protecciÓn radiolÓgica en radioterapia

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OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA

Parte 10

Buenas Prácticas incluyendo Protección Radiológica en EBT

Conferencia 2: Dosimetría

IAEAParte 10. Buenas prácticas / Conferencia 2. Dosimetría 2

Dosis en radioterapia

• Es el agente terapéutico• Es alta - radioterapia significa administrar en

el blanco la mayor dosis posible • Implica algún riesgo de complicaciones

severas• Debe administrarse de manera muy exacta


Exactitud de la dosis requerida

• Depende de la pendiente de la curva dosis-respuesta

• La diferencia de un 5% en la dosis implica un 15 % de diferencia en la probabilidad de control del tumor para los pacientes de cabeza y cuello - esto es clínicamente detectable


Administración de la dosis dentro de un +/-5%

Fuentes de incertidumbre:• Calibración/dosimetría absoluta

• Dosimetría relativa (% dosis en profundidad, perfiles, factores de salida)

• Planificación del tratamiento (incertidumbre estimada del orden de un +/- 2%)

• Desempeño de la máquina en el día (+/- 2%)

• Colocación y movimiento del paciente (+/- 3%)

No hay mucho margen para el error en la dosimetría.


Objetivos

• Entender los principios de la calibración del haz

• Apreciar los objetivos de la dosimetría clínica

• Identificar los métodos para la verificación de la dosis in vivo en pacientes que reciben radioterapia con haz externo


Contenido

1. Calibración

2. Dosimetría clínica– Adquisición de datos del haz

– Mediciones en maniquí

– Dosimetría “In vivo”

3. Auditorías externas


Dosimetría absoluta y relativa

La dosimetría absoluta es una técnica que produce información directamente de la dosis absorbida en Gy. Esta medición dosimétrica absoluta es también calificada como calibración. Todas las mediciones posteriores son referenciadas a esta geometría estándar, es decir la realización de la dosimetría relativa. En general no se requieren factores en la dosimetría relativa puesto que esta es sólo la comparación de las lecturas de dos dosímetros, uno de ellos estando en condiciones de referencia.


1. Calibración

• Determinar la dosis absoluta en Gy en un punto de referencia en el haz

• Determinar el haz en el tiempo o el número de unidades monitor requerido para administrar una dosis

• Muy importante – si esto está mal, todo estará mal

• En el marco de las NBS es parte de la optimización de la exposición médica


Optimización de la protección en la exposición terapéutica

NBS Apéndice II.18. “Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que:

(a) la exposición del tejido normal durante las sesiones de radioterapia se reduzca al valor más bajo que pueda razonablemente alcanzarse y sea compatible con la administración de la dosis requerida al volumen blanco de planificación, y se utilicen blindajes protectores de órganos cuando sea factible y procedente; ...

(e) se informe de los posibles riesgos a los pacientes.”


Nota importante sobre optimización

1. La dosis sólo al tejido normal deberá mantenerse tan baja como razonablemente se pueda conseguir

2. En la práctica, la dosis al blanco en radioterapia radical deberá ser tan alta como sea posible para maximizar las probabilidades de control del tumor

• Los dos requisitos pueden verse a veces como incompatibles – la clave está en el término “razonablemente”

• Lo que es “razonable” es una decisión que el paciente y el clínico deben tomar


Nota importante

1. La dosis sólo al tejido normal deberá mantenerse tan baja como razonablemente se pueda conseguir

2. La dosis al blanco en radioterapia radical deberá ser tan alta como sea posible para maximizar las probabilidades de control del tumor

• En la práctica, el segundo objetivo tiene prioridad en tratamientos radicales – si el tumor no puede controlarse, no hay muchos motivos para proteger el tejido normal….

