Radiobiologia Aplicada a Radioterapia
PROFª. ALESSANDRA ZANELLATÉCNICA EM RADIOTERAPIA
UNIFESP/ BENEFICÊNCIA PORTUGUESA
BIÓLOGA ESPECIALIZADA EM EDUCAÇÃO UNIVERSITÁRIA
Radiobilogia
Ciência que estuda os efeitos das radiações nos tecidos ou
organismos vivos
Importância para a Radioterapia
Desenvolver estratégias terapêuticas eficazes e seguras que destruam as células tumorais com o menor dano
possível ao tecido sadio.
Questionamentos!!!!!!!
Qual a importância desse
conhecimento para nossa prática
diária?
Em quais situações devemos estar
atentos a aplicar esse
conhecimento?
Como aumentar nosso
conhecimento sobre a
radiobiologia?
Duvidas ou questionamentos pessoais
� IGRT- maior acurácia
� Possibilidade de realizar controles de posicionamento em tempo real
� Utilizam radiações ionizantes
� Submetem o paciente a uma dose extra de radiação.
� É Possível estimar o impacto radiobiológico desta exposição adicional?
Trabalho de Conclusão de Curso
Avaliação radiobiológica da dose de radiação absorvida devido ao sistema de
verificação de posicionamento para o tratamento radioterápico
Objetivos
� Avaliar o aumento da probabilidade de complicações no tecido normal – NTCP, para os órgãos de risco em tumores de próstata
� Devido à dose de radiação absorvida no processo de localização
� Utilizando o sistema de verificação de posicionamento Portal Vison® – PV aSi1000® Varian.
Dose tão alta quanto se julgava
necessária
No início
Proteção Radiológica
� 1928 – Comissão Internacional de Radioproteção - ICRP
justificativa, otimização e limitação das doses
� Principio ALARAEuraton 43/97
“As Low As Reasonably Achievable”.
� Ciclo celular – Mitose, Síntese ,G1 e G2
� Sensibilidade celular e do tecido irradiado
� Tipo de radiação – corpuscular ou eletromagnética
� Dose total absorvida – Gray (Gy)
� Volume do órgão irradiado
� Fracionamento de dose.
Efeitos da Radiação
Reparação
Redistribuição
Repopulação
Reoxigenação
Radiossensibilidade
Os 5 Rs da Radiobiologia
Reparação
� Reparação do DNA
� DEPENDE do tipo de quebra que ele sofreu
Irreparável
Reparável
Reparável
Mutação gênica ou cromossômica.
Efeitos somáticos – indivíduos irradiados – alterações na células do corpo.
Efeitos hereditários – células reprodutoras – gerações futuras.
Mutações celulares
Redistribuição
� Fim da fase G2
� Durante a mitose (reprodução da célula)
Sensibilidade do ciclo celular
Repopulação
As células que conseguem continuar o
ciclo celular tem capacidade de
repopular.
Reoxigenação O oxigênio atua como
fixador do dano
Radiosensibilidade
� Células jovens – atividade mitótica – sofrem mais danos
� Células diferenciadas(maduras) – não se dividem - sofrem menos danos
Ex:
� Eritrócitos – células maduras - vida média de 120 dias – não sofrem quando irradiadas.
� Eritoblastos – células jovens - que existem na medula óssea –diminuem após irradiação.
� Consequência – anemia após um certo tempo de exposição
Resposta dos tecidos
� Resposta rápida - Sistema hematopoiético, mucosas, pele, tecido linfóide, aparelho disgestório, ovário e certos tumores.
� Resposta lenta – tecido ósseo, conjuntivo, muscular e nervoso.
Efeitos Biológicos � Determinístico
Dose estabelecidaMorte celular
Efeitos agudos e tardiosEx. dano medular – 45Gy (Emami-1991)
catarata – 200 a 500 cGy
� EstocásticoNão existe limiar de dose
1cGy poderá causar danoMutagênese e Carcinogênese
Avaliação dos efeitos
� Modelos matemáticos:
Modelo linear-quadrático (α /β) – dose/reparo
TCP/NTCP – dose/fracionamento/volume
� Volumes 1/3 , 2/3 e 3/3 � Emami 1991
� TD 5% / 5 anos e TD 50% / 5 anos� Rubin e Cassaret 1972
Radiocurabilidade
Limites de dose
Órgão Dose por volume ou pontual máximaPulmões sem PTV 20 Gy (V20) : 30 %
5 Gy (V5): 42 a 52%Dose média 13 a 18 Gy
Esôfago 35 Gy(V35): 50 %50 Gy(V50): 40 %70 Gy (V70):<20%Dose media: 34 Gy
Coração 30 Gy(V30): 46 % - LH; mediastino25Gy (V25): 10% - mamaDose média: 26 Gy
Medula Espinhal Dmáx. 50 Gy
Órgão Dose por volume ou pontual máxima
Reto 50 Gy (V 50): 50%60 Gy (V60): 35%65 Gy (V65): 25%70 Gy (V70): 20%75 Gy (V75): 15%Dmáx: 82 Gy
Bexiga 65 Gy(V65): 50 %70 Gy(V70): 35 %75 Gy (V75): 25%80 Gy(V80): 15% - (câncer de próstata)Dmáx: 65 Gy (câncer de bexiga)
z Dmáx. 50 Gy
Bulbo Peniano 50 Gy(V50): 90%70 Gy (V70): 60 – 70 %Dose media: 35 Gy
Órgão Dose por volume ou pontual máxima
Nervos ópticos Dmáx. < 55 Gy
Aparelho auditivo Dose média ≤ 45 Gy
Retina Dmáx. 54 Gy
Cristalino Dmáx. 10 Gy
Cérebro Dmáx. 60 – 72 Gy
Quiasma óptico Dmáx. 55 Gy
Hipófise Dmáx. 55 Gy
Tronco cerebral Dmáx. 54 Gy
Medula Espinhal (C1- C2) Dmáx. 50 Gy
Medula Espinhal (C3 e abaixo) Dmáx. 45 Gy
Hospital Beneficência Portuguesa de São Paulo
Crânio
Pelve
Tórax
Erros!
