LA TERAPIA DE HAZ DE ELECTRONES

Los electrones de alta energía se han utilizado en la terapia de radiación desde la década de 1950. Originalmente, las vigas fueron extraídos principalmente de betatrones, aunque algunos aceleradores lineales y los generadores de Van de Graaff con las energías de electrones relativamente bajo también estaban disponibles. En la década de 1970, los aceleradores lineales de alta energía, fotones y las capacidades que tiene multienergy haz de electrones, se convirtió cada vez más disponibles para su uso clínico. El aumento en el desarrollo comercial de estas máquinas se debió en gran parte por la experiencia clínica adquirida en algunos centros principales, el cual mostró que en algunas situaciones comúnmente encontradas "no existe un tratamiento alternativo a la terapia de haz de electrones" .

El rango de energía clínicamente más útil para los electrones es de 6 a 20 MeV. En estas energías, los haces de electrones se pueden utilizar para el tratamiento de tumores superficiales (<5 cm de profundidad) con una pendiente penetrante característico de la dosis más allá del tumor. Las principales aplicaciones son: (a) el tratamiento de los cánceres de piel y los labios, (b) la irradiación de la pared torácica para el cáncer de mama, (c) administrar dosis de refuerzo a los nodos, y (d) el tratamiento de cánceres de cabeza y cuello. Aunque muchos de estos sitios pueden ser tratados con rayos X superficiales, braquiterapia, o fotón rayos tangenciales, la irradiación de haz electrónico ofrece ventajas en términos de uniformidad de dosis en el volumen de destino y en minimizar la dosis a tejidos más profundos.

LA IRRADIACIÓN TOTAL DE LA PIEL

Los electrones en el rango de energía de 2 a 9 MeV se han encontrado útiles para el tratamiento de lesiones superficiales que cubren grandes áreas del cuerpo, tales como la micosis fungoide y otros linfomas cutáneos. En estas energías, haces de electrones se caracterizan por una caída rápida de la dosis más allá de una profundidad y un fondo mínimo de rayos X (1% o menos). Así, las lesiones superficiales de la piel que se extiende a cerca de 1 cm de profundidad pueden ser tratados eficazmente sin exceder la tolerancia de médula ósea.

El tratamiento de la micosis fungoide con irradiación total de la piel se sugiere por lo menos hace 50 años (96). Desde entonces, varias técnicas se han desarrollado y aplicado con éxito para el tratamiento de esta enfermedad (97,98,99,100). Básicamente, los métodos se dividen en dos categorías generales: (a) la técnica de traslación en el que un paciente horizontal se traduce en relación con un haz de electrones de la anchura suficiente para cubrir las dimensiones transversales del paciente y (b) técnica de gran campo en el que un pie paciente es tratado con una combinación de rayos gama producidos por la dispersión de electrones y los SSD de gran tamaño (2-6 m). Las características principales de estas técnicas se discuten a continuación.

A. TRASLACIONAL TÉCNICA

La técnica de traslación ha sido descrito por varios investigadores (98103104). El paciente se acuesta en un sofá con motor y se mueve en relación con un haz de baja dirigido a una velocidad adecuada. Alternativamente, el paciente puede estar parado y la fuente de radiación traducida horizontalmente. En esta última técnica, que ha sido descrito por Haybittle (101), un 24 Ci 90Sr fuente de β, en la forma de una matriz lineal de 60 cm, se utiliza. La fuente está contenida en una cápsula de origen protegidas y se coloca por encima del sofá. La energía máxima de las partículas β emitidas por 90Sr es de 2.25 MeV. Sin embargo, debido a la distribución espectral de energía de rayos-β, la profundidad efectiva de tratamiento en este caso es sólo una fracción de milímetro.

