La radiocirugía es una cirugía que utiliza radiación , [1] es decir, la destrucción de áreas de tejido seleccionadas con precisión mediante radiación ionizante en lugar de la escisión con un bisturí. Al igual que otras formas de radioterapia (también llamada radioterapia), generalmente se usa para tratar el cáncer . La radiocirugía fue definida originalmente por el neurocirujano sueco Lars Leksell como "una única fracción de radiación de dosis alta, dirigida estereotácticamente a una región intracraneal de interés". [2]
Radiocirugía | |
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Especialidad | Oncología |
MedlinePlus | 007577 |
eMedicina | 1423298 |
En radiocirugía estereotáctica ( SRS ), la palabra " estereotáctica " se refiere a un sistema de coordenadas tridimensional que permite la correlación precisa de un objetivo virtual visto en las imágenes de diagnóstico del paciente con la posición real del objetivo en el paciente. La radiocirugía estereotáctica también se puede llamar radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáctica (SABR) cuando se usa fuera del sistema nervioso central (SNC). [3]
Historia
La radiocirugía estereotáctica fue desarrollada por primera vez en 1949 por el neurocirujano sueco Lars Leksell para tratar pequeños objetivos en el cerebro que no eran susceptibles de cirugía convencional. El instrumento estereotáctico inicial que concibió utilizaba sondas y electrodos. [4] El primer intento de suplantar los electrodos con radiación se hizo en los primeros años cincuenta, con rayos x . [5] El principio de este instrumento era golpear el objetivo intracraneal con haces estrechos de radiación desde múltiples direcciones. Las trayectorias del haz convergen en el volumen objetivo, liberando una dosis acumulativa letal de radiación allí, mientras se limita la dosis al tejido sano adyacente. Diez años más tarde se habían logrado avances significativos, debido en gran medida a la contribución de los físicos Kurt Liden y Börje Larsson. [6] En este momento, los rayos estereotácticos de protones habían reemplazado a los rayos X. [7] El haz de partículas pesadas se presentó como un excelente reemplazo para el bisturí quirúrgico, pero el sincrociclotrón era demasiado torpe. Leksell procedió a desarrollar una herramienta práctica, compacta, precisa y sencilla que podía ser manejada por el propio cirujano. En 1968 esto dio como resultado el Gamma Knife, que se instaló en el Instituto Karolinska y consistía en varias fuentes radiactivas de cobalto-60 colocadas en una especie de casco con canales centrales para la irradiación con rayos gamma. [8] Este prototipo fue diseñado para producir lesiones por radiación en forma de hendidura para procedimientos neuroquirúrgicos funcionales para tratar el dolor, los trastornos del movimiento o los trastornos del comportamiento que no respondieron al tratamiento convencional. El éxito de esta primera unidad llevó a la construcción de un segundo dispositivo, que contiene 179 fuentes de cobalto-60. Esta segunda unidad de bisturí de rayos gamma fue diseñada para producir lesiones esféricas para tratar tumores cerebrales y malformaciones arteriovenosas intracraneales (MAV). [9] Se instalaron unidades adicionales en la década de 1980, todas con 201 fuentes de cobalto-60. [10]
Paralelamente a estos desarrollos, se diseñó un enfoque similar para un acelerador de partículas lineal o Linac. La instalación del primer acelerador lineal clínico de 4 MeV comenzó en junio de 1952 en la Unidad de Investigación Radioterapéutica del Medical Research Council (MRC) del Hammersmith Hospital de Londres. [11] El sistema fue entregado para pruebas físicas y de otro tipo en febrero de 1953 y comenzó a tratar pacientes el 7 de septiembre de ese año. Mientras tanto, el trabajo en el Laboratorio de Microondas de Stanford condujo al desarrollo de un acelerador de 6 MV, que se instaló en el Hospital de la Universidad de Stanford, California, en 1956. [12] Las unidades Linac se convirtieron rápidamente en dispositivos favoritos para la radioterapia fraccionada convencional, pero duró hasta el 1980 antes de que la radiocirugía dedicada al Linac se hiciera realidad. En 1982, el neurocirujano español J. Barcia-Salorio comenzó a evaluar el papel de la radiocirugía de fotones generada con cobalto y luego basada en Linac para el tratamiento de las MAV y la epilepsia . [13] En 1984, Betti y Derechinsky describieron un sistema de radiocirugía basado en Linac. [14] Winston y Lutz avanzaron aún más en las tecnologías de prototipos radioquirúrgicos basados en Linac al incorporar un dispositivo de posicionamiento estereotáctico mejorado y un método para medir la precisión de varios componentes. [15] Con un Linac modificado, el primer paciente en los Estados Unidos fue tratado en el Boston Brigham and Women's Hospital en febrero de 1986.