• Aún así uno tiene que proteger el tejido normal tanto como sea posible…


Los errores de calibración son un contribuyente importante a los accidentes en EBT

Calibración de haces• Los accidentes debido a errores en la determinación

de la tasa de dosis fueron la causa de la sobredosis de 115, 207, 426 pacientes…. en un 60 %

• Han ocurrido otros accidentes, relacionados con errores de interpretación de un certificado de calibración, de un valor de presión reportado para una corrección, un cambio de físico médico con una transferencia de información pobre; el uso erróneo de una cámara de ionización plano-paralela


Accidentes debido a errores de calibración

Factores contribuyentes a los accidentes• Falta de comprensión de la calibración del

haz, certificados, factores de conversión e instrumentos dosimétricos…. falta de capacitación y experticia en la física de la radioterapia

• Falta de la determinación redundante e independiente de la dosis absorbida (errores que no se detectaron)

• Falta de procedimientos formales de comunicación y de cambio del personal


Accidentes debido a errores de calibración

Factores contribuyentes a los accidentes

• En uno de los casos, no se realizó verificación del haz en 22 meses; el físico médico se dedicó a un nuevo acelerador e “ignoró” la unidad de Co-60 (Hubo falta de la revisión de las necesidades del personal cuando se instaló el nuevo acelerador)


NBS apéndice II.19.

“Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que:

a) la calibración de las fuentes utilizadas para las exposiciones médicas sea trazable a un laboratorio de calibración dosimétrica; …”


La Red de LSCD de la OIEA/OMS


Trazabilidad de la calibración


Trazabilidad

Estrategia nacional• Frecuencia establecida por la Autoridad

Reguladora• Si no hay Laboratorio de Calibración

Dosimétrica en el país, la estrategia nacional deberá incluir coordinaciones institucionales para facilitar la rápida importación/exportación y coordinaciones adicionales entre algunos países

• Redundancia en la calibración de nuevas fuentes y haces



“Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que: ...

(b) el equipo de radioterapia se calibre en función de la calidad de la radiación o de la energía así como en función de la dosis absorbida o de la tasa de dosis absorbida a una distancia predeterminada en condiciones específicas, por ejemplo, con arreglo a las recomendaciones formuladas en el Vol. N° 277 de la Colección de Informes Técnicos del OIEA;

…”


Calibración

• Determinación de la dosis en un punto de referencia - correlación del tiempo de tratamiento o las “unidades monitor” con la dosis absoluta

• Se requiere dosimetría absoluta:

• Const. tiene que ser bien conocida y es básica: – Calorimetría– Ionometría W/e– Dosimetría química g

Dosis = const × Señal del detector


Protocolos de calibración

• La calibración es un proceso complejo que requiere de un experto en física médica de la oncología

• Hay muchos protocolos que pueden proporcionar orientación– Internacionales (ej. OIEA TRS 277 o TRS 398)

– Nacionales (usualmente desarrollados por las asociaciones nacionales de física médica) – ej. AAPM TG 21, AAPM TG 51, DIN 68, ...



• Es esencial seguir UN protocolo

• Es esencial seguir el protocolo al pie de la letra - no hay margen para el error...


Hay formularios disponibles

• Muy útiles para orientarse

• Disponibles en la mayoría de los protocolos

• Aquí se muestra el del OIEA TRS 398



• Ha existido un desarrollo a partir de los protocolos basados en calibraciones en aire en laboratorios nacionales de calibración utilizando la KERMA en aire o exposición hacia la calibración en términos de dosis absorbida en agua…

• Este desarrollo ha ocurrido en paralelo en el OIEA y en muchas asociaciones nacionales (ej. AAPM)


Movimiento a la calibración en dosis absorbida en agua

• Implica mejorar las capacidades de los laboratorios nacionales de calibración

• Lo mismo ocurrió en EEUU cambiando del AAPM TG21 (1983) al AAPM TG51 (2000)


¿Cuál protocolo usar?

• Depende de cómo la cámara de calibración ha sido calibrada en el laboratorio de calibración. Si uno tiene un factor de calibración en KERMA en aire (NK) o un factor de exposición (NX), el TRS-398 no puede utilizarse…

• Si además el factor de dosis en el agua (NDw) puede ser proporcionado por el laboratorio, entonces el TRS-398 puede utilizarse.


