Nozioni di RADIOTERAPIA per TSRM Università degli Studi di Napoli Federico II

Gamma Knife

un ruolo di maggiore rilievo (“bisturi a raggi gamma”). Nell’ambito delle varie apparecchiature proposte per la radiochirurgia, un ruolo di maggiore rilievo va attribuito al Gamma Knife (“bisturi a raggi gamma”).

Semplificazione dell’irradiazione La sorgente radiante, posta dietro uno scudo d’acciaio, è rappresentata da un voluminoso elmetto metallico, modellato a tronco di sfera, nel quale sono distribuite in cerchi concentrici 201 mine di cobalto radioattivo che emettono raggi gamma. Semplificazione dell’irradiazione

In questo collimatore principale, durante il trattamento, andrà a posizionarsi un elmetto accessorio, contenente collimatori rimovibili di diametri variabili (4, 8, 14 e 18 mm) nel quale è alloggiata la testa del paziente sorretta da un sistema robotizzato di posizionamento (APS) che aggancia il casco stereotassico.

Proprio l’elmetto accessorio servirà da un lato a focalizzare i 201 fasci radianti nel punto endocranico previsto, creando con collimatori differenti campi di distribuzione della dose di diametro diverso, dall’altro a proteggere e schermare le regioni circostanti.

Elmetto collimatore

La durata del trattamento varia mediamente da una a tre ore, in funzione del tipo di patologia e della morfologia della lesione. Gli effetti del trattamento si verificano nel tempo: tutti i pazienti curati con Gamma Knife devono eseguire periodici controlli per valutare l’effettivo arresto della crescita neoplastica.

Le caratteristiche generali delle lesioni trattabili con Gamma Knife sono: -dimensioni inferiori a 2.5-3 cm di diametro. -localizzazione profonda o in vicinanza di strutture cerebrali critiche tale da rendere l’asportazione chirurgica impossibile o gravata da alti rischi di complicanze. -localizzazioni multiple. -fallimento delle altre opzioni terapeutiche (chirurgiche, farmacologiche). -condizioni cliniche generali del paziente che non consentano una anestesia generale.

è una apparecchiatura che, In conclusione: l’unità Gamma Knife è una apparecchiatura che, per i suoi elevati costi gestionali, non è molto diffusa, infatti l’emivita del Co60 è di circa 5 anni e il suo smaltimento è molto costoso e complesso.

Adroterapia

Consiste nell’utilizzo di radiazioni prodotte da ioni pesanti in grado di mirare con estrema precisione l’area da irradiare con rapida caduta della dose nelle aree circostanti. Le indicazioni sono ancora sperimentali ed è necessario rivolgersi ad un centro specializzato. Il rischio di una terapia troppo conformata alla zona bersaglio è che le cellule tumorali che si trovano ai margini, potrebbero non ricevere la dose necessaria ad impedirne la ricrescita, con conseguente aumento della possibilità di una ripresa di malattia a livello locale (recidiva). Sono necessari ulteriori studi per confermare o smentire tale ipotesi.

viene eseguita in due centri, Attualmente in Italia l’adroterapia viene eseguita in due centri, a Pavia e a Catania.

Ciberknife

Il Ciberknife è costituito da un acceleratore lineare, LINAC, compatto, da 6 MeV montato su un braccio robotico mobile e da un software che consente di localizzare e mantenere con precisione il bersaglio durante il trattamento.

L’acceleratore lineare emette raggi X con un dose rate fino a 800 UM/minuto. Il Linac è dotato di 12 collimatori che permettono di ottenere fasci a sezione circolare con diametro da 5 mm a 60 mm. Il braccio robotico utilizzato dal sistema è in grado di muovere l’acceleratore lineare in circa 130 posizioni diverse intorno al paziente. Ciascuna posizione del fascio è a sua volta indirizzabile in 12 direzioni diverse, per un totale di 1500 fasci di irradiazione. L’accuratezza di riposizionamento nello spazio è inferiore a 0,12 mm.