Siglo 21
Las mejoras tecnológicas en las imágenes médicas y la computación han llevado a una mayor adopción clínica de la radiocirugía estereotáxica y han ampliado su alcance en el siglo XXI. [16] [17] La exactitud y la precisión de localización implícitas en la palabra "estereotáxica" siguen siendo de suma importancia para las intervenciones radioquirúrgicas y se mejoran significativamente a través de tecnologías de guía de imágenes como el N-localizer [18] y Sturm-Pastyr localizer [19] que fueron desarrollados originalmente para cirugía estereotáctica .
En el siglo XXI, el concepto original de radiocirugía se expandió para incluir tratamientos que comprenden hasta cinco fracciones , y la radiocirugía estereotáctica se ha redefinido como una disciplina neuroquirúrgica distinta que utiliza radiación ionizante generada externamente para inactivar o erradicar objetivos definidos, generalmente en la cabeza o la columna vertebral. sin necesidad de una incisión quirúrgica. [20] Independientemente de las similitudes entre los conceptos de radiocirugía estereotáctica y radioterapia fraccionada, el mecanismo para lograr el tratamiento es sutilmente diferente, aunque se informa que ambas modalidades de tratamiento tienen resultados idénticos para ciertas indicaciones. [21] La radiocirugía estereotáctica tiene un mayor énfasis en administrar dosis altas y precisas en áreas pequeñas, para destruir el tejido objetivo y preservar el tejido normal adyacente. Se sigue el mismo principio en la radioterapia convencional, aunque es más probable que se utilicen tasas de dosis más bajas distribuidas en áreas más grandes (por ejemplo, como en los tratamientos VMAT ). La radioterapia fraccionada se basa más en la diferente radiosensibilidad del objetivo y del tejido normal circundante a la dosis total de radiación acumulada . [20] Históricamente, el campo de la radioterapia fraccionada evolucionó a partir del concepto original de radiocirugía estereotáctica tras el descubrimiento de los principios de la radiobiología : reparación, reordenamiento, repoblación y reoxigenación. [22] En la actualidad, ambas técnicas de tratamiento son complementarias, ya que los tumores que pueden ser resistentes a la radioterapia fraccionada pueden responder bien a la radiocirugía, y los tumores que son demasiado grandes o demasiado cerca de órganos críticos para una radiocirugía segura pueden ser candidatos adecuados para la radioterapia fraccionada. [21]
En la actualidad, los programas de radiocirugía Gamma Knife y Linac están disponibles comercialmente en todo el mundo. Si bien el Gamma Knife se dedica a la radiocirugía, muchos Linac están diseñados para la radioterapia fraccionada convencional y requieren tecnología y experiencia adicionales para convertirse en herramientas dedicadas a la radiocirugía. No hay una diferencia clara en la eficacia entre estos diferentes enfoques. [23] [24] Los principales fabricantes, Varian y Elekta, ofrecen Linacs dedicados a la radiocirugía, así como máquinas diseñadas para el tratamiento convencional con capacidades de radiocirugía. Sistemas diseñados para complementar Linac convencionales con tecnología de modelado de haces, planificación de tratamientos y herramientas de guía de imágenes para proporcionar. [25] Un ejemplo de un Linac de radiocirugía dedicado es el CyberKnife , un Linac compacto montado en un brazo robótico que se mueve alrededor del paciente e irradia el tumor desde un gran conjunto de posiciones fijas, imitando así el concepto de Gamma Knife.
Aplicaciones clínicas
Cuando se usa fuera del SNC, puede denominarse radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáctica (SABR). [3]
Sistema nervioso central
La radiocirugía es realizada por un equipo multidisciplinario de neurocirujanos , oncólogos radioterapeutas y físicos médicos para operar y mantener instrumentos altamente sofisticados, altamente precisos y complejos, incluidos los aceleradores lineales médicos, la unidad Gamma Knife y la unidad Cyberknife. La irradiación de alta precisión de objetivos dentro del cerebro y la columna vertebral se planifica utilizando información de imágenes médicas que se obtienen mediante tomografía computarizada , imágenes por resonancia magnética y angiografía .