Ventajas de la calibración en dosis absorbida

• Más fácil para el usuario

• Se requieren menos factores

• Se obtiene NDw directamente – sólo se hace la conversión para la calidad del haz que se requiere

La vía exposición/ KERMA


Una nota sobre la calibración

• El proceso excede el alcance del presente curso

• La calibración es un proceso muy importante

• La calibración (en particular utilizando el formalismo exposición/KERMA) es complejo (>10 factores)

• Siempre deberá chequearse por una persona independiente


Una segunda nota: La calibración puede vincular la dosis absoluta a una variedad de condiciones de referencia diferentes

Es esencial conocer cuales son sus condiciones de referencia. (Ellas típicamente se vinculan al sistema de planificación de los tratamientos en uso)



“Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que: ...

(e) las calibraciones se efectúen en el momento de poner en servicio un aparato, tras toda operación de mantenimiento que pueda tener efectos en la dosimetría, y a intervalos aprobados por la autoridad reguladora.”

El intervalo máximo en la práctica para la re-calibración es de 1 año – a menos que exista algún indicio de problemas


Dosimetría absoluta

• Puede hacerse en principio utilizando calorimetría, dosimetría química o cámaras de ionización

• Para la práctica de la radioterapia todos los protocolos están basados en cámaras de ionización

Cámara tipo Farmer


Herramientas necesarias para la calibración

Cámara de ionización tipo Farmer – volumen de aire 0.6 cc para fotones y electrones de alta energía


Cámara plano-paralela

Se requiere para electrones de baja energía (< 5 MeV) y recomendada para electrones con energía menor de 10 MeV debido a la inclinación de los gradientes de las dosis

Cámara PTW Markus


Cámara plano-paralela

Adaptada de Kron en VanDyk 1999

2mm


La lectura de la cámara de ionización requiere de corrección por:

• Presión del aire: requiere de un barómetro exacto para los propósitos de la calibración– Un error de 10 mBar dará un error de un 1 %

en la calibración

• Temperatura: termómetro exacto– Un error de 3 grados centígrados dará un

error de un 1 % en la calibración


Registros de calibración

NBS apéndice II.32. “Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán mantener y hacer accesibles, según se requiera, los resultados de las calibraciones y las comprobaciones periódicas de los parámetros significativos, físicos y clínicos, seleccionados en los tratamientos.”


2. Dosimetría clínica

En el contexto de las NBS, la dosimetría tiene dos componentes:

1. La medición de la dosis (tratada en la presente conferencia) y

2. La planificación de la dosis que se aborda más exhaustivamente en la cuarta conferencia de la parte 10


Hay objetivos múltiples para las mediciones de dosis en la práctica de la radioterapia


Rol de las mediciones de la dosis clínica en la radioterapia

• Recogida de datos para la planificación del tratamiento en general

• Recogida de datos para pacientes individuales

• Verificación de la dosis


Dosimetría clínica

NBS apéndice II.20. “Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que se determinen y se documenten los siguientes puntos: ...

b) por cada paciente tratado con equipo radioterápico de haz externo, las dosis absorbidas máximas y mínimas al volumen blanco de planificación juntamente con la dosis absorbida a un punto significativo como, por ejemplo, el centro del volumen blanco de planificación, más la dosis a otros puntos significativos seleccionados por el facultativo médico que prescriba el tratamiento; …”


En la práctica de la radioterapia

Esto significa que se requieren mediciones de dosis para:

• la determinación de la dosis por el tratamiento de pacientes individuales

• Información de entrada para los sistemas de planificación de los tratamientos


Mediciones de la dosis para pacientes individuales

• Dosimetría In vivo

• Determinación del rendimiento para bloqueadores de electrones o compensadores

• Evaluación de la distribución de la dosis en tratamientos complejos (ej IMRT)


La dosimetría como parte de la puesta en servicio del equipo

• En el pasado esto ha sido más la determinación de una dosis desconocida que la verificación. Sin embargo actualmente la mayoría de los parámetros del haz están dentro de especificaciones estrictas y conocidas antes de la puesta en servicio.