La técnica de traslación con un niño de 3 MeV generador Van de Graaff ha sido descrito por Wright et al. (102). Un haz de electrones monoenergéticos bien colimada se dispersa inmediatamente después de salir de la ventana de vacío para mejorar la uniformidad. El haz es entonces enfocada por un cono de aluminio con un 5 mm × raja la definición de 45 cm. El paciente se traduce en el haz a una velocidad adecuada. Williams et al. (103) han descrito una

técnica similar con un acelerador lineal. No aplicador se utiliza en esta técnica y los colimadores de rayos X están totalmente retraídos. El paciente es tratado anterior y posteriormente. La uniformidad de la dosis a lo largo de la longitud del paciente se logra moviendo el paciente a través de una distancia suficiente de que las zonas tratadas inicio fuera del haz de electrones, pasan a través, y terminar fuera del haz de electrones. La uniformidad de la dosis en el sentido transversal se ve reforzada por la combinación adecuada de los campos se superponen transversalmente.

Figura 1. Isodosis de distribución en la rotación de arco con y sin tiras de plomo en los extremos del arco, con una sección de un Rando Alderson fantasma estrechamente simulando una sección transversal de pacientes reales.

Ángulo del arco = 236 grados; radio medio de curvatura = 10 cm; energía del haz = 10 MeV, espesor de la banda de plomo = 6 mm, tamaño del campo en la superficie = 4,2 × 8,5 cm.

B. TÉCNICA DE CAMPO GRANDE

Grandes campos de electrones necesarios para la irradiación total de la piel del cuerpo puede ser producida por la dispersión de electrones a través de ángulos amplios y el uso de tratamiento a gran distancia. El campo se hace uniforme en toda la altura del paciente por verticalmente combinar varios campos o formación de arcos verticales. El paciente es tratado en una posición de pie con cuatro o seis campos dirigido desde ángulos igualmente espaciados para la cobertura circunferencial de la superficie del cuerpo.

B.1. Campo de la llanura

De electrones de baja energía vigas son considerablemente ampliado por la dispersión en el aire. Por ejemplo, un haz de electrones de 6 MeV estrecho, después de pasar por 4 m de aire, logra una distribución de la intensidad gaussiano con una anchura de 50% a 50% de aproximadamente 1 m (104). Esto suele dar uniformidad adecuada a lo ancho de un paciente. Si dos campos como son unidas verticalmente en sus líneas 50%, el campo resultante será

uniforme en una altura aproximada de 1 m. Una combinación adecuada de varios campos tales o un arco continuo puede llevar a un campo uniforme más grande, suficiente para cubrir un paciente desde la cabeza hasta los pies .

El tamaño y la forma de un haz de electrones desarrollado en una distancia de dispersión por el aire puede ser estimado por la teoría de dispersión múltiple. Holt y Perry (104) han utilizado este enfoque para obtener un campo uniforme mediante la combinación de varios perfiles sobre el terreno en proporciones adecuadas y la separación angular .Además de aire, el haz de electrones es dispersada por una lámina de dispersión dentro o fuera del colimador. Sin embargo, la contaminación de rayos X se incrementará, ya que innecesariamente amplia vigas del flujo de residuos electrónicos a los lados.

Figura. 2 La combinación de tres perfiles de haz de intensidad a lo largo del eje vertical para obtener un perfil de la viga resultante. El rayo central se dirige en horizontal, mientras que los otros se dirigen a 18.5 grados desde la

horizontal. λ es un factor de ponderación utilizado en una ecuación desarrollada por Holt y Perry. B: el perfil vertical de la viga en el plano de tratamiento para un solo campo estacionario y un campo de arco.

B.2. Rayos X contaminación

La contaminación de rayos X está presente en cada haz de electrones y la terapia se convierte en un factor limitante en la irradiación total de la piel. Por lo general, estos rayos X son aportados por bremsstrahlung interacciones producidas en la ventana de salida del acelerador, la dispersión de aluminio, cámaras de ionización, haz definir colimadores, el aire, y el paciente. El nivel de radiación de frenado se pueden minimizar si el haz de electrones se dispersa por el aire solo frente a la incidencia en el paciente. Esto requeriría algunas modificaciones en el acelerador, como retirar la lámina de dispersión y dispersores otros en el sistema de colimación. Varios dispositivos de seguridad de seguridad se requiere para hacer esta separación sea factible para el uso clínico de rutina. Este sistema fue desarrollado en el Memorial Hospital, Nueva York, en un Varian Clinac-6 (105).