La radiazione è collimata per mezzo di collimatori fissi di tungsteno, in alternativa è possibile utilizzare un unico collimatore a diametro circolare variabile, l’IRIDE, in modo da poter sfruttare diverse aperture per diversi fasci all’interno di uno stesso trattamento, senza dover cambiare collimatore ed eseguendo il miglior piano possibile nel minor tempo possibile. IRIS collimatore ad apertura variabile

LETTO ROBOTIZZATO AXUM L’apparecchiatura Cyberknife utilizza un particolare tipo di lettino: l’AXUM (Anatomic Patient Positioning System) che allinea automaticamente e con accuratezza il paziente mediante un singolo comando remoto. Ciò riduce significativamente i tempi di allineamento del paziente. Durante il trattamento, se il sistema di guida mediante immagini, rileva uno spostamento del paziente (traslazione e/o rotazione) superiore rispetto a quello che il robot corregge automaticamente, AXUM riposiziona il paziente e il trattamento procede senza interruzioni.

In alternativa c’è un altro tipo di lettino di trattamento robotico: Robocouch. Possiede 6 gradi di libertà, consente un rapido set-up, un preciso allineamento del paziente e, se abbinato con l’opzione Seated load, permette di caricare il paziente dalla posizione eretta.

SISTEMA DI GUIDA MEDIANTE IMMAGINI Il sistema di guida mediante immagini del Cyberknife, consente di individuare la posizione del bersaglio durante l’intero trattamento, prendendo direttamente come riferimento l’anatomia del paziente. Esso è costituito da due tubi radiogeni che producono raggi X diagnostici e due relativi rilevatori a silicio amorfo.

Vengono prodotte, durante il trattamento, delle coppie di radiografie che mostrano l’anatomia del paziente e consentono al sistema di individuare gli spostamenti del bersaglio grazie al confronto di queste immagini con quelle ricostruite digitalmente dalla TC del paziente (DRR).

Il sistema invia al robot le eventuali correzioni da applicare alle diverse direzioni del fascio per compensare gli eventuali spostamenti del bersaglio. Grazie al confronto di immagini il sistema Cyberknife è in grado di individuare la posizione esatta del bersaglio da trattare. Non vi è pertanto necessità di casco strereotassico o di un body frame per fissare il paziente, né prima né durante il trattamento, poiché il robot, guidato dalle immagini, corregge la direzione del fascio di radiazioni per compensare gli eventuali spostamenti del bersaglio.

Oltre al maggior confort per il paziente, uno dei grandi vantaggi è quello di poter effettuare sia trattamenti in frazione singola, sia in regime di ipofrazionamento, qualora importanti strutture critiche impongano limiti sulla dose per frazione, senza perdere in accuratezza.

Il Cyberknife rappresenta un notevole TRACKING DINAMICO Il Cyberknife rappresenta un notevole passo avanti nell’accuratezza del trattamento per un’altra sua prerogativa: la PRECISIONE. Grazie al Sistema Respiratorio Synchrony, esso è in grado di individuare e seguire in tempo reale la posizione della lesione e di sincronizzare il movimento del fascio di trattamento con il movimento del bersaglio dovuto alla respirazione, durante l’intero ciclo respiratorio.

Questa è una prerogativa unica del robot e non solo rende i trattamenti molto più confortevoli per il paziente, che respira liberamente, ma anche più sicuri, veloci e soprattutto più accurati. Le tecniche generalmente utilizzate per il trattamento radioterapico di lesioni mobili sono il “gating” e il “breath holding”

Nel primo caso il paziente viene educato a respirare il più possibile in maniera costante e ripetibile. Il LINAC rimane immobile ed il fascio è direttamente acceso e spento a seconda che la lesione, di solito polmonare o pancreatica, che si muove con il respiro, si trovi o meno nel campo d’azione del fascio stesso.

mentre la lesione è ferma, il LINAC eroga il fascio di trattamento. Nel secondo caso il paziente viene educato a trattenere il respiro in un certo punto del ciclo respiratorio e mentre la lesione è ferma, il LINAC eroga il fascio di trattamento. Il Sistema Synchrony del Cyberknife non richiede nessun controllo del respiro da parte del paziente perché è il robot che si occupa di inseguire il bersaglio.

