Current Concepts on Imaging in Radiotherapy

Apresentação em tema: "Current Concepts on Imaging in Radiotherapy"— Transcrição da apresentação:

1 Current Concepts on Imaging in Radiotherapy
Integrantes: José Carlos Moraes nº: Matheus Garcia Brochi nº: Thiago Yuji Kusabara nº:

2 Introdução Definição: Radioterapia, ou Rádio-oncologia, é uma especialidade médica focada no tratamento oncológico utilizando radiação ionizante. Há duas maneiras de utilizar radiação contra o Câncer (tumor): Radioterapia externa: utiliza uma fonte de radiação externa com isótopos radioativos (césio, cobalto) ou aceleradores lineares; Braquiterapia: é o tratamento através de isótopos radioativos inseridos nos tecidos alvo dentro do corpo do paciente, onde a radiação é administrada. Oncologia, é a especialidade médica que estuda os cancros (tumores malignos) A melhora da tecnologia permitiu a radioterapia um grande interesse em áreas afins e encorajou experimentos e estudos teoricos que, por sua vez, levaram a uma melhora nas formas de tratamento dos pacientes.

3 Introdução Radioterapia tem como palava chave a conduta de pacientes com cancer. Radioterapia(RT) deposita energia dentro dos corpos dos pacientes. Quando celulas absorvem muita energia, elas podem ser "estragadas" e perder a capacidade de reprodução. RT direciona contra celulas com câncer, oque também acaba afetando as celulas normais ao longo das sessões de radioterapia. A questão chave no tratamento da RT é como receitar a dose de radiação para as celulas cancerígenas, e manter as celulas normais tão baixa quanto possível. A melhora da tecnologia permitiu a radioterapia um grande interesse em áreas afins e encorajou experimentos e estudos teoricos que, por sua vez, levaram a uma melhora nas formas de tratamento dos pacientes.

4 Introdução Ao longo das ultimas decadas, tecnicas de sofisticadas doses de radiação, com radioterapia com intensidade modular (IMRT), Radioterapia Estereotáxica e hadrontherapy, juntamente com algoritimos de calculos de doses mais precisos, oque vem permitindo volumes dessas doses de radioterapia mais precisas. A Radioterapia de Intensidade Modulada – IMRT é uma avançada modalidade de tratamento altamente preciso que permite administrar altas doses de radiação aos volumes-alvos, quer seja tumores grosseiros principais, visíveis em exames de imagem (GTV), que seja em regiões de alta probabilidade de dispersão celular (CTV), minimizando as doses nos tecidos normais adjacentes de forma muito eficaz. A radiocirurgia estereotáxica é um método consagrado, principalmente para uso em patologias do Sistema Nervoso Central, como mal-formações artério-venosas, cavernomas, meningeomas, Schwanomas (neurinomas) do nervo acústico e gliomas.

5 Introdução O processo tipico de técnicas de alta precisão em RT consiste de 5 fases: 1. Simulação 2.Planejamento 3.Conjunto de verificações 4. Tratamento(Inicio das Sessões). 5.Avaliação da resposta.

6 Fase 1: Simulação Nessa primeira fase tem a necessidade de adquirir as informações sobre a anatomia do paciente. Uma abordagem mais antiga contou com simulações com 2 dimensões(2D). A utilização de um simulador 2D por si só não pode fornecer informações 3D ou visualização dos tecidos volumétricos e portanto se tornou cada vez mais obsoleto. Tomografia computarizada é a modalidade de imagem 3D mais utilizada devido ao custo aceitável, grande disponibilidade e capacidade para fornecer as informações de densidade de tecido necessárias para calcular as doses.

7 Fase 1: Simulação Um scanner de uma tomografia computacional pode ser combinada com uma simulação convencional (simulação fisica) ou utilizar somente uma simulação virtual. principais características de um simulador de CT para RT planejamento do tratamento

8 Fase 2: Planejamento consiste de vários passos:
>delimitação dos volumes alvos e órgãos em risco é obtida como definido pelos relatórios 50 e 62 do ICRU; >restrições de doses devem ser definidas; >um plano que atenda os critérios deve ser calculado.

