SIMULACION EN RADIOTERAPIA MSc Ana Rosa Quintero Instituto

SIMULACION EN RADIOTERAPIA MSc. Ana Rosa Quintero Instituto Oncológico Dr. “Luís Razetti” Caracas - Venezuela Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 1 2008 -10

INTRODUCCION La radioterapia es una forma de tratamiento de enfermedades oncológicas basado en el empleo de radiaciones ionizantes. En dicha modalidad se utilizan ciertos equipos como lo son aceleradores lineales y unidades de cobaltos, para poder llevar acabo el tratamiento, en otras palabras para poder administrar una dosis de radiación al volumen tumoral, suficiente para destruirlo, respetando al máximo el tejido sano circundante. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 2 2008 -10

INTRODUCCIÓN a la SIMULACIÓN La simulación consiste en definir y localizar el volumen de tejido a irradiar, respetando al máximo el tejido sano circundante. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 3 2008 -10

SIMULACIÓN Procedimiento de simulación: • • • Posicionamiento del paciente. Tamaño del campo de tratamiento Direcciones de las incidencias del haz Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 4 2008 -10

SIMULACIÓN La reproducibilidad de las relaciones geométricas entre la unidad de tratamiento y el blanco es esencial Esta relación se describe utilizando: • Un sistema de coordenadas estándar • Plano de referencia anatómico • Movimiento del equipo Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 5 2008 -10

SIMULACIÓN Planos de referencia utilizados: • Cráneo- caudal. • Transversal o axial. • Coronal. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 6 2008 -10

SIMULACIÓN Es esencial que la proyección de las líneas desde el sistema sea idéntica y coincidan con los ejes de rotación de la camilla y el gantry. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 7 2008 -10

INCERTIDUMBRES 1. Dosis. 2. Geometría del haz en el paciente (espacial). Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 8 2008 -10

INCERTIDUMBRES 1. Dosis • Inhomogeneidades • Cálculos de dosis • Variables en la salida de la maquina Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 9 2008 -10

INCERTIDUMBRES 2. Geometría del haz en el paciente (espacial) Mecánica: Simulador Maquina de tratamiento Láseres Paciente: Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 10 2008 -10

INCERTIDUMBRES MECANICAS • • Tamaños de campo (mecánico , digital) Rotacional Retícula Isocentro Haz de luz Láseres Tope de la camilla Bloques protectores Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 11 2008 -10

INCERTIDUMBRES EN EL PACIENTE • Delineación del blanco. • Movimiento de los órganos. • Marcas en la piel o en el inmovilizador. • Reposicionamiento del paciente. • Movimiento del paciente. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 12 2008 -10

TIPOS DE SIMULACION • Simulación convencional • Simulación virtual Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 13 2008 -10

SIMULACION CONVENCIONAL Consiste en la delimitación de los campos de tratamiento con un equipo especifico de Rx (Simulador), que reproduce con exactitud la geometría y los movimientos de los equipos de tratamiento. La información es obtenida a través de imágenes fluoroscópicas Así se obtiene información en 2 D. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 14 2008 -10

SIMULADOR CONVENCIONAL Consta: o De un equipo de Rx de diagnóstico con un sistema electromecánico que reproduce con exactitud la geometría y movimientos de los equipos de tratamiento, o La información (o datos) es obtenida a través de imágenes fluoroscópicas por lo que los datos se convertirán en información 2 D. o La sala de Simulación convencional dispone de 3 láseres de posicionamiento. 15 Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 15 2008 -10

COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL o Gantry. n Tubo de Rayos X. n Colimadores. n Soporte para colocar Bandejas. n Bandeja porta Chasis. n Intensificador de Imagen. n Conversor de señal. o Mesa del Simulador. o Telemando. o Monitor de sala. o Fuente de Alimentación. o Consola. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 16 2008 -10

SIMULADOR CONVENCIONAL Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 17 2008 -10

RADIOGRAFÍA CONVENCIONAL Una radiografía es una imagen registrada en una placa o película fotográfica La imagen se obtiene al exponer dicha placa o película a una fuente de radiación, Rx o radiación gamma procedente de isótopos radiactivos Constituye una forma de registro permanente de las imágenes. Principios básicos en la producción de los rayos x: Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 18 2008 -10

PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO Hay dos tipos: • Frenado • Característicos. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 19 2008 -10

PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO Rx de Frenado electrones (proyectiles) átomo blanco Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 20 2008 -10

PRODUCCIÓN DE RAYOS-X PARA USO MÉDICO Rx Característicos electrones (proyectiles) átomo blanco Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 21 2008 -10

ESTRUCTURA INTERNA DEL TUBO DE RAYOS-X Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 22 2008 -10

• El cátodo consiste de un filamento de tungsteno. • Un blanco montado en el ánodo. • Alto vacío. • Los electrones al ser frenados bruscamente en el blanco, emiten radiación electromagnética con un espectro continuo de energías entre 15 y 150 ke. V. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 23 2008 -10