Esso usa una combinazione di fiducials e di LED. I fiducials sono piccoli indicatori di metallo, di solito in oro, impiantati chirurgicamente nel paziente. Una volta che questi sono stati posizionati, sono localizzati tramite esame TC ed il sistema di “guida mediante immagini” è programmato con la loro posizione.

I LED luminescenti sono invece applicati sulla pelle dei pazienti. Gli indicatori sono disposti solitamente sull’addome e sul torace del paziente, in modo da riflettere il movimento interno del diaframma. In un trattamento per neoplasia polmonare, vengono impiantati chirurgicamente dei fiducial interni nel torace e, sull’addome del paziente, viene disposta una maglia con dei LED che fungono da indicatori.

Il sistema Synchrony acquisisce le immagini dei fiducials interni e La lesione polmonare si muove continuamente per il movimento respitario involontario del paziente . Il sistema Synchrony acquisisce le immagini dei fiducials interni e rileva la loro posizione tramite i LED disposti sull’addome. La posizione di questi indicatori viene rilevata da alcune telecamere poste sul soffitto della sala di trattamento. In base al colore dei LED, il software impartisce l’ordine all’acceleratore di erogazione.

LED del Sistema Synchrony Sistema di Synchrony LED del Sistema Synchrony

Brachiterapia

è una forma peculiare di radioterapia in cui la sorgente radioattiva La brachiterapia, conosciuta anche come radioterapia interna o curiterapia, è una forma peculiare di radioterapia in cui la sorgente radioattiva è collocata all’interno del corpo o in prossimità della zona da trattare. Il termine brachiterapia deriva dal greco brachys, ossia “a breve distanza”, ad indicare che le sorgenti radioattive sono posizionate proprio vicino la massa neoplastica in modo da: consentire la massima erogazione di dose nella zona di interesse preservare il più possibile gli organi sani limitrofi.

La brachiterapia può essere utilizzata da sola o in combinazione con altre terapie, come la chirurgia, la radioterapia esterna e la chemioterapia. I tipi di brachiterapia possono essere definiti in base a: collocazione delle sorgenti di radiazioni nell’area di destinazione del trattamento tasso o ‘intensità’ della dose di irradiazioni diretta al tumore durata di tale dose.

I tipi principali di trattamento brachiterapico in termini di posizionamento della sorgente radioattiva sono interstiziale e da contatto. Nella brachiterapia interstiziale, le sorgenti sono poste chirurgicamente nel sito interessato. Nella brachiterapia a contatto il posizionamento della sorgente di radiazione avviene in uno spazio accanto al tessuto bersaglio.

Questo spazio può essere: una cavità del corpo ( brachiterapia endocavitaria), come cervice, utero e vagina un lume (brachiterapia endoluminale) come trachea o esofago il tessuto da trattare ( brachiterapia di superficie) come la cute nei vasi sanguigni (brachiterapia endovascolare) come il trattamento della coronaria ristesosi in-stent che, come metodica, è stata presa in considerazione per la stenosi dei vasi periferici e per il trattamento della fibrillazione atriale.

Il trattamento endocavitario è sempre temporaneo, di breve durata, mente il trattamento interstiziale può essere sia temporaneo che permanente. Con l’utilizzo di posizionamenti meno frequenti, quali quelli di superficie, endoluminali, intraoperativi e endovascolari, possono essere utilizzate sia le sorgenti gamma che quelle beta.

Dosaggio Il dosaggio in brachiterapia si riferisce al livello o ‘intensità’ con cui la radiazione viene rilasciata al tessuto circostante ed è espresso in Gray/ora (Gy/h). La brachiterapia a basso dosaggio (LDR: low dose rate) comporta l’impianto di sorgenti che emettono radiazioni comprese in un intervallo che va da 0,4 a 2 Gy/h (generalmente da 40 a 80 cGy/h). Ciò rende la metodica sicura per l’utilizzo di impianti permanenti. La brachiterapia LDR è comunemente usata per i tumori della cavità orale, dell’orofaringe e per il cancro della prostata.