• La puesta en servicio afecta:– Las unidades del tratamiento

– La planificación del tratamiento


Puesta en servicio de las unidades de tratamiento

• Aspectos:– Seguridad– Verificación de que se cumplen

las especificaciones– Otros aspectos que se

requieren para la planificación

• Hay disponibles muchos protocolos y guías

• Se hace usualmente usando maniquíes de agua y maniquíes en forma de láminas

• Un compromiso de tiempo importante – sin embargo el acceso usualmente no es un problema


Herramientas para la puesta en servicio

• Principalmente el maniquí de agua rastreador

• Determina todas las propiedades de todos los haces de radiación– Dosis en profundidad, TPR

– Perfiles

– Cuñas

– Bloques


Maniquíes

• En radioterapia el término“maniquí” se usa para describirun material y una estructura quemodelan la absorción de la radiación y las propiedades dispersoras del tejido humano de interés.

• Hay disponibles muchos maniquíes diferentes para una variedad de propósitos para la dosimetría en radioterapia. Los maniquíes son una parte esencial en el proceso dosimétrico.


Puesta en servicio de la planificación de los tratamientos

• Componentes no relacionados con la dosis

• Cálculos de la dosis por fotones

• Cálculos de la dosis por electrones

• Braquiterapia

• Transferencia de datos

• Procedimientos especiales

Compare la conferencia 4 en la presente parte 10


Exactitud dosimétrica típica requerida (ejemplos)

• Eje central de campos cuadrados: 1%

• Penumbra con MLC: 3%

• Haz exterior en campos con cuñas: 5%

• Región de equilibrio: 30%

• No homogeneidad 3D en el eje central: 5%

De AAPM TG53


Exactitud típica requerida (ejemplos)

• Eje central de campos cuadrados: 1%

• Penumbra con MLC : 3%

• Haz exterior en campos con cuñas: 5%

• Región de equilibrio: 30%

• Inhomogeneidades 3D en el eje central: 5%

• La exactitud requerida depende de la situación y el propósito

• La incertidumbre tiene dos componentes: la incertidumbre de la dosis y la incertidumbre de la localización espacial


Requisitos para la dosimetría

• La exactitud requerida depende de la situación y el propósito

• La incertidumbre tiene dos componentes: la incertidumbre de la dosis y la incertidumbre de la localización espacial


La dosimetría clínica no es sólo aplicable al tumor

NBS apéndice II.20. “Los titulares registrados y los titulares licenciados deberán velar por que se determinen y se documenten los siguientes puntos: ...

(e) en todo tratamiento radioterápico, las dosis absorbidas a los órganos de interés ….”


Mediciones de las dosis en maniquíes

• Los maniquíes imitan propiedades radiológicas de los pacientes

• Complejidad diferente– Desde láminas de material

equivalente a tejido

– Hasta maniquíes antropomorfos


Ejemplos de maniquíes

Maniquí en forma de láminas para la consistencia de las mediciones

Maniquí antropomorfo de cabeza

Maniquí pequeño de agua para la calibración

Maniquí de verificación de IMRT


Los maniquíes están disponibles para imitar todos los aspectos de los pacientes y todos los tipos de pacientes

Ejemplo: Maniquí pediátrico y escaneos en CT del maniquí


…pero ningún maniquí lo imita todo

• Por tanto uno debe estar conciente de las limitaciones de cada material y de cada maniquí

• Esto significa también que otros materiales (frecuentemente más baratos) pueden utilizarse para probar una propiedad particular del haz de radiación.


Dosimetría clínica

NBS apéndice II.21.: “En caso de tratamiento radioterápico, los titulares registrados y los titulares licencia dos deberán velar por que, en la medida conseguible gracias a una buena práctica clínica y al funcionamiento optimizado del equipo:

(a) se administre al volumen blanco de planificación la dosis absorbida prescrita, con la calidad de haz prescrita;

(b) se reduzcan al mínimo las dosis a los demás tejidos y órganos.


Minimización de la dosis al tejido normal

• Optimización de la dirección del haz

• “Darle forma” al haz usando bloqueos o MLC

• Terapia conformada = conforma una altas dosis alrededor de la región del blanco


Optimización de la dirección del haz

Evitar estructuras importantes - Ej.

