PRINCÍPIOS FÍSICOS DA RADIOTERAPIA
Homero Lavieri Martins1
1. Radiação e sua Interação com a Matéria
Radiação é uma forma de propagação da energia pelo espaço. Se acompanhada de matéria, chama-se radiação corpuscular. Quando é apenas energia, chama-se radiação eletromagnética. Há muitas radiações diferentes e apenas algumas delas são de interesse da Radioterapia. As partículas beta e os prótons são radiações corpusculares, possuem massa e carga elétrica. Os raios X e os raios gama são fótons, que podem ser entendidos como pequenos pacotes de energia, sem massa nem carga elétrica.
Sempre que a radiação tem a capacidade de arrancar elétrons de um átomo ela pode ser chamada de radiação ionizante. Os raios X e gama, as partículas beta e os prótons são radiações ionizantes. A luz, as micro-ondas e os raios ultravioletas são radiações não-ionizantes.
A interação da radiação com a matéria não é constante e uniforme. Ela depende de alguns fatores que fazem com que a interação tenha maior ou menor probabilidade de ocorrer. Além disso, ao ocorrer, pode haver maior ou menor troca de energia entre a radiação e a matéria.
Há diversas formas de interação da radiação com a matéria, mas as interações mais importantes para a Radioterapia são o efeito fotoelétrico, o efeito Compton e a produção de pares.
Efeito Fotoelétrico
O Efeito Fotoelétrico ou absorção ocorre quando um fóton incide em elétron orbital fortemente ligado ao núcleo atômico. Nesse caso, a energia será totalmente
absorvida pelo elétron e o fóton deixará de existir. O elétron é ejetado do átomo provocando ionização. Esse tipo de interação depende muito do número atômico do material. Se o átomo tiver número atômico alto, ou seja, muitos prótons em seu núcleo, terá mais elétrons fortemente ligados. Como a interação fotoelétrica ocorre com elétrons fortemente ligados, a probabilidade de ocorrer efeito fotoelétrico com núcleos de número atômico alto é muito maior.
Nesse tipo de interação, o fóton incidente é totalmente absorvido pelo elétron orbital. Para que essa interação ocorra, o fóton deve, obrigatoriamente, ter energia maior do que a energia de ligação do elétron. Ao absorver toda a energia do fóton, o elétron consegue sair do átomo, deixando uma vaga na camada onde estava. Ocorre, portanto, uma ionização.
A probabilidade de ocorrer uma interação desse tipo é maior quando a energia do fóton tem valor próximo da energia de ligação do elétron. Quanto maior a diferença entre a energia do fóton e a energia de ligação do elétron, menor a chance de ocorrer a interação.
Como as energias de ligação estão na faixa de poucos eV até algumas dezenas de keV, é nessa faixa de energia que predomina o efeito fotoelétrico. Se o fóton tiver energia acima de 1 MeV a probabilidade de ocorrer efeito fotoelétrico já é muito pequena.
Combinando os dois fatores, energia do fóton e número atômico do núcleo, haverá muito mais interações fotoelétricas para fótons de energia baixa incidindo em material de número atômico alto.
Efeito Compton
Efeito Compton, ou espalhamento, ocorre quando um fóton interage com um elétron fracamente ligado ao núcleo do átomo. Nesse caso, o fóton perde uma fração de sua energia e muda sua trajetória original. O elétron é ejetado do átomo ao adquirir energia. Neste caso também ocorre uma ionização.
A quantidade de elétrons fracamente ligados não depende muito do número atômico do material, portanto, a probabilidade de ocorrer uma interação Compton não é muito dependente do número atômico do material em que incide a radiação.
Em relação à energia, como qualquer fóton usado em Radioterapia tem energia relativamente alta, a probabilidade de interação também não depende muito da energia do fóton incidente.
Figura 02: Efeito Compton
Produção de Pares
A Produção de Pares ocorre quando um fóton se aproxima bastante do núcleo atômico. Ao interagir com o campo nuclear, ocorrerá uma grande mudança que “transforma” a energia do fóton em massa pela famosa relação E = m c2. Quando o fóton sofre esse tipo de interação, aparecem duas partículas em seu lugar e ele
desaparece. Essas partículas são um elétron de carga elétrica negativa e um elétron de carga elétrica positiva. Esse elétron de carga positiva recebe o nome de pósitron. Portanto, na interação por produção de pares o fóton desaparece e em seu lugar aparecem um elétron e um pósitron.
A massa de um elétron é equivalente a 511 keV. Como o pósitron é igual a um elétron, a exceção de sua carga elétrica, a energia necessária para produzir um par elétron-pósitron é igual a 1022 keV.
Sendo assim, nenhum fóton com energia menor que esse limiar de 1022 keV poderá sofrer uma interação de produção de pares.
Quanto maior a energia do fóton, maior a probabilidade de ocorrer esse tipo de interação. A energia excedente ao valor necessário para produzir as partículas será sua energia cinética após a interação.
Como a interação depende do campo nuclear, quanto maior o número atômico, maior a probabilidade de interação.
Figura 03: Produção de pares
O gráfico abaixo mastra que para energias baixas predomina o efeito fotoelétrico, especialmente se o número atômico do material for alto. Conforme a energia do fóton aumenta, o efeito fotoelétrico passa a ser cada vez menos importante, especialmente para número atômico baixo. Começa, assim, a ser importante o efeito Compton, já que a produção de pares ainda é impossível. A produção de pares começa a ser importante a partir de 5 MeV, principalmente se o número atômico for alto.