La brachiterapia a medio dosaggio (MDR: medium dose rate) è caratterizzata da un range compreso tra i 2 Gy/h e i 12 Gy/h. La MDR non è usata comunemente. Nei pochi casi in cui è stata utilizzata, i risultati del trattamento sono stati più scarsi rispetto ai trattamenti LDR o HDR. La brachiterapia ad alto dosaggio (HDR: high density rate) si ha quando l’erogazione della dose supera i 12 Gy/h. Le applicazioni più comuni riguardano i tumori della cervice, dell’esofago, dei polmoni, della mammella e della prostata.

La brachiterapia a dosaggio di pulsazioni (PDR: pulsed-dose rate) comporta l’uso di brevi impulsi di radiazione HDR, di solito una volta ogni ora, per simulare il tasso globale e l’efficacia del trattamento LDR. Siti tumorali tipici trattati con la brachiterapia PDR sono quelli ginecologici e i tumori della testa e del collo. La motivazione per lo sviluppo della brachiterapia PDR, inizialmente proposta nel 1991, è stata quella di sfruttare i vantaggi ottenuti grazie alla tecnologia afterloading con controllo computerizzato a distanza.

La tecnica PDR ha una serie di vantaggi: il paziente è libero dalle radiazioni generalmente per 50 minuti ogni ora la clinica ha bisogno di un inventario di sorgenti più piccolo il controllo del computer nel passaggio della sorgente attraverso il tumore permette di ottimizzare la dose è una metodica facile da modificare in base al tempo di decadimento della fonte ( ad esempio passare da 5 minuti di impulsi ogni ora a 6 minuti ogni ora), mantenendo la durata globale del trattamento fissa.

Il posizionamento delle sorgenti di radiazioni nella zona di destinazione può essere temporaneo o permanente. La brachiterapia temporanea comporta il posizionamento di sorgenti di radiazioni per una durata fissa (di solito un certo numero di minuti o ore) prima che le sorgenti siano ritirate. La durata del trattamento specifico dipenderà da molti fattori tra cui il rateo di dose e il tipo, le dimensioni e la localizzazione del tumore. Nella brachiterapia LDR e PDR la sorgente rimane attiva fino a 24 ore prima di essere ritirata, mentre nella brachiterapia HDR questo tempo ammonta di solito a pochi minuti.

L’afterloader controlla il posizionamento della sorgente radioattiva rispetto al tumore, definisce quanto tempo la sorgente deve rimanere in un dato punto, creando la “forma” della dose da consegnare in modo da seguire il piano predefinito. La brachiterapia permanente, nota anche come impianto di semi, prevede il posizionamento di piccoli semi LDR radioattivi (circa le dimensioni di un chicco di riso) nel tumore o nel sito di trattamento.

Oltre ad un periodo di alcune settimane o mesi, Questi semi verranno lasciati in loco permanentemente fino al loro graduale decadimento. Oltre ad un periodo di alcune settimane o mesi, il livello delle radiazioni emesse dalle fonti si ridurrà quasi a zero. I semi inattivi rimarranno quindi nel sito di trattamento senza alcun effetto aggiuntivo.

Sorgenti radioattive Le più comuni sorgenti sono il Cobalto-60, il Celsio- 137, l’Iridio-192, lo Iodio-125, il Palladio-103 e lo Stronzio-90/Ittrio-90. Le meno comuni sono l’ Oro-198, il Rutenio-106 e il Californio-252. Le sorgenti sono disponibili in diverse forme (aghi, tubi, semi, fili, pellet) ma sono generalmente usate come sorgenti sigillate. Sono doppiamente incapsulate, in modo da ottenere un’adeguata schermatura conto le radiazioni alfa e beta emesse e in modo da evitare la fuoriuscita di materiale radioattivo. Il Cesio-137 è disponibile in diverse forme, come aghi, tubi e pellet.

