La radioterapia guidada por imagen (IGRT, image-guided radiotherapy) es una variada gama de sistemas que permiten obtener imágenes del volumen de irradiación en la misma mesa de tratamiento, inmediatamente antes o durante la sesión diaria de radioterapia y compararlas con las imágenes de referencia de la planificación, para así corregir los errores existentes y mejorar la precisión y exactitud de la administración de la radioterapia.

En el proceso de IGRT se obtiene imágenes bidimensionales y tridimensionales durante un curso de tratamiento con radioterapia, que se utilizan para dirigir la irradiación utilizando las coordenadas de las imágenes de referencia de la planificación del tratamiento.

Las imágenes de referencia son las utilizadas para delinear los volúmenes de tratamiento y los órganos de riesgo en el proceso de la planificación de la radioterapia como se realiza en la radioterapia conformada en tres dimensiones. Existe una íntima conexión entre los procesos de obtención de imágenes de referencia y las imágenes obtenidas durante la sesión de radioterapia, ya que IGRT se basa directamente en las modalidades de obtención de imágenes de la planificación como coordenadas de referencia para localizar el volumen de tratamiento en el paciente. La variedad de tecnologías de imágenes médicas utilizadas en la planificación incluye tomografía axial computarizada (TAC) de rayos X , imágenes por resonancia magnética nuclear (RMN) y tomografía por emisión de positrones (PET), entre otras.

El paciente se coloca en la mesa de tratamiento en la misma posición que se planificó a partir del conjunto de datos de imágenes de referencia. Un ejemplo de IGRT incluiría la adquisición de un conjunto de datos de tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) antes de la sesión de radioterapia y compararla con el conjunto de datos de planificación de tomografía computarizada (TAC) de la planificación. La IGRT también incluye radiografías planas de kilovoltaje (kV) o imágenes de megavoltaje (MV) obtenidas en la sesión de radioterapia y compararlas con radiografías digitales reconstruidas (DRR) de la TAC de planificación. Estos dos métodos comprenden la mayor parte de las estrategias de IGRT empleadas alrededor de 2013. Gracias a los avances en la tecnología de imágenes, combinados con una mayor comprensión de la biología humana y tumoral a nivel molecular, el impacto de IGRT en el tratamiento con radioterapia continúa evolucionando.

Objetivos y beneficios clínicos La radioterapia guiada por imagen (IGRT) no es un concepto nuevo ya que muchos de los dispositivos utilizados existen desde hace años. El empleo de imágenes periódicas del paciente durante la posición de tratamiento para identificar errores de posicionamiento y variaciones en los órganos se debe a tres motivos:

El tratamiento cada vez más generalizado de la radioterapia de intensidad modulada (IMRT), con sus distribuciones de dosis más precisas, que ha aumentado la preocupación de los especialistas en Oncología Radioterápica y Radiofísica por las incertidumbres de los tratamientos. Debido al nivel de precisión requerido para la IMRT, se deben recopilar datos detallados sobre la ubicación de los tumores. El uso generalizado de los dispositivos electrónicos de imágenes portales (EPID, electronic portal image device) ha puesto en evidencia que los errores en los tratamientos son habituales y es necesario corregirlos. El desarrollo tecnológico de los sistemas de imágenes y su disponibilidad comercial.

El objetivo principal del proceso de IGRT es mejorar la precisión de la colocación del campo de radiación y reducir la exposición del tejido sano durante los tratamientos de radiación. A lo largo del , se utilizaron márgenes de volumen objetivo de planificación (PTV) más grandes para compensar los errores de localización durante el tratamiento. Esto resultó en que los tejidos humanos sanos recibieran dosis innecesarias de radiación durante el tratamiento. Los márgenes de PTV son el método más utilizado para tener en cuenta las incertidumbres geométricas. Al mejorar la precisión mediante IGRT, la radiación se reduce en los tejidos sanos circundantes, lo que permite una mayor radiación al tumor para su control. El área de innovación más importante en la práctica clínica es la reducción de los márgenes de volumen objetivo de planificación (PTV) alrededor de la ubicación. La capacidad de disminuir aún más la dosis de irradiación al tejido normal y por lo tanto emplear estrategias de aumento de dosis, es un subproducto directo de la capacidad de ejecutar la terapia con la mayor precisión. Así, los sistemas de IGRT permiten tratamientos hipofraccionados (pocas sesiones de radiación de alta dosis) o con dosis única en pacientes potencialmente curativos como la radioterapia estereotáctica.

Las técnicas de radioterapia modernas y avanzadas, como la protonterapia y partículas cargadas, permiten una precisión superior en la administración de la dosis y la distribución espacial de la dosis efectiva. En el , esas posibilidades agregan nuevos desafíos a la IGRT, en lo que respecta a la precisión y confiabilidad requeridas. Por tanto, los enfoques adecuados son objeto de una intensa investigación.

La IGRT aumenta la cantidad de datos recopilados durante el curso del tratamiento. Con el transcurso del tiempo, ya sea para un individuo o una población de pacientes, esta información permitirá la evaluación continua y el perfeccionamiento adicional de las técnicas de tratamiento. El beneficio clínico para el paciente es la capacidad de monitorear y adaptarse a los cambios que pueden ocurrir durante el curso del tratamiento con radiación. Dichos cambios pueden incluir la reducción o expansión del tumor, o cambios en la forma del tumor y la anatomía circundante. La IGRT permite un tipo de radioterapia avanzada llamada radioterapia adaptada (ART, adaptive radiotherapy).