Figura 04 Probabilidade de interação em função da energia do fóton
2. Efeitos Biológicos das Radiações
A incidência da radiação pode provocar inonizações. Estas ionizações podem, por sua vez, provocar quebras químicas modificando a estrutura molecular de um meio material. Se essa mudança de estrutura molecular ocorrer em qualquer tecido ou célula, poderá haver mudança biológica nesse meio.
Nem toda mudança biológica será um dano, muito menos um dano irreversível. Porém, alguns desses danos poderão inviabilizar a divisão celular ou levar a célula à morte.
De maneira simplificada, os danos às células são classificados em letais ou sub-letais.
Os danos letais são irreversíveis, não podem ser reparados e levam a célula à morte.
Os danos sub-letais podem ser reparados em algumas horas, fazendo com que a célula se recupere totalmente. Porém, se outros danos sub-letais forem acrescentados ao dano sub-letal já instalado, essa soma de danos poderá gerar um dano letal, levando a célula à morte.
A quantidade de células que sobrevivem a uma determinada quantidade de radiação é dada por um gráfico parecido com o da figura abaixo.
Figura 05 sobrevivência celular em função da dose
Nele podemos ver que inicialmente a quantidade sobrevivente sofre uma variação pequena até que a dose atinja o “ombro” da curva. Daí em diante, o aumento da dose faz com que a sobrevivência de células diminua mais rápido.
Cada tipo de célula tem o “ombro” da curva em posição diferente em relação à dose, além de ter uma inclinação diferente. Em geral, as células tumorais têm o ombro em doses menores e uma inclinação mais pronunciada. Se a dose for administrada de forma fracionada, as células tumorais terão menor chance de sobrevivência em comparação com as células sadias, cuja curva tem uma inclinação menor no seu início.
O gráfico abaixo mostra a curva de sobrevivência celular para a administração de dose de forma fracionada, enfatizando a vantagem das células normais sobre as células tumorais.
Figura 06 sobrevivência celular em função da dose fracionada
Se a dose for insuficiente, células tumorais sobreviverão. Se a dose for excessiva, as células normais também morrerão. Existe uma faixa de dose para a qual a sobrevivência de células tumorais é pequena se comparada ao número de células normais. É nesse intervalo de dose que está o melhor tratamento.
Figura 07 A curva A representa a probabilidade de controle tumoral e a curva B representa a probabilidade de ocorrer complicação
3. Dosimetria
Para o uso da Radioterapia é imprescindível o conhecimento do feixe de radiação. A dosimetria é o processo pelo qual se podem conhecer algumas das características do feixe que possibilitam o seu uso adequado.
Para que a dosimetria tenha resultados corretos, o medidor de radiação deve ser compatível com o feixe a ser medido e a finalidade dessas medidas. Portanto, o primeiro passo é conhecer o detector a ser usado.
Alguns detectores são mais comuns em Radioterapia. Outros são usados esporadicamente e nem todas as instituições os possuem.
A dosimetria mais comum é feita com câmara de ionização. Com ela é possível determinar a energia efetiva do feixe de radiação, a distribuição de dose ao longo do eixo do feixe e transversal a ele, a quantidade de radiação emitida pela máquina por unidade monitora, entre muitos outros parâmetros importantes para o tratamento.
Figura 08: câmara de ionização tipo dedal
A figura acima mostra um corte da câmara de ionização mais usada no Brasil. A radiação provoca ionizações no ar entre o eletrodo central e a capa externa da câmara. As cargas elétricas geradas são coletadas e a carga elétrica total é medida por um eletrômetro acoplado à câmara. Essa quantidade de ionizações será proporcional à radiação incidente na câmara, que por sua vez será proporcional à radiação emitida pela máquina.
Como a quantidade de ionizações gerada no interior da câmara depende da quantidade de ar dentro dela, a carga medida dependerá da temperatura e da pressão do ar, pois o aumento da pressão e ou diminuição da temperatura aumentam a quantidade de ar dentro da câmara, consequentemente, para a mesma quantidade de radiação haverá mais cargas coletadas. A correção da leitura do eletrômetro é feita pelo “fator de temperatura e pressão”.
A câmara de ionização deve ser calibrada pelo menos a cada dois anos para garantir a fidelidade das medidas.
Para fontes de braquiterapia, a câmara de ionização tem outro formato, parecido com um poço. São as chamadas câmaras poço. A fonte radioativa entra na câmara, parando em diversas posições, permitindo uma avaliação da atividade da fonte, bem como de seu correto posicionamento dentro do aplicador.
Figura 09: câmara de ionização tipo poço
Essas câmaras são as mais usadas para a dosimetria de rotina em serviços de braquiterapia.
Os filmes radiográficos e os radiocrômicos também são bastante empregados, principalmente para controle da qualidade.
Os dosímetros termoluminescentes, os semicondutores, o gel e alguns outros tipos de dosímetros são pouco usados, em geral envolvendo algum procedimento fora da rotina.
4. Teleterapia
Teleterapia é a Radioterapia realizada com a administração de radiação vinda de uma fonte colocada longe do paciente. As distâncias mais usadas hoje são de 80 cm para os antigos aceleradores lineares e os equipamentos de cobaltoterapia ou de 100 cm para todos os aceleradores lineares mais novos.
Os equipamentos de cobaltoterapia estão caindo em desuso. Já os aceleradores lineares podem ser apresentados em duas versões principais: com ou sem feixes de elétrons.
Os equipamentos de cobalto que se movem apenas verticalmente são chamados cobaltos de coluna. Aqueles que podem girar em torno do paciente são os cobaltos isocêntricos.