9 CT MRI PET vantage ns desvantagens
Tomografia Computadorizada Ressonância Magnética Tomografia por Emissão de Positrons >Scan rápido com o potencial de reduzir artefatos de movimento; >Informação espacial muito acurada; >Informação do osso cortical para criar radiografias reconstruídas digitalmente (DDR); >informação de densidade de elétron para dosímetro >procedimento não (ou minimamente) invasivo; >sem radiação >imagem do tecido mole superior com excelente resolução espacial; >fornecimento de informações funcionais; >informações anatômicas e funcionais em um estudo único; >pode ter valor diagnóstico na detecção de lesões metastáticas que teriam sido perdidas na imagem convencional vantage ns >claustrofobia; >contra-indicado para pacientes com corpos metálicos estranhos soltos dentro do corpo; >distorção da imagem; >perda da informação de densidade de elétron para dosímetro >perda da informação do osso cortical para criar DDR >scaneamento muito demorado; >administração por injeção intravenosa de compostos radiofarmacêuticos; >resolução espacial e detecção de lesão limitadas; desvantagens >radiação; >carência de informação funcional e biológica; para o planejamento de radioterapia

10 Papel da Ressonância Magnética (RM) na caracterização do alvo
Na prática clínica de radioterapia, RM é frequentemente adicionada ao planejamento baseado em tomografia computadorizada (CT) para melhorar a definição do volume alvo, pois com CT é difícil distinguir estruturas de tecido mole com atenuação semelhante, a menos que haja uma separação entre eles (ex gordura, ar, etc). RM usada em: >tratamento de tumores do sistema nervoso central; >tratamento de regiões de tumor tais como na nasofaringe; >delimitação do alvo para câncer urológico e ginecológico; No entanto... No entanto, apesar de fornecer imagens anatômicas extremamente detalhadas, os seus resultados nem sempre se co-relacionam com a biologia do tumor. Assim, eles nem sempre fornecem um contraste suficiente para identificar extensão do tumor ou para identificar regiões de alta atividade celular que podem ser alvo com doses de impulso.

11 Caracterização do alvo biológico pelo PET (Tomografia de Emissão de Positrons)
PET permite a avaliação dos biomarcadores característicos de uma célula neoplásica ou relacionados com a sua atividade ou o seu ambiente. Biomarcadores revelam: alterações no metabolismo da glicose transporte de aminoácidos síntese de proteínas, de DNA proliferação de células expressão de receptores indução da apoptose ambiente tumoral incluindo estado de oxigênio Assim , o PET fornece informações importantes que podem ser exploradas para identificar diferentes áreas de uma massa tumoral heterogêneo biologicamente e otimizar o planejamento de radioterapia; Tumores geralmente exibem expressão aumentada dos transportadores de glicose e aumento da taxa de captação e fosforilação de [18F]FDG, que fica acumulada no tumor, permitindo a visualização pelo PET, permitindo a obtenção de informações úteis para o estadiamento do paciente, prognóstico e planejamento do tratamento e acompanhamento.

12 Obstáculos Barreiras técnicas importantes de emprego do PET no planejamento são problemas de incapacidade na transferência de imagens de PET com o arquivo de imagens e sistema de comunicação (PACs) padrões e visualizar valores SUV reais nos sistemas RTP. Os maiores obstáculos são: perda de informações do fabricante; fraco suporte para o PET ou porções de medicina nuclear do padrão DICOM; pobre design de exibição da imagem e funcionalidade;

13 Uso simultâneo de múltiplas modalidades de imagem
Para ser usado em RTP, imagens de PET e MRI devem ser precisamente combinadas e co-registradas com imagens de CT da simulação de tratamento. Motivação: ser capaz de mapear informações de um estudo para outro ou combinar diretamente ou fundir os dados das imagens para criar telas que contêm aspectos relevantes de cada modalidade. Normalmente as fatias de CT são mantidas como padrão sobre a qual outras modalidades de imagens são alinhadas automaticamente ou interativamente. Por exemplo, um volume de tumor pode ser melhor visualizado usando uma sequência específica de imagem de RM ou uma imagem coronal plana, ao invés de uma TC axial. Se a transformação geométrica entre a RM e o estudo de planejamento de tratamento de CT é conhecida, o médico pode indicar o tumor usando imagens da RM e então mapear esses contornos para as imagens de CT. Outra abordagem é mapear diretamente os dados de intensidade da imagem de um estudo para outro, então existiram dois (ou mais) valores de intensidade de cada voxel ao invés de um. Por exemplo, informações funcionais de PET podem ser fundidas com informações anatômicas a partir de um estudo de CT e exibidas como um sobreposição de cores. CT (esquerda), PET (meio) e fusão das duas (direita)

14 problema de co-registro
Na sobreposição dos estudos, há o problema de alinhamento das imagens. Pode ser usado: contorno de alguma estrutura; algum objeto externo; dados em comum; etc; Porém… Impreciso! Solução: Scanners híbridos PET/CT: aquisição de informações funcionais e anatômicas no mesmo ambiente. Porém… tempo de aquisição dos dados é diferente! Solução: criação de detectores de PET compatíveis com RM (sendo desenvolvidos).