El número atómico del material del que está construido el blanco y la velocidad del haz de electrones, determina la energía máxima y la forma del espectro. El haz tiene dos componentes, una de ellas es continua y corresponde a la radiación de frenado (bremsstrahlung) y la otra es discreta. A ésta última se le conoce como radiación característica y se debe a transiciones electrónicas entre estados excitados en los átomos del blanco. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 24 2008 -10

OBTENCIÓN DE LA IMAGEN En la radiografía, la mayor parte de la luz de los rayos x del haz emergente es transformada en luz (fotones de luz visible), siendo esta luz la que fundamentalmente produce el efecto fotográfico en la emulsión de la película y solo un pequeño porcentaje es debido a la acción directa de los rayos x sobre la emulsión. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 25 2008 -10

SIMULACIÓN VIRTUAL Está basada en conseguir imágenes de TAC. Proporciona mucha mayor información acerca del tamaño y localización del tumor El paciente se debe colocar en el TAC en la posición en que se aplicará el tratamiento Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 26 2008 -10

IMAGEN DIGITAL DE RAYOS X • En la radiografía digital, el receptor de la imagen no es la película. Se utilizan, detectores de radiación que suministran una salida eléctrica proporcional a la intensidad de radiación. • La señal de salida inicialmente se obtiene en forma analógica y luego es transformada a un formato digital. • La imagen luego de un proceso informático es obtenida en un monitor de video. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 27 2008 -10

COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL Intensificador de imagen: Es un dispositivo que permite amplificar la intensidad y el flujo (en 1: 75) del luz suministrada por la pantalla fluoroscópica aprovechando propiedades químicas de ciertas sustancias y un arreglo electrónico adecuado. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 28 2008 -10

ACELERADOR CON PORTAL VISIÓN Sistema de Imágenes Portales (Portal Vision) Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 29 2008 -10

IMÁGENES DIGITALES Sistema de Imágenes Portales (Portal Vision) Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia Sistemas de Imágenes a Bordo (OBI) A. R. Quintero 30 2008 -10

FLUOROSCOPIA DIGITAL La fluoroscopia digital y la convencional, son estudios muy similares. La diferencia radica en que se ha añadido un ordenador, dos monitores de video y una consola operativa. En la consola de control se tienen teclas alfanuméricas para la introducción de los datos del paciente y la comunicación con el ordenador. Luego de obtenidas las imágenes, pueden tratarse mediante el análisis de histogramas o manipulación en la región de interés. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 31 2008 -10

TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA Tomografía axial computada (TAC) • Realiza cortes milimétricos transversales al eje cráneocaudal, con un grosor y espaciado determinado, que depende del tamaño de la estructura a estudiar. • Se pueden distinguir distintas densidades, pudiendo así reconocer diferentes estructuras. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 32 2008 -10

TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA En los inicios, cada corte o giro del tubo emisor de radiación requería 4 minutos y medio para realizarse, además de los 60 segundos indispensables para reconstruir la imagen; actualmente con los tomógrafos multicorte se realizan 2 cortes por segundo y éstos se reconstruyen instantáneamente. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 33 2008 -10

TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA 1. Tomógrafos multicorte con multidetectores. 2. Los tomógrafos helicoidales: • Giro del tubo emisor es continuo, • Cortes y disparos simultáneos en diferentes ángulos, evitando la discontinuidad entre cortes. • Reduce el tiempo de exposición • Menos líquido de contraste • Facilita la reconstrucción tridimensional de imágenes. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 34 2008 -10

PRINCIPIOS BÁSICOS • Principio de Hounsfield. • Presentación de la imagen, números CT. • Técnicas de adquisición. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 35 2008 -10

PRINCIPIO DE HOUNSFIELD. El coeficiente de atenuación lineal, expresa la atenuación que sufre un haz de rayos X, al atravesar el espesor de una sustancia dada. Para un rayo X monoenergético (compuesto por una sola longitud de onda), que atraviesa un material, la atenuación que sufre se expresa de la siguiente manera: µ es el coeficiente de atenuación lineal del material I la intensidad del rayo X luego de atravesar el material I o es la intensidad del rayo X incidente L es la distancia recorrida por el rayo X en el material. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 36 2008 -10

PRINCIPIO DE HOUNSFIELD. Si, como ocurre en el cuerpo humano, el haz de rayos X pasa a través de materiales con distintos coeficientes de atenuación, y podemos considerar éste, compuesto por un gran número de elementos de igual tamaño, de largo w, cada uno de los cuales poseerá un coeficiente de absorción constante. Estos coeficientes de atenuación están indicados como µ 1, µ 2, . . . , µn. Entonces, la ecuación anterior queda: Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 37 2008 -10

