
campo. 
▫ Otimização do plano – são variados vários parâmetros do tratamento 
como ângulo de incidência, peso, filtro, etc, interativamente, com a 
distribuição de dose calculada e analisada a cada mudança. 
Segmentação 
 As imagens de cada estrutura anatômica de interesse são 
contornadas corte a corte pelo raditerapeuta. 
Posicionamento dos Campos e BEV 
 O BEV é usado para desenhar a forma do campo que deve 
acompanhar o contorno do PTV mantendo uma certa margem para 
garantir que a isodose de 95% englobe todo esse volume. 
A Radiografia Digitalmente Reconstruída 
 É a imagem produzida pelo programa de planejamento a partir 
das informações da tomografia. Usando os dados de densidade 
eletrônica podem ser reconstruídas imagens semelhantes a 
radiografias, projetadas em qualquer plano. Essas imagens são úteis 
para verificação do posicionamento dos campos no momento do 
início do tratamento, pela superposição com imagens de verificação 
feitas no aparelho de tratamento. 
 
A Radiografia Digitalmente Reconstruída 
Campos Coplanares x Campos Não Coplanares 
Histograma de Dose-Volume (DVH) 
 Exemplos de histogramas integrais – esse tipo de histogramasintetiza em um único gráfico : 
 A fração do volume do PTV que recebe dose igual ou maior que 
a dose prescrita. 
 A variação da dose em um volume de interesse. 
 O volume das estruturas que recebem dose acima de um certo 
valor. 
 Essas informações são extremamente úteis durante o processo de 
otimização, no julgamento dos planos e no acúmulo de experiência 
clínica. 
Exemplo DVH 
IMRT ( Intensity-modulated Radiation 
Therapy) 
 
 
• Técnica na qual uma fluência não uniforme é entregue para 
otimizar a composição de dose. 
 
•Requisitivos básicos para implementação do IMRT: 
 O Sistema de planejamento com os algoritmos apropriados. 
 Um meio de realizar o tratamento: algum dispositivo capaz de 
modular a fluência, isto é, variar a fluência com a posição num plano 
perpendicular ao raio central do feixe. 
 
O Planejamento com IMRT 
 Em geral a IMRT utiliza uma combinação de feixes para tratar o volume alvo 
(PTV). Para isso, cada feixe é sub-dividido em “beamlets” ou sub-feixes cujas 
fluências relativas ou pesos serão determinados no planejamento inverso. 
 Planejamento inverso: 
 Determina a intensidade relativa de cada sub-feixe a partir de critérios, 
que são doses relativas nos volumes na área irradiada. 
OAR
1 
OAR
2 
OAR – órgão em risco 
 
Critérios: 
•Dose em OAR1 < 20 Gy 
•Dose em OAR2 < 25 Gy 
•75 < Dose no PTV < 76 Gy 
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PTV 
Planejamento inverso: 
1 
Os volumes 
são 
desenhados 
nas imagens 
tomográficas. 
2 
São definidos 
critérios para 
o 
planejamento. 
A dose 
relativa que 
cada órgão 
em risco 
pode receber. 
3 
O TPS 
determina a 
forma e 
composição 
dos campos 
que 
satisfazem os 
critérios 
estabelecidos. 
4 
O 
planejamento 
é verificado e 
otimizado. 
Métodos de Modulação da Fluência 
 O mais usado em aceleradores lineares é o colimador multi-
lâminas controlado por computador. 
 
 Blocos de transmissão podem ser utilizados quando não se 
dispõe de multi-lâminas e é a técnica mais simples, embora não a 
mais prática. 
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Colimador Multi-lâminas como Modulador 
 Existem duas maneiras de modular a fluência com colimadores 
multi-lâminas: 
 Campos estáticos multi-segmentados também conhecido 
como “step-and-shoot” ou “stop-and-shoot”. 
 Os sub-campos são tratados um de cada vez, o feixe é 
desligado enquanto as lâminas se movem para mudar de sub-
campo. 
 A intensidade do feixes é constante na área irradiada. 
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Colimador Multi-lâminas como Modulador 
 Multi-lâminas dinâmico – sliding window, leaf-shasing, camera-
shutter e sweeping variable gap, 
 Os pares opostos de lâminas se deslocam com o feixe 
ligado, com diferentes velocidades. 
 Intensidade Modulada com terapia rotacional. 
 A fonte é rodada, enquanto as lâminas se movem, com o 
feixe ligado. 
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Campos Estáticos Multi-segmentados ou Step-
And-Shoot 
 A vantagem do step-and-shoot é a simplicidade na implementação. 
 A desvantagem é a instabilidade do feixe quando liga e desliga para 
mudar a posição das folhas (aceleradores com canhão de elétrons com 
grade não tem esse problema). 
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Verificação do Tratamento 
  Comparação de um campo estático com o gerado pelo multi-
lâminas dinâmico. 
 Verificação do mapa de fluência para cada campo a ser utilizado. 
 Verificação do resultado final – comparar a distribuição de dose 
medida no simulador com a calculada. 
 
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IGRT (Image Guided Radiotherapy) 
• Técnica onde imagens são feitas logo antes da entrega da 
fração de dose. 
• Sistemas de imagens radiográficas que monitoram a posição do 
paciente e do volume-alvo. Ou uso de marcadores fiduciais dentro do 
volume ou na superfície do paciente. 
 
 
•Diversos sistemas avaliados comercialmente: 
 
•Sistema on-board kV ou MV (Varian e Elekta) - CBCT 
 
•CT scanner (Siemens) 
 
•Sistema on-line (CyberKnife) 
 
•Sistema on-line (Exactrac) 
IGRT ( Image Guided Radiotherapy) 
Respiratory Gated Radiotherapy 
• Monitoração da respiração do paciente. 
▫ O feixe só é ligado quando o volume-alvo está na posição 
correta. 
▫ O movimento do pulmão pode ser rastreada usando câmeras 
infravermelhas fixadas no teto da sala, que detectam os raios 
refletidos em marcadores fiduciais externos fixados no paciente. 
Além disso dois tubos de raios X embutidos no chão da sala de 
tratamento e duas telas de detectores de silício amorfo fixadas 
no teto fornecem imagens radiográficas para localização antes 
da entrega da dose. 
Sistema de monitoração 
 
 
Exemplo de aquisição 
CBCT: 
 
•Aquisição 360º na 
posição de tratamento 
 
•Reconstrução 
(Retroprojeção filtrada) 
 
•Comparação com o 
planejamento 
 
•Correções no 
posicionamento do 
paciente e na 
localização do volume-
alvo. 
VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) 
• Planejamento é feito igual ao IMRT. 
 
• A fluência dos fótons é modulada enquanto o gantry gira. 
Geralmente é necessário apenas um arco para obter uma 
distribuição de doses comparável a distribuição de dose de 
muitos campos de IMRT. 
▫ Reduz drasticamente o tempo de cada seção de RT. 
Resumo 
• Grandes Margens ao redor do volume alvo 
• Simulação convencional convencional 
• Uso de imagens tomográficas para delinear o volume alvo. 
• Simulação virtual. conformacional 
• Melhora na entrega da dose com a modulação da flûencia dos 
fótons. 
 
IMRT 
• Aquisição de imagens antes da entrega da fração da dose. 
• Permite diminuir margens do planejamento atribuídas aos 
movimentos internos. 
IGRT 
• Possibilidade de modular a fluência dos fótons enquanto o 
gantry rotaciona. VMAT