En la técnica de Stanford, descrito por Karzmark et al. (97106107), el haz de electrones, después de salir de la ventana del acelerador, es dispersada por un espejo (0,028 pulgadas Al), un dispersor de aluminio situada en la parte frontal exterior del colimador (0,037 pulgadas Al), y cerca de 3 m de aire antes de incidencia en el paciente. El incidente de contaminación de rayos X en el paciente se reduce a la pesca de la viga de 10 grados a 15 grados por encima y por debajo de la horizontal. Debido a que los rayos X producidos en los reflectores en los colimadores están preferentemente dirigidos a lo largo de los ejes centrales, que se pierda gran parte del paciente. Además, esta configuración proporciona un campo de electrones con gran uniformidad de la dosis suficiente en la dimensión vertical del paciente.

B.3. Acuerdo de campo

En la técnica de Stanford, el paciente es tratado con seis campos (anterior, posterior, y cuatro oblicuos) situada 60 grados de separación alrededor de la circunferencia de la paciente. Cada campo está formado por dos componentes, vigas, apuntando a un ángulo adecuado con respecto a la horizontal. Las posiciones de tratamiento de los pacientes y el ciclo completo de seis campo de tratamiento se ilustra en la Figura.

Figura 3. Paciente posiciones para la técnica de seis ámbito de Stanford. Paciente es tratado por dos vigas en cada posición, un haz dirigido 15 grados debajo de la horizontal y la otra de 15 grados sobre la horizontal.

La técnica de los Caídos (105) también utiliza los campos de doble para obtener la planitud de campo en la dirección vertical. El paciente es tratado desde las cuatro direcciones, la anterior, la parte posterior, y cada uno de los laterales. Holt y Perry (104) vuelva a examinar esta técnica y se encontró que al menos seis campos son necesarios para lograr la uniformidad adecuada. Ellos recomiendan ocho campos, el tratamiento con cuatro campos de 1 día y la rotación de los próximos cuatro.

Una técnica de campo múltiples arco utilizado en la Universidad de Minnesota ha sido descrito por Sewchand et al. (108). En esta técnica, el haz se describe un arriba y abajo del arco como el pórtico de la gira acelerador lineal de

manera oscilatoria análogo a un péndulo. Seis campos se utilizan para cada ciclo de tratamiento, como en la técnica de Stanford. La ventaja de esta técnica es que la distribución de dosis en el plano vertical puede ser reproducible uniforme en toda la altura de cualquier paciente de pie a una distancia de unos 4 m. Sin embargo, si el haz de electrones es dispersada por una lámina de dispersión en la posición de los colimadores, esta técnica aporta mayor contaminación de rayos X para el paciente que tiene la técnica de doble fijo campo. Este problema puede minimizarse mediante la eliminación de las hojas de dispersión y permitir que el haz de electrones se dispersen por el aire solamente, como en la técnica de Memorial.

B.4. Dosis de distribución

La distribución de dosis en profundidad en un incidente de gran campo único de un paciente depende del ángulo de incidencia del haz en relación con el contorno de la superficie. Para un haz oblicuo, la curva de dosis en profundidad y su cambio dmáx hacia la superficie. Cuando varios campos grandes se dirigen a la paciente desde diferentes ángulos, la distribución compuesta muestra un cambio de red con aparente disminución en la penetración del haz. Este cambio de la dosis relativa profundidad cerca de la superficie ha sido explicado por Bjarngard et al. (109) como debido a una mayor longitud de ruta tomada por los electrones incidente oblicua para llegar a un punto.

A pesar de una uniformidad de la dosis de ± 10% se puede alcanzar en la mayor parte de la superficie del cuerpo mediante la técnica de seis de campo, las zonas adyacentes a la superficie de las irregularidades variar sustancialmente debido a la dispersión local. Áreas tales como los muslos internos y axilas, que están obstruidos por estructuras corporales adyacentes, requieren irradiación complementaria.

La dosis total de radiación de frenado en la línea media del paciente para la técnica de campo múltiple es aproximadamente el doble del nivel de un solo campo. Este factor de dos se ha observado experimentalmente por varios investigadores (104108110).