PRESENTACIÓN DE LA IMAGEN, NÚMEROS CT El resultado final de la reconstrucción, es una matriz de números. Mediante un procesador, éste, se encarga de asignar a cada número o rango de números, un tono gris adecuado. Los valores numéricos de la imagen de tomografía computada, están relacionados con los coeficientes de atenuación, debido a que la disminución que sufre el haz de rayos X, al atravesar un objeto, depende de los coeficientes de atenuación lineales locales del objeto. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 38 2008 -10

PRESENTACIÓN DE LA IMAGEN, NÚMEROS CT La fórmula que relaciona los números CT con los coeficientes de atenuación es: E representa la energía efectiva del haz de rayos X son los coeficientes lineales de atenuación del material en estudio y del agua respectivamente K es una constante que depende del diseño del equipo. Universalmente se ha adoptado la escala Hounsfield. Este asigna el valor cero al agua y el -1000 al aire. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 39 2008 -10

TECNICAS DE ADQUISICIÓN PRIMERA Y SEGUNDA GENERACIÓN DE CT • Tienen geometría de haz paralelo (160 rayos en 24 cm). • Tienen la capacidad adicional de rotar. • Hay poco efecto de dispersión. • Segunda generación: Incorpora un arreglo de 30 detectores lineales. Abanico de 10 grados. Se reduce tiempo de barrido. • Segunda generación: Se incrementa a 600 rayos por vista y 540 vistas (antes 180). Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 40 2008 -10

COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 41 2008 -10

COMPONENTES DEL SIMULADOR CONVENCIONAL. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 42 2008 -10

FUNCIONAMIENTO FÍSICO DEL INTENSIFICADOR Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 43 2008 -10

TECNICAS DE ADQUISICIÓN TERCERA GENERACIÓN DE CT • Arreglo de al menos 750 detectores. • La calibración del arreglo de detectores debe ser lo más homogénea posible. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 44 2008 -10

TECNICAS DE ADQUISICIÓN CUARTA GENERACIÓN DE CT • Arreglo de 1200 a 4800 detectores. • La calibración del arreglo de detectores debe ser lo más homogénea posible. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 45 2008 -10

TECNICAS DE ADQUISICIÓN SONDEO HELICOIDAL • El primer tomógrafo helicoidal aparece en 1989, en paralelo con la tercera generación. • El sondeo se logra mediante el movimiento simultáneo del detector a lo largo de un marco circular y de la camilla. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 46 2008 -10

TECNICAS DE ADQUISICIÓN TAC HELICOIDAL Está dotado con un sistema de rotación constante, para lo cual dispone de un sistema de roce o escobillas que mantienen la conexión eléctrica entre las fuentes de alimentación eléctrica, el tubo y los demás componentes que giran durante el disparo. Estos aparatos tienen la capacidad de realizar cortes axiales convencionales, además de poder realizar exploraciones helicoidales. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 47 2008 -10

TÉCNICAS DE ADQUISICIÓN En el TAC helicoidal se combinan a la vez el movimiento rotatorio del tubo y el movimiento de desplazamiento de la mesa durante el barrido, con lo que se consigue una adquisición volumétrica. Al factor de desplazamiento se le denomina pitch = Movimiento de la mesa en mm x giro (segundos) / Grosor de corte. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 48 2008 -10

TOMÓGRAFO ONCOLÓGICO Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 49 2008 -10

PET/TAC Es un sistema híbrido, capaz de mostrar una imagen con la claridad anatómica de las imágenes del TAC, pero con la información biológica y metabólica ofrecida por la PET. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 50 2008 -10

FENÓMENO DE ANIQUILACIÓN Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 51 2008 -10

CICLOTRÓN Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 52 2008 -10

ISÓTOPOS EMISORES DE POSITRONES • Fluor - 18 • Nitrógeno-13 • Oxígeno-15 • Carbono-11 Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 53 2008 -10

MODULO DE SÍNTESIS QUÍMICA Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 54 2008 -10

CÁMARA PET • Una cámara PET consiste básicamente en unos anillos de detectores colocados alrededor del paciente, una electrónica y un sistema informático. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 55 2008 -10

CÁMARA PET Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 56 2008 -10

SIMULACIÓN CON PET/TAC En la simulación de radioterapia por PET/TAC, las imágenes obtenidas nos proporcionan una información metabólica y morfológica vital en el momento de la definición del volumen clínico de tratamiento. Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 57 2008 -10

PET/TAC Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 58 2008 -10

PET/TAC Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 59 2008 -09

BIBLIOGRAFÍA • Perry Sprawls, Jr. , Ph. D. , F. A. C. R. Physical Principles of Medical Imaging. 1987 • Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos. 2005 Joachim Alexander, Willie Kalender and Gerhard Linke. Computed Tomography. 1986 • Javier Gonzalez Rico, Jose A. Vara. Juan Vasquez. Tomografia Computarizada. • Luis Felipe Colmenter R. PET/CT Fundamentos. 2007 • Internet Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia A. R. Quintero 60 2008 -10

GRACIAS Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA 6/058 Tema 12 : Simulación en Radioterapia Ana Rosa Quintero 61 2008 -10