La radiocirugía está indicada principalmente para la terapia de tumores, lesiones vasculares y trastornos funcionales. Se debe utilizar un juicio clínico significativo con esta técnica y las consideraciones deben incluir el tipo de lesión, la patología, si está disponible, el tamaño, la ubicación y la edad y la salud general del paciente. Las contraindicaciones generales para la radiocirugía incluyen un tamaño excesivamente grande de la lesión diana o lesiones demasiado numerosas para un tratamiento práctico. Los pacientes pueden ser tratados dentro de uno a cinco días como pacientes ambulatorios . En comparación, la estadía hospitalaria promedio para una craneotomía (neurocirugía convencional, que requiere la apertura del cráneo) es de aproximadamente 15 días. Es posible que el resultado de la radiocirugía no sea evidente hasta meses después del tratamiento. Dado que la radiocirugía no elimina el tumor sino que lo inactiva biológicamente, normalmente se considera que la falta de crecimiento de la lesión es un éxito del tratamiento. Las indicaciones generales de la radiocirugía incluyen muchos tipos de tumores cerebrales, como neuromas acústicos , germinomas , meningiomas , metástasis , neuralgia del trigémino, malformaciones arteriovenosas y tumores de la base del cráneo, entre otros. La expansión de la radioterapia estereotáctica a las lesiones extracraneales está aumentando e incluye metástasis, cáncer de hígado, cáncer de pulmón, cáncer de páncreas, etc.
Mecanismo de acción
El principio fundamental de la radiocirugía es el de la ionización selectiva de los tejidos mediante haces de radiación de alta energía. La ionización es la producción de iones y radicales libres que dañan las células . Estos iones y radicales, que pueden formarse a partir del agua de la célula o de los materiales biológicos, pueden producir daños irreparables en el ADN, las proteínas y los lípidos, provocando la muerte de la célula. Así, la inactivación biológica se lleva a cabo en un volumen de tejido a tratar, con un efecto destructivo preciso. La dosis de radiación generalmente se mide en grises (un gris (Gy) es la absorción de un julio de energía por kilogramo de masa). Una unidad que intenta tener en cuenta tanto los diferentes órganos que se irradian como el tipo de radiación es el sievert , una unidad que describe tanto la cantidad de energía depositada como la eficacia biológica.
Riesgos
El New York Times informó en diciembre de 2010 que se habían producido sobredosis de radiación con el método de radiocirugía con acelerador lineal, debido en gran parte a las salvaguardias inadecuadas en el equipo adaptado para la radiocirugía estereotáctica. [26] En los Estados Unidos, la Administración de Drogas y Alimentos (FDA) regula estos dispositivos, mientras que el Gamma Knife está regulado por la Comisión Reguladora Nuclear .
Esta es una prueba de que la inmunoterapia puede ser útil para el tratamiento de la necrosis por radiación después de la radioterapia estereotáctica. [27]
Tipos de fuente de radiación
La selección del tipo de radiación y dispositivo adecuados depende de muchos factores, incluido el tipo, el tamaño y la ubicación de la lesión en relación con las estructuras críticas. Los datos sugieren que es posible obtener resultados clínicos similares con todas las diversas técnicas. Más importantes que el dispositivo utilizado son las cuestiones relativas a las indicaciones del tratamiento, la dosis total administrada, el programa de fraccionamiento y la conformidad del plan de tratamiento.
Bisturí de rayos gamma
Bisturí gamma que usa radiación gamma para tratar las células tumorales, especialmente en el cerebro. El Gamma Knife (también conocido como Leksell Gamma Knife), una creación de Elekta AB , una empresa pública sueca , se usa para tratar tumores cerebrales mediante la administración de radioterapia gamma de alta intensidad de una manera que concentra la radiación en un pequeño volumen. El dispositivo fue inventado en 1967 en el Instituto Karolinska en Estocolmo , Suecia por Lars Leksell, el neurocirujano de origen rumano Ladislau Steiner y el radiobiólogo Börje Larsson de la Universidad de Uppsala , Suecia. El primer Gamma Knife fue traído a los Estados Unidos a través de un acuerdo entre el neurocirujano estadounidense Robert Wheeler Rand y Leksell y fue entregado a la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) en 1979.