C. TÉCNICA MODIFICADA DE STANFORD

La técnica de Stanford de seis campos de doble descrito anteriormente requiere modificaciones del acelerador como la eliminación de la lámina de la dispersión y la instalación de un dispersor en la parte delantera del colimador. Estos cambios requieren dispositivos de seguridad para evitar el funcionamiento del acelerador en esta configuración de los tratamientos convencionales de haz de electrones. La mayoría de las instituciones, entre ellas la Universidad de Minnesota, han adoptado la técnica de Stanford, en principio, sin hacer modificaciones en el hardware del acelerador. Debido a que las láminas de regular la dispersión y diversos dispositivos de seguridad se deja en su lugar, no se requieren precauciones especiales en la preparación de la máquina para la irradiación total de la piel.

En algunos aceleradores (por ejemplo, Varian Clinac serie C) un modo de alta tasa de dosis se ha instalado para permitir una producción de más de 2.000 unidades de monitor por minuto. Esto acelera significativamente los tratamientos. Debido a que los conos convencionales de electrones no se utilizan, el campo de electrones es enfocado por un suplemento especial de gran apertura se adjunta al final del colimador. Está programado a través de bloqueo de la mandíbula a una posición más amplia y una energía de electrones específicos, seleccionados por el modo de alta tasa de dosis de la operación. Algunas instituciones utilizan una placa de acrílico de dispersión ([asintóticamente igual a] 1 cm de espesor) en frente del paciente para facilitar la dispersión adicional para el haz de electrones .

Para acortar el tiempo de tratamiento, el paciente es tratado con tres campos de dos por día, por ejemplo, el día 1: un campo de doble de la anterior, dos campos de doble oblicua de la parte posterior, día 2: un campo posterior

doble y dos campos de doble anterior oblicua. Un ciclo completo de seis campos de doble es, pues, terminada en 2 días (Fig. 14.45). Una fuente de la distancia paciente de alrededor de 4 m es suficiente para esta técnica.

C.1. Ángulo de campo de doble

Un haz de electrones de baja energía es considerablemente ampliado en tamaño por la dispersión en el aire. Por ejemplo, un haz de electrones de 9 MeV, después de transversing 4 m de aire y una placa de dispersión acrílica, alcanza un perfil de dosis de Gauss de medición de ancho de isodosis 90% a 90% de unos 60 cm, lo cual suele ser suficiente para cubrir el ancho de una paciente . A lo largo de la altura del paciente, dos campos, uno dirigido hacia la cabeza y el otro hacia los pies, tienen un ángulo tal que, en la distribución de dosis uniforme compuesto de un ± 10% de la dosis se puede obtener en una longitud de unos 200 cm.

Un método de determinar el ángulo de campo dual dosimetría película ha sido descrito por Khan (111). Una serie de películas de dosimetría en sus chaquetas están montados en una tabla vertical, más grande que la altura de un paciente típico, y se colocan a la distancia de tratamiento. La placa de dispersión se coloca delante de las películas como en el tratamiento real. Las películas están expuestos a un campo de electrones individuales dirigidas a un 10 - a ángulo de 15 grados con respecto al eje horizontal. Las películas se analizan en busca del perfil de densidad óptica en la dirección vertical. El perfil se coloca al lado de su imagen en el espejo y separados por una distancia tal que el perfil combinado no muestra más de un ± 10% de la variación dentro de unos 200 cm .La separación entre los dos perfiles da el ángulo deseado entre los campos de doble. Un perfil compuesto de confirmación se mide mediante la exposición de las películas a los campos dual con el ángulo intercampo determinado anteriormente. La figura muestra un perfil de la viga transversal para el arreglo de campo dual.

Figura. La combinación de perfiles individuales de haz para obtener un perfil compuesto con la variación de dosis de ± 10% en la dirección vertical. R: Los datos de 9 MeV, fuente a la superficie de distancia = 410 cm, la placa de dispersión

a distancia fantasma = 20 cm, ángulo de cada rayo de perfil = 12 grados respecto al eje horizontal. Un doble campo de ángulo θ = ± 11 grados se obtiene mediante la combinación de los perfiles, como se muestra. B: confirmación perfil

de la viga para el campo de doble uso de θ ± 11 grados.