Figura10: equipamentos de cobaltoterapia
Os aceleradores sem feixes de elétrons têm feixe de fótons de 4 MV ou 6 MV. Os aceleradores com feixe de 6 MV são os mais populares no Brasil. Já os aceleradores
com elétrons podem ter um ou dois feixes de fótons, incluindo feixe de mais de 10 MV. Nesse caso, são chamados também de aceleradores de alta energia ou de dupla energia.
Os equipamentos modernos de teleterapia podem gerar campos de irradiação desde 0,5 cm x 0,5 cm até 40 cm x 40 cm na altura do isocentro.
Cada paciente pode ser tratado com um ou mais campos de radiação. A soma da contribuição de cada campo irá produzir uma distribuição de dose programada em um Sistema de Planejamento.
Para um único campo de radiação, a distribuição de dose terá uma forma semelhante à mostrada na figura abaixo. Cada linha colorida representa os pontos que recebem a mesma quantidade de dose e são chamadas linhas de isodose.
Figura 11: curva de isodose para um campo de radiação
Essa distribuição de dose pode não ser boa para o paciente, pois a dose no alvo poderá ser menor do que a dose nas regiões sadias. Recorremos então ao uso de mais campos. Adicionando-se um campo igual a esse, porém em sentido contrário, no exemplo um campo de baixo para cima, a soma desses dois campos terá como resultado uma distribuição de dose muito mais homogênea.
Figura 12: curva de isodose composta por dois campos de radiação
Outras opções de tratamento incluem uma variedade de campos, como nos exemplos abaixo.
Figura 13: diversas composições de campo para a distribuição da dose.
Algumas vezes, para que seja possível obter uma boa distribuição de dose, é necessário usar acessórios que modificam o feixe.
São peças de metal que se interpõem ao feixe, modificando o formato das linhas de isodose.
Figura 14: curva de isodose com filtro em cunha
As isodoses ficarão “pontudas” de um lado, aumentando a dose nessa região. Dependendo da inclinação das linhas de isodose, define-se o nome do filtro usado. Os ângulos mais comuns são 15, 30, 45 e 60 graus.
- Blocos de colimação
São blocos de metal interpostos ao feixe para absorver no mínimo 97% da radiação. Isso faz com que as regiões que estejam abaixo desses blocos recebam pouca radiação.
Figura 15: bandeja acrílica com bloco de colimação
- Colimadores multilâminas (MLC)
Se usado da forma mais simples, o colimador multilâminas substituirá os blocos de colimação. O MLC tem vantagens importantes sobre os blocos de colimação porque podem ser movidos durante o tratamento. Nesse caso, teremos um tratamento com modulação da intensidade do feixe (IMRT).
Figura 16: colimador multilâminas
São placas flexíveis que se adaptam à superfície do paciente. Principalmente usada para feixes de elétrons, os bolus superficializam a dose. É importante que mantenham bom contato com a pele, caso contrário não será atingido o efeito desejado.
Figura 17: bolus
Os tratamentos com fótons podem se dividir em dois grupos: os que usam distância foco-pele fixa e os tratamentos isocêntricos. No primeiro caso, a distância foco-pele é mantida constante para todos os campos. Já nos tratamentos isocêntricos, a distância do foco até o alvo é mantida constante.
5. Braquiterapia
Quando a fonte de radiação é colocada dentro do paciente ou muito próxima da pele do paciente, o tratamento recebe o nome de braquiterapia.
A taxa de dose com que se administra o tratamento define o tipo de braquiterapia: por baixa taxa (LDR), média taxa (MDR) ou alta taxa de dose (HDR). Hoje são usados poucos radioisótopos para esse fim. O mais usado é o irídio-192, seguido pelo iodo-125, césio-137 e cobalto-60.
A colocação do material radioativo no paciente pode ser direta ou pelo uso de aplicadores próprios para esse fim. Quando o material radioativo é implantado diretamente no tecido, o implante é permanente e esse material não é mais retirado do paciente. Para evitar contaminação radioativa, o radioisótopo é colocado dentro de uma cápsula de metal ou revestido. Dessa forma, não há contato direto do material radioativo com o paciente.
Os implantes temporários são feitos com o auxílio de um aplicador que permite que o material radioativo seja retirado com facilidade do paciente. Se o aplicador é colocado no paciente já com o material radioativo em seu interior, a técnica de inserção chama-se pré-carregamento. Quando o aplicador é colocado vazio e em seguida o material radioativo é inserido, a técnica recebe o nome de pós-carregamento ou afterloading.
Sempre que se usa material radioativo com atividade muito alta, o carregamento deve ser feito de forma automática através de um equipamento que movimenta as fontes, sem a presença de nenhum membro da equipe dentro da sala de tratamento. A técnica mais empregada hoje no Brasil é a braquiterapia por alta taxa de dose com pós-carregamento automático com irídio-192. Esse tipo de equipamento tem um cabo de mais de 100 cm de comprimento e cerca de 1 mm de diâmatro em cuja ponta é colocada uma pequena fonte de irídio-192 com 3,5 mm de comprimento e menos de 1 mm de diâmetro.
Enquanto não está em posição de irradiação, a fonte permanece dentro de um cofre de segurança. Quando acionado por um computador, um motor movimenta o cabo, fazendo com que a fonte saia do equipamento por um dos canais de tratamento. A cada canal pode ser conectado um tubo guia que conecta o equipamento ao aplicador, já colocado no paciente. A fonte se movimenta a posições pré-estabelecidas e lá permanece por um tempo calculado pelo Sistema de Planejamento. Uma vez terminado o tempo estabelecido para todas as posições desse canal, a fonte retorna ao cofre de segurança e sai por outro canal, indo a outro aplicador.