Un Gamma Knife contiene típicamente 201 fuentes de cobalto-60 de aproximadamente 30 curies cada una (1,1 TBq ), colocadas en una matriz hemisférica en un conjunto fuertemente blindado . El dispositivo dirige la radiación gamma a través de un punto objetivo en el cerebro del paciente. El paciente usa un casco especializado que se fija quirúrgicamente al cráneo, de modo que el tumor cerebral permanece estacionario en el punto objetivo de los rayos gamma. Por lo tanto, se envía una dosis ablativa de radiación a través del tumor en una sesión de tratamiento, mientras que los tejidos cerebrales circundantes se conservan relativamente.
La terapia con bisturí de rayos gamma, como toda radiocirugía, utiliza dosis de radiación para matar las células cancerosas y encoger los tumores, administradas con precisión para evitar dañar el tejido cerebral sano. La radiocirugía con bisturí de rayos gamma puede enfocar con precisión muchos rayos de radiación gamma en uno o más tumores. Cada haz individual es de intensidad relativamente baja, por lo que la radiación tiene poco efecto sobre el tejido cerebral interviniente y se concentra solo en el tumor en sí.
La radiocirugía con bisturí de rayos gamma ha demostrado ser eficaz para pacientes con tumores cerebrales benignos o malignos de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de tamaño, malformaciones vasculares como una malformación arteriovenosa (MAV), dolor y otros problemas funcionales. [28] [29] [30] [31] Para el tratamiento de la neuralgia del trigémino, el procedimiento se puede utilizar repetidamente en los pacientes.
Las complicaciones agudas después de la radiocirugía con bisturí de rayos gamma son poco frecuentes, [32] y las complicaciones están relacionadas con la afección que se está tratando. [33] [34]
Terapias basadas en aceleradores lineales
Un acelerador lineal (linac) produce rayos X a partir del impacto de electrones acelerados que golpean un objetivo z alto (generalmente tungsteno). Por tanto, un Linac puede generar rayos X de cualquier energía, aunque normalmente se utilizan fotones de 6 MV. Con un Linac, el pórtico se mueve en el espacio para cambiar el ángulo de entrega. El equipo de acelerador lineal también puede mover al paciente acostado en la camilla de tratamiento para cambiar el punto de entrega. Estos tratamientos implican el uso de un marco estereotáxico para restringir el movimiento del paciente. El sistema de radiocirugía de haz en forma de Novalis y la plataforma de radiocirugía Tx, de Brainlab, implementan una técnica no invasiva sin marco con imágenes de rayos X que ha demostrado ser cómoda para el paciente y precisa. Trilogy de Varian o CyberKnife de Accuray también se puede utilizar con dispositivos de inmovilización no invasivos junto con imágenes en tiempo real para detectar cualquier movimiento del paciente durante un tratamiento.
Los aceleradores lineales emiten rayos X de alta energía; el proceso generalmente se conoce como "terapia de rayos X" o "terapia de fotones". El término "rayo gamma" generalmente se reserva para los fotones que son emitidos por un radioisótopo como el cobalto-60 (ver más abajo). Dicha radiación no es sustancialmente diferente de la emitida por los aceleradores de alto voltaje. En la terapia con acelerador lineal, el cabezal de emisión (llamado " pórtico ") se gira mecánicamente alrededor del paciente, en un círculo completo o parcial. La mesa donde está acostado el paciente, la "camilla", también se puede mover en pequeños pasos lineales o angulares. La combinación de los movimientos del pórtico y de la camilla posibilita la planificación informatizada del volumen de tejido que se va a irradiar. Los dispositivos con una alta energía de 6 MeV son los más adecuados para el tratamiento del cerebro, debido a la profundidad del objetivo. El diámetro del haz de energía que sale del cabezal de emisión se puede ajustar al tamaño de la lesión mediante colimadores . Pueden ser orificios intercambiables con diferentes diámetros, que normalmente varían de 5 a 40 mm en pasos de 5 mm, o colimadores de hojas múltiples, que consisten en una serie de valvas de metal que se pueden mover dinámicamente durante el tratamiento para dar forma al haz de radiación para ajustarse a la masa a extirpar. A partir de 2017[actualizar]Los Linac son capaces de lograr geometrías de haz extremadamente estrechas, como 0,15 a 0,3 mm. Por tanto, pueden utilizarse para varios tipos de cirugías que hasta ahora se habían realizado mediante cirugía abierta o endoscópica, como la neuralgia del trigémino, etc. Se desconoce el mecanismo exacto de su eficacia para la neuralgia del trigémino; sin embargo, su uso para este propósito se ha vuelto muy común. Los datos de seguimiento a largo plazo han demostrado que es tan eficaz como la ablación por radiofrecuencia, pero inferior a la cirugía para prevenir la recurrencia del dolor.