Conceptos y etapas de la IGRT

Incertidumbre El proceso de planificación y tratamiento con radioterapia externa incluye una serie de incertidumbres geométricas inherentes a dicho proceso. Las principales fuentes de estas incertidumbres son:

Las inexactitudes en la delineación de los volúmenes Los movimientos internos y externos del paciente Las incorrecciones en el posicionamiento

Estas incertidumbres o errores en radioterapia se clasifican según su temporalidad:

Errores aleatorios: Son los que aparecen por azar y no son constantes en el tiempo, variando de una fracción (sesión de radioterapia) a otra. Son debidos a las variaciones en la colocación diaria del paciente, a los movimientos internos de los órganos y a los movimientos del propio paciente durante la sesión diaria. Los errores al azar se clasifican según el momento en el que e producen en: Errores interfracción: Los que se originan en variaciones e incorrecciones sufridas en el tiempo que hay entre una sesión y otra de radioterapia, mientras no se está administrando la radiación del paciente. Incluye los errores en el posicionamiento y los movimientos de los órganos internos, como puede ser el desplazamiento de la próstata por el llenado o vaciado del recto o la vejiga. Errores intrafracción: Los que se producen durante los minutos en los que el paciente está recibiendo una sesión de radioterapia. Incluyen los errores originados por los movimientos voluntarios del paciente y por los movimientos internos de los diferentes órganos y estructuras, como por ejemplo el movimiento pulmonar y de los órganos abdominales durante la respiración o el desplazamiento de faringo-laringe por la deglución de la saliva. Este tipo de errores son los que, en sesiones de tratamiento prolongadas en el tiempo, pueden disminuir el beneficio de la técnica de imagen guiada. Errores sistemáticos: Son los originados duante la fase de preparación de la radioterapia que, si no se corrigen, permanecen constantes durante todas las fracciones. Su repercusión sobre la dosis final real administrada en los volúmenes de tratamiento es mayor que la de los errores aleatorios.

Por tanto, el objetivo principal de la IGRT es corregir, en la medida de lo posible, estos errores para que la dosis administrada al volumen de tratamiento se ajuste lo máximo posible a la dosis teórica calculada.

Etapas de la IGRT El proceso de IGRT consta de tres etapas:

Rastreo (tracking) El tracking hace referencia a diversos pasos que incluyen la obtección de imágenes con el paciente posicionado en la mesa de tratamiento, la localización en dichas imágenes de las regiones anatómicas de interés, así como de los marcadores externos e internos, la determinación de la relación espacial entre esas estructuras y la comparación con las imágenes de referencia (maching), que deben ser las que se usaron para la planificación.

Cálculo de errores Se calcula los errores existentes en la posición de las estructuras que interesen en cada caso en relación con las imágenes de referencia. Este cálculo puede ser automático, siendo el software del sistema el que lo realiza; o puede ser manual, llevado a cabo por el operador (técnico de radioterapia). Las desviaciones respecto a la posición inicial se calculan en los tres ejes del espacio (longitudinal, transversal y vertical) y en los aceleradores más modernos también el eje de rotación de la mesa de tratamiento.

Corrección Si el cálculo de errores se encuentra dentro de un rango de tolerancia establecido, por ejemplo ± 3 mm en cada uno de los ejes del espacio, no se realiza la corrección, pero si las desviaciones obtenidas están fuera de este intervalo, se harán efectivas. Existen dos estrategias de corrección:

Corrección online: La acción correctora es ejecutada justo antes de la irradiación diaria y consiste en modificar la posición del isocentro desplazando la mesa de tratamiento los milímetros que se han calculado de la desviación. Esta estrategia es la preferida al permitir corregir tanto errores sistemáticos como al azar (aunque siempre existen errores residuales). Corrección offline: Las imágenes adquiridas en la IGRT son analizadas a posteriori y la acción correctora se realiza en un tiempo posterior. La estrategia offline determina la mejor posición del paciente a través de los datos acumulados recopilados durante las primeras sesiones de tratamiento. Reduce el riesgo de error sistemático, sin embargo, el riesgo de error aleatorio puede persistir. miniaturadeimagen|Acelerador lineal médico con dispositivo IGRT extendido, perpendicular a la trayectoria del haz de radiación

Tecnologías de IGRT

Imagen portal La formación de imágenes portales es la adquisición de imágenes mediante un haz de radiación que se utiliza para administrar radioterapia a un paciente. Si no todo el haz de radiación se absorbe o se dispersa en el paciente, la parte que atraviesa puede medirse y usarse para producir imágenes del paciente.

Es difícil establecer el uso inicial de la imagen portal para definir la ubicación del campo de radiación. Desde los primeros días de la radioterapia, se utilizaron rayos X o rayos gamma para desarrollar películas radiográficas de gran formato para su inspección. Con la introducción de las máquinas de cobalto-60 en la década de 1950, la radiación fue más profunda dentro del cuerpo, pero con menor contraste y escasa visibilidad subjetiva. Hoy en día, utilizando los avances en los dispositivos de imágenes digitales, el uso de imágenes de portal electrónico se ha convertido tanto en una herramienta para la colocación precisa en el campo como en una herramienta de garantía de calidad para que los oncólogos radioterapeutas revisen durante las revisiones de las películas de verificación.

Imágenes de portal electrónico