– La columna vertebral en un tratamiento de cáncer de pulmón

– El pulmón en una radioterapia de mama


Bloqueos para evitar el pulmón

Puede personalizarse o prefabricarse


Blindaje personalizado

Depende del enfoque y la calidad de la radiación

Blindajes de ojos para haces de radiación

superficial

Colimador multi-láminas para fotones de muy alta energía


Blindajes de órganos específicos

• Blindaje escrotal para tratamientos con fotones de energía de los megavoltaje

• Apropiado para la radiación dispersa no para el haz primario


Verificación de la dosis para pacientes individuales

• Cada paciente es diferente• Cada tratamiento (radical) es diferente

– Verificación de rutina de campos sencillos, ej. factores de campo de electrones, factores compensadores

– Ahora ha aumentado la verificación de la distribución completa de dosis 3D para tratamientos complejos, ej. IMRT, braquiterapia HDR


Dosimetría para procedimientos especiales

• Difícil de modelar en la planificación del tratamiento– Geometría inusual

– No están disponibles buenos datos del paciente

– De ocurrencia rara

• Ejemplos:– La mayoría de los tratamientos en braquiterapia

– Irradiación total del cuerpo (TBI)

– Irradiación total de la piel con electrones (TBSI)


Irradiación total del cuerpo (TBI)

• Blanco: Médula ósea

• Técnicas diferentes disponibles– 2 campos laterales a una FSD extendida

– AP y PA

– Moviendo al paciente a través del haz

• Típicamente, es imposible hacer un plan de tratamiento computarizado

• Se necesitan muchas mediciones


TBI: Una posición posible del paciente

Campo de radiación a >3m FSD;colimador girado

Parte de arriba de la camilla

Tabla del pecho

Bolsas de arroz

El ángulo de la tabla del pecho se ajusta para pacientes individuales

Colocadas alrededor del cuerpo para lograr dos separaciones diferentes


Aspectos importantes con la TBI

• La dosimetría In vivo es esencial

• Puede necesitar que la tasa de dosis en el tratamiento sea baja

• Puede requerir blindaje de órganos críticos (ej. pulmones) y de partes delgadas del cuerpo– Esto puede ser solo para partes del tratamiento, para

lograr la mayor uniformidad de dosis posible


Irradiación total de la piel con electrones

• Tratar toda la piel solo hasta muy poca profundidad

• Diferentes técnicas disponibles– 4 o 6 campos– Rotar al paciente

• Es imposible de planificar usando una computadora

• Requiere de muchas mediciones para la caracterización del haz


Irradiación total de la piel

• Campos múltiples de electrones a FSD extendida

• Toda la piel es el blanco

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Muchas de estas aplicaciones se benefician con la dosimetría IN VIVO

Informe 24 de la ICRU (1976):

“Una última comprobación de un tratamiento real dado, sólo puede hacerse

con el uso de la dosimetría in vivo.”


Actividades simples de garantía de la calidad: Control de calidad

Comprobación de la actividad

de la fuente

Cálculo manual del tiempo de

tratamiento


Verificación del tratamiento: dosimetría in vivo

Verificación del tratamiento


Dosimetría in vivo

• Comprueba varias partes de la cadena del tratamiento de una vez – uno detecta si algo está mal pero no necesariamente cual es el problema.

• Es una buena estrategia cuando la mayoría de las cosas están BIEN y dentro de tolerancias estrictas