Un tipo de terapia con acelerador lineal que utiliza un pequeño acelerador montado en un brazo en movimiento para administrar rayos X a un área muy pequeña que se puede ver en la fluoroscopia, se llama terapia Cyberknife. Varias generaciones del sistema Cyberknife robótico sin marco se han desarrollado desde su creación inicial en 1990. Fue inventado por John R. Adler , profesor de neurocirugía y oncología de radiación de la Universidad de Stanford , y Russell y Peter Schonberg en Schonberg Research, y es vendido por la empresa Accuray, ubicada en Sunnyvale, California , EE. UU. Muchos de estos sistemas CyberKnife están disponibles en todo el mundo.
Cyberknife puede compararse con la terapia con Gamma Knife (ver arriba), pero no usa rayos gamma emitidos por radioisótopos. Tampoco utiliza un marco para sostener al paciente, ya que una computadora monitorea la posición del paciente durante el tratamiento mediante fluoroscopia . El concepto robótico de radiocirugía Cyberknife permite rastrear el tumor, en lugar de fijar al paciente con un marco estereotáxico. Dado que no se necesita un marco, algunos de los conceptos de radiocirugía se pueden ampliar para tratar tumores extracraneales. En este caso, el brazo robótico Cyberknife rastrea el movimiento del tumor (es decir, el movimiento respiratorio). [35] Una combinación de imágenes de rayos X estéreo y sensores de seguimiento infrarrojos determina la posición del tumor en tiempo real.
Terapia con haz de protones
Los protones también se pueden usar en radiocirugía en un procedimiento llamado terapia con haz de protones (PBT) o terapia de protones . Los protones se extraen de los materiales donantes de protones mediante un sincrotrón o ciclotrón médico , y se aceleran en tránsitos sucesivos a través de un conducto o cavidad circular evacuado, utilizando poderosos imanes para moldear su camino, hasta que alcanzan la energía necesaria para atravesar un cuerpo humano, generalmente unos 200 MeV. Luego se liberan hacia la región a tratar en el cuerpo del paciente, el objetivo de irradiación. En algunas máquinas, que entregan protones de solo una energía específica, se interpone una máscara personalizada hecha de plástico entre la fuente del rayo y el paciente para ajustar la energía del rayo para proporcionar el grado apropiado de penetración. El fenómeno del pico de Bragg de protones expulsados brinda ventajas a la terapia de protones sobre otras formas de radiación, ya que la mayor parte de la energía del protón se deposita dentro de una distancia limitada, por lo que el tejido más allá de este rango (y hasta cierto punto también el tejido dentro de este rango) se salva. de los efectos de la radiación. Esta propiedad de los protones, que se ha llamado el " efecto de carga de profundidad " por analogía con las armas explosivas utilizadas en la guerra antisubmarina, permite que se creen distribuciones de dosis conformes incluso alrededor de objetivos de forma muy irregular, y dosis más altas para los objetivos rodeados. o respaldado por estructuras sensibles a la radiación, como el quiasma óptico o el tronco del encéfalo. El desarrollo de técnicas de "intensidad modulada" permitió alcanzar conformidades similares utilizando radiocirugía con acelerador lineal.
Como de 2013[actualizar]no hubo evidencia de que la terapia de protones sea mejor que cualquier otro tipo de tratamiento en la mayoría de los casos, a excepción de un "puñado de cánceres pediátricos raros". Los críticos, en respuesta al creciente número de instalaciones PBT muy caras, hablaron de una " carrera de armamentos médicos " y "medicina loca y políticas públicas insostenibles". [36]
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enlaces externos
- Libro de tratamiento de tumores que se mueven con la respiración sobre radiocirugía a objetivos en movimiento (julio de 2007)
- Libro de radiocirugía de haz conformado sobre radiocirugía basada en LINAC usando colimación de múltiples hojas (marzo de 2011)