Novamente a fonte ficará parada em posições pré-determinadas, movendo-se de uma a outra em passos de poucos milímetros. O processo se repete até que todos os canais programados recebam a fonte e ela retorne ao cofre de segurança. O aplicador, já sem o material radioativo, é retirado do paciente.
A braquiterapia HDR pode ser fracionada bastando a recolocação do aplicador e a repetição de todo o procedimento.
Planejamento de braquiterapia
O planejamento da braquiterapia se baseia em imagens do paciente com o aplicador já colocado. Dessa forma, é possível saber em que posições será possível colocar a fonte radioativa para distribuir a dose de forma adequada.
A braquiterapia baseada em radiografias é conhecida como braquiterapia 2D. Em geral, tomam-se duas imagens ortogonais como as figuras abaixo.
Figura 19: radiografias mostrando aplicadores ginecológicos inseridos na paciente
Nelas é possível ver a pelve de uma paciente em AP do lado esquerdo e em perfil no lado direito. Existem três tubos inseridos na pacientes, que são os aplicadores. Por eles irá passar a fonte radioativa, que deverá parar em algumas posições e por algum tempo, conforme for calculado pelo sistema de planejamento.
O primeiro passo do planejamento é a descrição da posição dos aplicadores em cada radiografia. A cada aplicador será associado um desenho, descrevendo o caminho que a fonte poderá fazer.
Figura 20: aplicadores descritos sobre a radiografia
Em seguida, selecionam-se as posições em que a fonte poderá parar. A partir dessas informações são calculados os tempos de permanência da fonte em cada posição para que a dose seja distribuída adequadamente.
Há diversas maneiras de se determinar os tempos de permanência em cada posição, desde métodos baseados apenas na experiência dos profissionais, até métodos matemáticos, conhecidos como otimização da dose.
Após a aplicação de quaisquer desses métodos, obtém-se a distribuição de dose, como é possível ver em três planos ortogonais na figura abaixo.
Figura 21: curvas de isodose em planos ortogonais
Uma vez obtida uma primeira distribuição de dose, é possível modificá-la até que esteja satisfatória.
Figura 22: reconstrução tridimensional da distribuição de dose
Caso se tenha uma imagem tomográfica, seja por raios X, por ressonância magnética ou por ultrassom, é possível fazer um planejamento de braquiterapia 3D, também chamada de braquiterapia guiada por imagem (IGBT).
No exemplo a seguir, vemos um implante de próstata com imagem tomográfica. No corte tomográfico é possível identificar as 12 agulhas implantadas.
Figura 23: corte tomográfico mostrando as agulhas implantadas
A visão simultânea de três cortes ortogonais ajuda na identificação das agulhas e no desenho dos órgãos de interesse.
Figura 24: cortes tomográficos mostrando as agulhas implantadas
Após esse processo de identificação, segue-se o cálculo dos tempos de permanência da fonte nas posições determinadas. Os algorítmos de otimização de dose podem ser usados e ajudam muito na obtenção da melhor distribuição de dose possível.
Ao final do processo podemos ver a distribuição de dose em cada corte, como no exemplo abaixo de um implante de cabeça e pescoço.
Figura 25: cortes tomográficos mostrando implante cervical
6. Proteção radiológica
A proteção radiológica na Radioterapia é bem mais simples do que em outras áreas que usam radiação. Como a maioria das fontes é fixa, a proteção é mais fácil. Em geral, as paredes da sala e os dispositivos que impedem a liberação de radiação
com a equipe na sala são suficientes para garantir uma boa proteção. É claro que isso não significa que devemos descuidar da proteção radiológica. Embora os acidentes sejam raros, o risco potencial é muito grande, pois envolve fontes com energia e taxa de exposição muito altas. Qualquer pequeno erro pode ter resultados muito graves.
Todos os Serviços de Radioterapia devem ter um Plano de Radioproteção em que se estabelecem todos os procedimentos a serem empregados para garantir a segurança e diminuir os riscos. Também nesse documento devem estar descritos os procedimentos em caso de emergência, com detalhamento da responsabilidade de cada membro da equipe de trabalho. O Plano de Radioproteção deve ser submetido à Comissão Nacional de Energia Nuclear para aprovação.
7. Tecnologia e funcionamento dos equipamentos
7. Equipamentos de Teleterapia 7.1.1 Cobaltos
Os equipamentos para cobaltoterapia têm uma fonte com atividade entre 2.000 e 10.000 curies dentro de um cabeçote com blindagem dimensionada para manter os níveis de radiação ao redor do equipamento dentro dos limites legais.
Quando o paciente está corretamente posicionado, todos saem da sala e a fonte é exposta remotamente a partir do comando. Há dois métodos mais comuns para a exposição da fonte: deslizamento e rotação.
Os equipamentos que usam o sistema de deslizamento movimentam a fonte desde a posição em que está recolhida na blindagem até uma abertura pela qual a radiação poderá sair, formando o campo de radiação.
Figura 26: cabeçote de equipamento de cobaltoterapia com sistema de deslizamento
Caso a fonte fique presa à posição de irradiação e não retorne automaticamente à posição blindada, o retorno maual pode ser feito com o uso de um bastão que é encaixado na ponta do cilindro deslizante, forçando-se o conjunto na direção do recolhimento da fonte.
Os equipamentos com sistema de rotação funcionam de forma muito parecida, expondo a fonte quando o disco onde a fonte está instalada gira da posição blindada para a posição de exposição. O retorno em caso de emergência é feito pelo uso de um volante acoplado ao eixo de giro do disco.