� Coordenadas de posicionamento incorretas
� Troca ou a não utilização de blocos e/ou filtros
� Utilização inadequada de acessórios
� Posição inadequada do gantry, colimadores e mesa
� Erros de planejamento – dose, UM, filtros, etc
medulaNervo óptico Esq.Nervo óptico Dir.PTV 45GyCristalino Dir.Cristalino Esq.Tronco Cerebral
Fracionamento
� Convencional – 1,8 a 2 Gy / fração – 2ª a 6ª feira
Hiperfracionamento, Hipofracionamento, Dose única
� Dose total determinada pelo tumor e pelos tecidos normais
� Pacientes faltosos, suspensos por longos períodos, manutenções e quebras de máquinas, feriados extensos.
Erros de cálculo e aplicação
� Em 2012- menina morre por receber dose exagerada de radiação
Dose padrão – entre 12Gy a 18Gy – 8 a 10 frações
� Estima-se que a criança recebeu por dia a dose prescrita para o tratamento inteiro – Cerca de 100Gy ou 10.000 cGY
Cérebro total - TD 5% / 5 anos = 4500cGy
TD 50% / 5 anos = 6000cGy
� Efeitos – alopecia, pele escurecida, lesões no couro cabeludo e orelha de 3º grau, dificuldades na fala e no andar, estado vegetativo, coma e morte.
� morte neurológica
E o Trabalho de Conclusão de Curso?
Materiais e Métodos
� 50 pacientes Tratados entre 2007 e 2008
� Técnica IMRT
� Acelerador linear 23EX - Varian®
� Energia de 15MV
� Portal Vision aSi 1000®
� Protocolo para verificação do posicionamento
� Portais ortogonais
� Anterior (1 UM) e lateral (2 UM)
� Estatística em conjunto de 5 aplicações
Erro médio
(vetor)Frequência
< 5mm1 x por
semana
> 5mm5 novas
aquisições
Materiais e Métodos
� Sistema de gerenciamento e verificação Aria®� Número total de portais filmes
� UM
� Tamanho de campo
� Energia
� Sistema de planejamento Eclipse® � Inserção dos campos, cálculo e soma
ao plano original
Inserção dos campos no Sistema Eclipse
Materiais e Métodos
� DVH com e sem PV
� Dose em 10% 1/3, 2/3 e 3/3 do volume de reto
� Dose máxima e em 1/3, 2/3 e 3/3 do volume da bexiga
� Dose máxima e em 1/3 das cabeças femurais direita e esquerda
PTV
RetoCab. Fêmures
Bexiga
DVH comparativo
Analise do DVH
TDF-Plan®� Baseado no modelo Linear quadrático e de Lyman-Kutcher-Burman ( LKB).
� Valores de tolerância de dose dos tecidos normais baseados no modelo de Emamiet al. 1991
a/b dose total n de frações dose dia BED NTCP3.00 6100 cGy 30 203,3 cGy 102,34 Gy(3.0) 5,0% em 5 anos
Cálculo NTCP 1/3 volume do reto TD5/5
3.00 6350 cGy 37 171,6 cGy 99,83 Gy(3.0) 3,4% em 5 anos
Resultados e Discussão
Conclusões
� A dose extra administrada com imagens PV não representou contribuição significativa para o incremento do NTCP em nenhum dos volumes dos órgãos de risco estudados.
� Otimização com IMRT
Níveis seguros para os riscos de complicação
� Baixo número de UM por PV
Conclusões
� Efeitos estocásticos da radiação ionizante
�Estimar no momento do planejamento número máximo permitido de portais
�Protocolos de redução de imagens e volume irradiado
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