• Requiere recursos• Puede prevenir accidentes


Por qué hacer la dosimetría in vivo

• Control de Calidad – Verificación del tratamiento

• Medimos porque no sabemos– Limitaciones en la planificación de la dosis

– Movimiento del paciente

• Verificar la dosis para los registros– Órganos críticos

– Aspectos legales

– Juicios clínicos


Métodos para la dosimetría in vivo

• Dosimetría termoluminiscente

• Semiconductores– Diodos

– MOSFETs

• Mediciones de la dosis a la salida– Películas portales

– Dispositivos electrónicos de imagen portal


Dosímetros termoluminiscentes

• Tamaño físico pequeño• Equivalente al tejido (al

menos algunos materiales)• No se necesitan cables,

alto voltaje u otras complicaciones

• Alta sensibilidad – amplio rango dosimétrico

• Barato, reutilizable• Están disponibles muchos

materiales y formas físicas


Ejemplo de TLD para dosimetría in vivo: mediciones dosis al cristalino

cristalino

7 mm de cera para imitar la posición del cristalino

Posición en campos de radiación AP o PA

Detector TLD

cristalino

Posición en campos de radiación laterales

Detectores TLD


Semiconductores

MOSFETsDiodos


Características de los semiconductores

+ Pequeños

+ Mediciones directa

+ Fáciles de usar

+ Pequeños - versátiles

+ Pequeños - variedades

- Dependencia de la temperatura

- Se necesitan cables

- Generalmente no son de material equivalente a tejido


¿Documentación de todas las mediciones dosimétricas?

Absolutamente esencial


3. Auditoría dosimétricas

• Nadie es infalible…

• La dosimetría puede ser una tarea difícil y compleja

• La defensa en profundidad requiere de comprobaciones redundantes

• Una mirada fresca “desde afuera” puede verificar la dosimetría


Dosis de fotones OMS/OIEA auditoría de calidad de la dosis

Cápsulas de TLD

Auditoría de Calidad de la Dosis Nivel 1:Dosis en Condiciones de Referencia

FS 10x10, d5cm


Objetivo: La dosis en las condiciones de referencia deberá ser la misma en todo el mundo

1Gy

1Gy1Gy

1Gy

1Gy

1Gy1Gy

1Gy

1Gy

1Gy


Participación en las auditorías postales de calidad de la dosis realizadas por OIEA/OMS


Resultados de las auditorías postales de calidad de la dosis realizadas por OIEA/OMS


Auditorías postales de calidad de la dosis realizadas por OIEA/OMS

• Resultado importante: Los centros que participan en la auditoría tienen una probabilidad significativamente menor de tener desviaciones de la dosis medida en relación con la dosis esperada.

• Las auditorías no son sólo una comprobación sino que además es una herramienta de mejora…


Radioterapia de próstata¿Estamos seguros de que la dosis es correcta?

CTVdosis 2Gy CTV dosis 2Gy

CTV dosis 2Gy

CTV dosis 2Gy

?


Inter-comparaciones dosimétricas de Nivel III

• Uso de maniquíes antropomorfos• Comprueba la cadena de tratamiento

completa


Intercomparación dosimétrica

• Nivel 1: Calibración absoluta en el punto de referencia (Ej. servicio TLD postal de OIEA/OMS)

• Nivel 2: Incluye un maniquí físico simple para colectar información adicional (Ej. Factores de cuña, % DD, perfiles)

• Nivel 3: Comprobación de la cadena completa del tratamiento usando un maniquí antropomorfo (Ej. Estudio TROG)


El maniquí antropomorfo puede viajar..

Maniquí de radioterapia en el estudio TROG(Kron et al. IJROBP 2002)


Sumario

• La dosis determina el resultado del tratamiento y deberá estar controlada dentro del 5%

• La calibración de las unidades de tratamiento tiene que ser trazable a un patrón nacional y deberá realizarse por expertos calificados que sigan protocolos apropiados

• Hay una amplia variedad de tareas y técnicas disponibles para la dosimetría clínica

• La dosimetría in vivo y las auditorías externas son verificaciones valiosas de la administración de la dosis en un centro de radioterapia


Donde obtener más información

• Libros de texto de radioterapia

• Protocolos de calibración


¿Preguntas?


Pregunta

Por favor comente su experiencia sobre las ventajas y las desventajas de las películas radiográficas como dosímetro en radioterapia.


La película radiográfica como un dosímetro en radioterapia

VentajasDos dimensionesAmpliamente

disponibleRelativamente barataProporciona un

registro de la dosisAltamente sensible

DesventajasDepende del reveladoNo muy exactaPodría ser muy

sensible

protecciÓn radiolÓgica en radioterapia

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