Em qualquer caso, existe um sistema que projeta luz na área a ser irradiada para permitir que se posicione corretamente o paciente e o feixe de irradiação.
7.1.2 Aceleradores lineares
Todos os aceleradores lineares têm o mesmo princípio de funcionamento. Um filamento aquecido libera elétrons que são injetados dentro de um tubo reto e acelerados até atingirem uma determinada energia. O filamento fica dentro de uma estrutura chamada “canhão”. O tubo acelerador usa micro-ondas para acelerar os elétrons. Essas micro-ondas são geradas em válvulas magnetron ou klystron, dependendo do modelo do equipamento. Uma vez que os elétrons atinjam a energia desejada, eles incidem em placa metálica chamada “alvo” para que sejam gerados os fótons de raios X. Os aceleradores de energia baixa teem o tubo acelerador já alinhado com o alvo. Já os aceleradores de energia alta necessitam de um sistema para direcionar o feixe de elétrons para o alvo, comumente chamado de “bending” magnético.
Se o alvo for retirado, o feixe de elétrons poderá incidir diretamente no paciente, permitindo a irradiação com feixe de elétrons.
7.4. Equipamentos de Controle de Qualidade;
Para saber se as irradiações estão sendo feitas corretamente é necessário e obrigatório manter um sistema de controle da qualidade de todos os equipamentos. Como são necessárias medidas de tipos diferentes, há necessidade de usar detectores diferentes.
7.4.1 Dosímetro clínico
Formado pelo conjunto eletrômetro-câmara de ionização, o dosímetro clínico mede a quantidade de radiação emitida por um equipamento. Além disso, pode ser usado para medidas relativas como parâmteros de verificação da constância da energia do feixe.
Figura 29: eletrômetro e câmara de ionização
7.4.2 Verificador de estabilidade e simetria do feixe
Como as medidas com o dosímetro clínico podem ser muito demoradas, existem outros detectores que permitem fazer medidas mais rapidamente. Esses sistemas teem vários detectores dispostos que permitem avaliar vários parâmetros do feixe simultaneamente. Os principais parâmteros avaliados, dependendo do sistema, são: energia, planura, simetria e estabilidade.
Figura 30: verificador de estabilidade do feixe
7.4.3 Filmes
Filmes dosimétricos podem se usados para o controle da qualidade desde que tenham baixa sensibilidade, caso contrário, uma pequena dose já irá escurecer demais o filme, impossibilitando qualquer tipo de análise. Usam-se, portanto, filmes lentos, prórpios para radioterapia. A densidade óptica resultante de uma irradiação pode ser avaliada em densitômetros, permitindo avaliar planura, fluência, coincidência de campo luminoso com campo radioativo, porcentagem de dose profunda, entre outros fatores.
Os filmes radiocrômicos, que dispensam o uso de processamento, são, cada dia, mais usados para o controle da qualidade.
8. Procedimentos em teleterapia
Existem diversas técnicas de tratamento e durante o planejamento do tratamento é selecionada a melhor técnica para cada caso. O nome de cada técnica pode variar de um lugar para outro.
8.1 Tratamentos convencionais
São as técnicas que usam poucos campos com formatos retangulares e algumas pequenas colimações feitas com blocos genéricos não individualizados. Com essa técnica é possível tratar diversos tipos de casos, mas a distribuição de dose não irá reproduzir muito bem o formato do alvo.
8.2 Tratamentos conformatórios
Também conhecidos como tratamentos conformacionais. Nesse caso é preciso imagem volumétrica do paciente, por exemplo, uma tomografia computadorizada, e cada campo terá um formato que se arpoxima da forma do alvo.
Para que o campo tenha um formato irregular podem ser confeccionados blocos de chumbo ou cerrobend para colimação ou podem ser usados os colimadores multifolhas.
8.3 Tratamento com modulação da intensidade do feixe
São os tratamentos em que não se usam campos homogêneos de radiação, ou seja, são usados campos com Modulação de Intensidade do Feixe (IMRT). Com isso, a distribuição de dose irá se assemelhar muito mais ao formato do alvo, permitindo a diminuição das margens de segurança e o consequente aumento da dose tumoral. Para obter campos não homogêneos pode-se usar um bloco de metal com altura irregular, como o da figura abaixo. Como a espessura em cada ponto é diferente, a quantidade de radiação que passa pelo bloco é diferente.
Figura 31: bloco de colimação para modulação do feixe
A confecção desse tipo de bloco é complicada e cara, o que tem levado esse tipo de IMRT ao desuso.
Como alternativa, pode ser usado o colimador com múltiplas lâminas (MLC, do inglês Multileaf Collimator). Existem dois tipos de tratamentos com IMRT com o uso de MLC.
Abrindo-se um determinado campo irregular com o MLC é feita uma irradiação com parte da dose final prevista. A seguir, o feixe é desligao, as lâminas se movem a nova posição e o feixe é ligado novamente administrando mais um pouco da dose final prevista. Segue-se nova interrupção do feixe, as lâminas se movem novamente para outra posição e o feixe é ligado para mais uma irradiação. O processo se repete inúmeras vezes, formando um campo heterogêneo de radiação. Essa forma de IMRT é conhecida como “step and shoot”.
Se o mesmo processo for feito, porém sem a interrupação do feixe e com o movimento contínuo das lâminas também se formará um campo heterogêneo. Essa técnica é chamada de “sliding windows”.