L’Iridio-192 è disponibile in forma di fili e il core radioattivo è costituito da una lega di iridio-platino con una guaina esterna di 0.1 mm di spessore di platino. Questa sorgente si può trovare anche sottoforma di semi, sempre doppiamente incapsulata con una guaina di acciaio inossidabile e con dei “fili” di nylon. La brachiterapia HDR prevede spesso l’utilizzo dell’Iridio-192 con un’attività solita di 370 GBq ( 10 Ci). Lo iodio-125, il Palladio-103 e l’Oro-198 sono disponibili solo come semi. Le sorgenti di Cobalto-60 si ritrovano come pellet e hanno di solito un’attività di 18.5 GBq (0.5 Ci) per grumo.

Radionuclid i Tipo Half-life Energie Cesio-137 (137Cs) γ-ray 30.17 years 0.662 MeV Cobalto-60 (60Co) γ-rays 5.26 years 1.17, 1.33 MeV Iridio-192 (192Ir) 74.0 days 0.38 MeV (mean) Iodio-125 (125I) X-rays 59.6 days 27.4, 31.4 and 35.5 keV Palladio-103 (103Pd) X-ray 17.0 days 21 keV (mean) Rutenio-106 (106Ru) β- particelle 1.02 years 3.54 MeV

Classificazione TNM

Per qualsiasi tipo di tumore esistono quattro stadi (a cui va aggiunto lo stadio 0 in cui si ha un carcinoma in situ), indicati con numeri da 1 a 4, in ordine crescente di gravità. Tale divisione, a partire dalla classificazione TNM, varia a seconda della sede del tumore primario (ad esempio il T2N0M0 fa parte del secondo stadio nel tumore al seno e del primo nel tumore polmonare), ma in genere le differenze non sono molto significative.

Il parametro T può essere 1, 2, 3, 4 a seconda della sua grandezza (1 piccola, 4 grande). Può inoltre essere "is" ovvero "in situ". Il T4 in genere è tale non solo per la dimensione, ma anche per l'infiltrazione di organi vitali adiacenti (pericardio, esofago, trachea, ecc.). Il parametro N indica lo stato dei linfonodi vicini al tumore, se è 0 sono del tutto indenni, altrimenti può valere 1, 2, 3 con gravità via via crescente. Il parametro M indica la presenza di metastasi a distanza, esso può valere solo 0 (nessuna metastasi) o 1 (presenza di metastasi).

Un parametro rappresentato da una “X" (ad esempio, T2N1Mx) indica che non si conosce l'esatta estensione a distanza della malattia per il quale sono necessari ulteriori esami di approfondimento (ecografia, radiografia del torace, TAC, RMN, scintigrafia ossea total-body etc.). Il parametro G indica il grado di aggressività del tumore o grado di differenziazione cellulare della neoplasia (grading) e va da 1 a 4. La conoscenza dello stadio della malattia è importante per fornire al paziente delle cure il più possibile appropriate, oltre che per formulare una probabile prognosi. Nello stadio 0 le percentuali di guarigione sono praticamente del 100%.

Gli stadi I e II sono considerati  in ogni caso iniziali e la prognosi è, nella maggioranza dei casi, fausta (soprattutto se non vi è coinvolgimento linfonodale). Gli stadi III e IV sono invece considerati avanzati e la prognosi è spesso infausta. In presenza di un tumore avanzato, soprattutto se metastatico, si ricorre sovente a delle cure palliative, finalizzate cioè a limitare i sintomi e il dolore nel paziente, ma senza l'ambizione di guarirlo. Per maggiore correttezza, dal momento che non c'è la certezza di assenza di metastasi nel caso in cui ci sia stato un coinvolgimento linfonodale, molti medici utilizzano "MX". Se un tumore viene classificato come T3N1M0 e dopo qualche tempo compare una recidiva locale,  la sigla non viene cambiata; invece se a distanza di tempo si formano metastasi a distanza la sigla diventa T3N1M1.