8.4 Radioterapia guiada por imagem
Para garantir que a administração da dose seja precisa, é importantíssimo que o paciente seja posicionado de maneira correta e reprodutível.
Na radioterapia convencional usam-se marcas na pele para alinhar o paciente. Como as margens de segurança para esse tipo de tratamento são grandes, as marcas na pele são suficientes para garantir a irradiação na área correta.
Porém, quando as margens de segurança diminuem, o posicionamento do paciente se torna crítico e as marcas na pele são insuficientes para garantir que a dose será administrada corretamente.
A Radioterapia Guaida por Imagens (IGRT) usa imagens radiográficas obtidas imediatamente antes do tratamento para que sejam comparadas a imagens obtidas durante o planejamento do tratamento. Se as imagens não coincidirem, o paciente deve ser reposicionado até que as imagens coincidam.
O EPID (Eletronic Portal Image Device) é um detector de radiação acoplado ao acelerador lienar que permite a obtenção de imagem no próprio equipamento de tratamento.
8.5 Tratamentos com modulação volumétrica em arco
Seguindo a lógica de distribuir a dose com o formato do alvo, a técnica de VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) possibilita tratar o paciente com movimentação do gantry da máquina e das lâminas do colimador multilâminas simultaneamente à emissão da radiação, possibilitando obter distribuições de dose impossíveis de se obter com tratamentos estáticos.
Associado ao movimento do giro do gantry e das lâminas do MLC pode-se também mudar a taxa de dose e a velocidade de giro do gantry, aumentando muito as possibilidades de distribuição de dose diferentes.
8.6 Radiocirurgia
É uma técnica de tratamento que usa campos muito pequenos para administração de dose em áreas muito bem definidas. Pode ser feita em fração única ou em múltiplas frações. Como o campo é muito pequeno, a imobilização do paciente é importantíssima, pois um pequeno movimento do paciente pode fazer com que a dose seja administrada na região errada.
Uma forma de imobilizar o paciente eficientemente pode ser a colocação de halos “parafusados” nos ossos do crânio. Outros sistemas menos invasivos também foram desenvolvidos, entre eles os “bite block” que são moldes feitos na boca do paciente. Diariamente o paciente “morde” esse molde que está fixado sempre na mesma posição.
9. Posicionamento dos pacientes
Uma das tarefas mais importantes para o sucesso do tratamento por radioterapia é o correto posicionamento do paciente. De nada serve um planejamento excelente se
ele não for reproduzido no momento de sua execução. Além da precisão no posicionamento, é fundamental sua reprodutibilidade,
9.1. Confecção de máscaras, blocos e moldes;
Para ajudar no correto posicionamento do paciente e prevenir movimentos involuntários que fariam com que a radiação fosse administrada no lugar errado, alguns pacientes podem usar máscaras de fixação. Em geral são usados termoplásticos que aquecidos em água a uma temperatura de 70 ºC ficam moles e permitem sua modelagem no paciente. Uma vez frio, o plástico endurece e permanece com a forma do paciente. Diariamente o paciente irá ser posicionado com sua máscara termoplástica, garantindo reprodutibilidade de posicionamento e imobilização adequada durante o procedimento.
Figura 32: máscara termoplástica para imobilização
Alguns pacientes são irradiados com campos irregulares. Nas salas de radioterapia existem blocos padronizados de chumbo ou cerrobend para definir desenhos de campos diferentes de quadrados ou retângulos. Quando há necessidade de irradiar o paciente com campos de formatos irregulares, os blocos padronizados não serão suficientes. A partir de uma radiografia do paciente, em que se desenha a entrada do campo de radiação, é possível cortar moldes de isopor que servem de forma para a colocação do cerrobend fundido. Uma vez solidificado, o bloco que assumiu o formato dado pelo molde é colocado preso a uma bandeja acrílica e usado para colimar o campo de tratamento.
Os blocos usados podem ser derretidos e usados para o preparo dos blocos de outros pacientes.
Há outros casos em que é preciso modificar a distribuição de dose pela colocação de moldes de plástico, cera ou outro material apropriado. Esses moldes são confeccionados individualmente e dependem muito dos objetivos do tratamento. 9.2. Medidas preventivas de falhas ou imprecisões na execução de procedimentos e técnicas.
Cada dia aumenta a preocupação com a segurança dos tratamentos. Como a Radioterapia usa doses muito altas, os riscos envolvidos nos procedimentos são muito grandes.
Há medidas preventivas simples que ajudam muito no controle dos tratamentos e outras medidas não tão simples, mas que devem também ser colocadas em práticas.
Sistemas de gerenciamento de informações oncológicas estão se difundindo no Brasil e são peça importante no controle dos tratamentos. Em geral, esses sistemas automatizam diversas tarefas, evitando erros de digitação, posicionamento, troca de campos, troca de acessórios, entre outras vantagens.
Cabe a cada membro da equipe cuidar para que os tratamentos sejam feitos com o menor risco possível.
10. Controle da Qualidade em Radioterapia
Equipamentos de Cobalto e Aceleradores Lineares
10.1. Intertravamento
Todos os equipamentos de teleterapia devem ter sistemas de segurança que diminuam o risco de acidentes. Alguns sistemas consistem de chaves elétricas que, quando acionadas, liberam o tratamento desde que estejam corretamente selecionadas.
Essas chaves devem detectar a presença dos filtros em cunha e reconhecer qual o filtro colocado. A partir do controle do acelerador o mesmo filtro deverá ser selecionado, caso contrário o queipamento não deverá liberar o tratamento. O mesmo deve acontecer com a presença da bandeja dos blocos de colimação, da bandeja com retículo para radiografia portal ou qualquer outro acessório que se coloque no equipamento.