PROTOCOLLI DI TRATTAMENTO

Il ruolo del TSRM in Radioterapia

Il trattamento radioterapico I protagonisti Medico Radioterapista Esperto in Fisica Medica TSRM Paziente

Compiti e responsabilità del medico radioterapista Selezione dei pazienti Inserimento della RT in una strategia globale di trattamento del paziente oncologico Individuazione del bersaglio o dei bersagli Prescrizione della dose e del frazionamento Approvazione della tecnica di irradiazione Controllo medico del paziente durante il trattamento Follow-up del paziente

Compiti e responsabilità dell’ Esperto in Fisica Medica Controllo fisico-dosimetrico delle apparecchiature e delle sorgenti (CDQ) Dosimetria dei fasci e delle sorgenti Indicazione e ottimizzazione della tecnica di irradiazione Treatment planning Dosimetria in vivo

Compiti e responsabilità del TSRM Collaborazione con il Radioterapista nelle procedure di simulazione e di centratura Predisposizione di blocchi, sagome, filtri,ecc. Esecuzione delle singole sessioni di RT esterna Predisposizione tecnica dei trattamenti di brachiterapia e collaborazione con il Radioterapista nella loro esecuzione Gestione del registro di carico/scarico delle sorgenti Registrazione dei “dati di irradiazione” nella RT esterna e nella brachiterapia

Collaborazioni possibili del TSRM con l’ Esperto in Fisica Medica “Commissioning” delle apparecchiature e delle sorgenti Controllo di qualità Dosimetria dei fasci e delle sorgenti Treatment planning Dosimetria in vivo

La protezione del paziente in RT Si applicano i principi fondamentali della radioprotezione:  Giustificazione  Radioterapista & Ottimizzazione  RT - EFM - TSRM

L’ottimizzazione in Radioterapia “Programmare individualmente l’esposizione di volumi bersaglio, tenendo conto che le dosi a volumi e tessuti non bersaglio devono essere le più basse ragionevolmente ottenibili e compatibili con il fine radioterapeutico perseguito con l’esposizione” Direttiva Euratom 97/43 del 30.06.1997 - art. 4 D.Lgs. 187/2000 - art. 4, comma 3

“Strumenti” per l’ottimizzazione di un trattamento radioterapico Tecniche di imaging Sorgenti radiogene e tecniche di irradiazione Strumentazione dosimetrica Sistemi computerizzati di treatment-planning 3D Dosimetria in vivo Real-time portal imaging

FORMAZIONE (D.L. 187/2000 - art. 7 - 10) Il personale che opera in ambiti professionali direttamente connessi con l’esposizione medica deve seguire corsi di formazione con periodicità quinquennale L’organizzazione della formazione continua può essere affidata dalle autorità regionali alle associazioni e alle società scientifiche accreditate

Controlli giornalieri

Dispositivi ottici di avvertimento e segnalazione

Verificare il buon funzionamento dei seguenti dispositivi:  Spie verdi/rosse interno bunker          Spia rossa : irradiazione in corso          Spia verde : macchina pronta  Spie verdi/rosse esterno porta bunker            Spia rossa : irradiazione in corso          Spia verde : macchina pronta

Sicurezze elettriche e meccaniche

Verificare il buon funzionamento dei seguenti dispositivi:  Contatti elettrici porta accesso al bunker

Durante l’irradiazione, aprire una delle porte del bunker, verificando l’effettivo arresto dell’emissione dei raggi.

Sistemi di sorveglianza del paziente

Verificare il buon funzionamento dei seguenti dispositivi: Interfono Telecamere a circuito chiuso

Verifica dei laser di centratura (procedura semplificata)

Scopo del controllo è una rapida verifica che i laser di centratura indichino correttamente la posizione dell’isocentro. Alla procedura standard, eseguita con frequenza bisettimanale, viene affiancata questa procedura semplificata, che viene eseguita ogni giorno dai TSRM, all’accensione dell’apparecchiatura.

Procedura 1. Con l’apparecchiatura in posizione di riferimento portare il tavolo alla DNT (100 cm) ed impostare il campo di massima apertura con collimatori a 0°. 2. Verificare che : a. i laser laterali orizzontali seguano la superficie del lettino; b. i laser laterali verticali seguano la linea trasversale della croce di campo; c. il laser sagittale coincida con la linea sagittale della croce di campo.