Além desses acessórios, o fechamento da porta também deve ser monitorado por chave elétrica para garantir que o feixe não inicie com a porta aberta e, caso a porta seja aberta durante o tratamento, o feixe seja interrompido imediatamente. Se a porta for fechada, o feixe não poderá ser reiniciado sem que seja dada autorização a partir do comando.
10.2. Monitor de parâmetros na sala de tratamento
Nos equipamentos mais modernos, existem monitores na sala de tratamento com capacidade para mostrar todos os parâmetros necessários para o correto posicionamento do paciente, dos campos de radiação e seus acessórios.
10.3. Comunicação audiovisual
Todas as salas de tratamento com radioterapia devem ter dispositivo que permita que o paciente se comunique oralmente com as pessoas que estejam no comando do equipamento. Também essas pessoas devem poder se comunicar com o paciente, com a finalidade de orientá-lo sempre que necessário. Além da comunicação oral, é preciso manter um crcuito interno de televisão para que o paciente seja monitorado todo o tempo.
10.4. Localização com laseres
O sistema de laseres deve ser periodicamente verificado para garantir que o paciente seja corretamente posicionado. Essa verificação pode ser feita com o uso de um alinhador de laser colocado no plano do isocentro.
10.5. Indicadores
Todos os parâmetros usados para posicionar o paciente e o feixe de radiação devem ser periodicamente virificados. Para isso devem ser usados padrões como réguas, goniômetros, níveis ou qualquer outro padrão de medida que se possa comparar com os parâmetros oferecidos pelo equipamento.
10.6. Verificação da coincidência de campo radioativo com o campo luminoso
Um teste muito importante é a verificação da coincidência do campo luminoso do equipamento de teleterapia com o campo de radiação. Esssa verificação pode ser feita com o verificador de estabilidade ou com o uso de filmes.
O verificador de estabilidade pode ter detectores colocados no limite do campo luminoso e as leituras desses detectores devem estar dentro de um intervalo pré-estabelecido.
O uso de filmes permitirá uma verificação visual e, caso se faça uma leitura da densidade óptica com um densitômetro, é possível obter também valores numéricos para a constatação da coincidência do campo luminoso com o campo radioativo. 10.7. Botões de emergência
Alguns botões de emergência devem estar colocados em pontos estratégicos das salas e nos próprios equipamentos para que qualquer pessoa possa acioná-los em caso de emergência. Além da interrupção do feixe, esses botões podem interromper o fornecimento de energia elétrica, prevenindo incêndios e outros danos.
10.8. Dosimetria e Controle da Qualidade
Antes de liberar um equipamento para tratar pacientes, é preciso conhecer os feixes de radiação que podem ser produzidos. Esse processo recebe o nome genérico de dosimetria.
A dosimetria inicial de um equipamento é complexa e pode demorar vários dias. Como essas medidas são muito demoradas, não é possível repeti-las diariamente. Sendo assim, apenas alguns parâmetros principais são medidos com frequência. - Energia
A medida do espectro de energia de um feixe é muito complexa. Sendo assim, substitui-se a medida do espectro por uma avaliação da energia efetiva a partir da penetração do feixe na água. Ao se medir a dose em duas profundidades diferentes, a relação entre esses valores deve permanecer constante de um dia para o outro. Com isso não medimos a energia do feixe, mas avaliamos em parte sua constância. - Rendimento
Como o feixe que se origina em um acelerador linear pode depender do fornecimento da energia elétrica, da umidade e temperatura ambientes, entre outros fatores, é preciso saber diariamente como está a emissão de radiação. Medindo-se a radiação em condições padronizadas e constantes todos os dias, é possível comprovar se a quantidade de radiação por unidade monitora está constante.
. Planura
10.9. Acessórios
10.10 Braquiterapia por Alta Taxa de Dose (HDR)
A braquiterapia por alta taxa de dose é um tratamento que exige muito cuidado. Um pequeno erro pode levar a grandes consequências por dois motivos: o tempo de tratamento é pequeno e as distâncias entre fonte e tecido são muito pequenas. Há
tratamentos em que a fonte se posiciona por menos de 1 segundo a 2 mm do tecido. Se o erro no tempo for de apenas 1 segundo a mais, a dose será o dobro da desejada. Se a fonte se posicionar 2 mm mais distante do que o planejado a dose será apenas 25% do valor programado. Portanto, o Controle de Qualidade desse tipo de equipamento é fundamental.
- Programação
Os tempos de tratamento programados pelo sistema de planejamento devem ser verificados de forma independente. Para essa verificação, em geral usam-se alguns pontos de referência e comparam-se as doses calculadas pelo sistema de planejamento com as doses calculadas pelo sistema independente. Se a diferença estiver dentro de um valor pré-estabelecido o tratamento é autorizado.
- Saída e regresso da fonte
A movimentação da fonte deve ser indicada por sinalização visual e audível, alertando o usuário de que é preciso estar atento, pois o risco de acidentes é maior nesses momentos. Essas sinalizações devem ser verificadas periodicamente, a critério da instituição.
- Indicador da luz durante tratamento
Sempre que a fonte estiver exposta, uma luz vermelha na porta deve estar acesa. Além disso, um sinal vindo de um detector de radiação instalado no próprio equipamento deve aparecer na tela de controle, indicando a presença de radiação na sala. Como esses dois sinais são originados do equipamento e uma falha pode causar erro em ambas as sinalizações, é obrigatório que toda sala de braquiterapia tenha um detector de radiação instalado na parede com um repetidor fora da sala. Assim, mesmo antes de entrar na sala para qualquer procedimento, será possível saber a situação em que se encontra o ambiente.
Em situações de potencial emergência, os sinais da porta, do painel e do detector independente devem ser comparados para afastar a possibilidade de mau funcionamento dessas sinalizações.
- Sistema de imagens
Os planejamentos dos tratamentos são realizados com base em imagens obtidas por raios X, ressonância magnética ou ultrassom. Se essas imagens estiverem distorcidas ou incorretamente escaladas, todo o tratamento estará comprometido. Portanto, todos os sistemas de imagem devem passar por testes que comprovem que as imagens reproduzem fielmente os objetos. Alguns testes podem ser realizados como, por exemplo, radiografar alguns objetos conhecidos a distâncias constantes e reprodutíveis. Dessa forma, deveremos obter sempre o mesmo padrão de imagem que, transferida ao sistema de planejamento, poderá ser verificada. Qualquer diferença deverá ser motivo para uma averiguação cuidadosa.
- Retorno manual
Sempre que a fonte radioativa sai do cofre de segurança, o sistema de tratamento mantém um controle sobre a que distância a fonte está da saída de cada canal. Terminado o tempo de tratamento a fonte deve retornar ao cofre de segurança. Se a quantidade de cabo que sai do equipamento não for igual à quantidade que retorna, o equipamento deve emitir um sinal de alarme e algumas medidas de emergência devem ser adotadas. Uma das possibilidades a se considerar é o acionamento do retorno manual da fonte.
O cabo da fonte é movimentado por um motor que, se falhar por quebra ou por falta de energia, não conseguirá retornar a fonte ao cofre de segurança. O acionamento da manivela de retração manual substituirá o motor, retornando a fonte ao cofre. Os equipamentos têm essa manivela em posição apropriada para facilitar o retorno da fonte e os usuários devem estar cientes de sua posição e da quantidade de voltas a serem dadas até o retorno da fonte.
Essas informações são muito importantes porque nem sempre o retorno manual pode solucionar o problema. Se o acidente estiver relacionado à ruptura do cabo, o retorno manual irá apenas regressar parte do cabo para dentro do equipamento, deixando a fonte exposta e de nada valerá seguir girando a manivela de retorno manual.
O acionamento do retorno manual deverá ser sempre precedido de uma rápida análise da situação como um todo, avaliando se realmente há uma situação de emergência e se há radiação indevida na sala. Durante todo o procedimento de retorno manual, a situação de radiação na sala deverá ser acompanhada pelo uso de detector de radiação, devendo ser interrompido o procedimento assim que os níveis de radiação retornem ao normal, ou no caso de se atingir o número de voltas da manivela, sem que a fonte retorne ao cofre. Neste último caso, a situação de emergência permanece e outro procedimento deve ser adotado, abandonando-se a retração manual.
- Integridade mecânica
O deslocamento da fonte desde o cofre até a posição de tratamento depende da integridade dos aplicadores e dos tubos de conexão. A segurança do tratamento e o retorno da fonte ao cofre também depende do caminho a ser percorrido pela fonte estar limpo, livre e sem estrangulamentos ou dobras. Qualquer dessas alterações pode fazer com que a fonte fique presa no percurso e o sistema mecânico de retração da fonte tenha dificuldade de operação, exigindo o início de um procedimento de emergência.
Além da integridade física é importante garantir que o comprimento desse conjunto aplicador-tubo de conexão seja aquele que foi estabelecido durante o planejamento do tratamento.
Consequentemente, a instituição deve estabelecer um programa de controle de qualidade dos aplicadores e dos tubos de conexão a ser realizado periodicamente.
Os testes podem ser simples verificações visuais das condições do material ou testes mais complexos, como radiografias e autorradiografias.
As autorradiografias são procedimentos nos quais se coloca um aplicador sobre um filme radiográfico e se faz a fonte ir até um ponto determinado. A posição em que se forma a imagem deve coincidir com a posição esperada, com uma precisão de 1 mm.
- Monitor portátil de radiação
Toda instalação que use radiação ionizante deve ter um detector portátil de radiação. Ele serve para a execução do levantamento radiométrico das áreas vizinhas à sala de tratamento, bem como ao levantamento radiométrico do prórpio equipamento, para garantir que a equipe de trabalho possa ficar na sala de tratametno durante o preparo do procedimento. Em situações de emergência o detector portátil de radiação corrobora as sinalizações emitidas pelo equipamento e pelo detector independente instalado na sala. O detector portátil deve ser calibrado anualmente.
- Sistema de comunicação áudio-visual e interruptores de emergência
Geralmente antes do início das atividades diárias o sistema de comunicação visual e auditivo deve ser verificado. Ele é útil para acompanhar o paciente durante o procedimento, orientando-o caso necessário, sem a necessidade de parar a irradiação para entrar na sala. Caso seja necessário fazer essa interrupção, interruptores de emergência são instalados em diversos pontos, acessíveis à equipe de trabalho, possibilitando o imediato recolhimento da fonte ao cofre de segurança. A abertura da porta com a fonte exposta terá o mesmo efeito. Todos os interruptores devem ser testados periodicamente, a critério da equipe de trabalho da instituição.
Existem dois documentos brasileiros mais importantes no que se refere ao
funcionamento de serviços de Radioterapia que podem ser facilmente conseguidos via internet. São eles:
RDC 20/2006- Funcionamento de Serviços de Radioterapia; Anvisa
Resolução 130/2012 - Requisitos de Radioproteção e Segurança para Serviços de Radioterapia;