15 Fase 3: Verificação da configuração do paciente
Erros na verificação implicam em erros na irradiação; RT convencional: - Verificação de erro feita por imagens na primeira sessão; - Outras sessões: uso de marcadores; IGRT: uso de tecnologias nas sessões. Dividido em: - Aparelhos de ultrassonografia; - Tubos de raio-X; - Scanner de CT tradicional; - Scanner CT com feixes de raios de megavoltagem; - Combinação de dispositivos de imagens e máquinas de distribuição de doses.

16 Ultrassonografia Localização do alvo antes do tratamento : mais comum em cancer de próstata (diferença entre a imagem CT e a condição do paciente); Sem desconforto e efeitos colaterias; Software que compara posição atual com a posição esperada obtida da simula_ ção CT; Calcula e mostra a rotação e trans_ lação necessária para reposicionar o pa_ ciente; Problemas: ar e sobreposição de ossos.

17 Tubos de Raio-X MV Raio-X fornece imagens de menor qualidade(baixo contraste e resolução espacial ) do que KV Raio-X devido as diferenças de coeficientes e atuação no corpo humano. É por isso que kV Raio-X estão sendo cada vez mais utilizada para geração de imagens no sala de tratamento. Na abordagem mais simples kV, dois Tubos de raios X e detectores estão instalados na sala de tratamento. Uma vez que o paciente é posicionado na mesa, as imagens 2D dos raios-X kV são adquiridos.

18 Tubos de Raio-X Essas imagens são registradas e comparadas com a imagens de referência (DDR) para determinar as correções necessárias. Imagem bidimensional KV são executas muito bem para as regiões de estruturas ósseas, mas o contraste para imagem em tecidos moles não é fácil de obter. Uma solução é o implante marcadores radiopacos para o alvo antes do tratamento.

19 Scanner de CT tradicional
Scanner convencional multi-slice kV; conectado via mesa de tratamento com um acelerador linear que pode produzir imagens em 3D da anatomia do paciente na configuração exata do tratamento; Scanner CT está montado sobre trilhos para permitir a movimentação sobre o paciente; originalmente desenvolvida para operação cirúrgica ou orientação de intervenção para digitalizar sem a movimentação do paciente; após escaneamento, a cama de tratamento é girada para o lado do acelerador para irradiação; Mais investigações precisam ser feitas para que este possa ser usado na reotimização do trata- mento em tempo real por causa de vários proble- mas remanescentes, como a relação custo-eficiência.

20 Scanner CT com feixes de raios de megavoltagem (CBCT)
Montagem de imagem 3D a partir de imagens 2D; -Raios de radiação + painel plano, usados para capturar projeções 2D; - Reconstrução da imagem; Problemas: movimentação do paciente; Bons resultados em: imagens de cabeça e pescoço ou imagens da pelve;

21 Técnicas especiais IGRT
Radioterapia guiada por imagem (IGRT) é um processo que usa imagens bidimensional ou tridimensionais. Durante o tratamento por radiação são utilizados as coordenadas das imagens para maior precisão.

22 Fase 4: Tratamento Distribuição dos raios:
- Definir volume do órgão alvo; - Dose a ser distribuída. Problema: - Movimentação dos órgãos. Desenvolvimento da Radioterapia 4D: - Prenda de respiração controlada; - Gating respiratório; - Rastreamento de tumor.

23 Prenda de respiração controlada
Feito tanto na fase de simulação quanto na fase de tratamento; Não há movimentação do órgão, resultando em uma imagem estática CT;

24 Gating respiratório Respiração livre;
Tratamento feito em uma parte definida do ciclo respiratório; Sinal é disparado para obter a imagem;

25 Rastreamento de tumor Respiração livre;
Imagens 3D adquiridas durante o ciclo respiratório; Conjunto de dados 4D CT adquiridos na simulação; Mapeamento de cada imagem com o conjunto correspondente;

26 Abordagens em CT,MRI e PET
uma das 3 abordagens; MRI: Normalmente: Gating respiratório e Rastreamento de tumor; Obtenção rápida das imagens; Comparação da movimentação do órgão em diferentes ciclos respiratórios; PET: Produz uma imagem do alvo representando a imagem integral de todo volume no qual a lesão se move durante a respiração;

27 Fase 5: Avaliação da respota
Indicador de sucesso na terapia(Response Evaluation Criteria in Solid Tumours): - Diminuição no tamanho do tumor; Limitações de métodos de imagem estruturais na avaliação do estado da doença após a RT, leva a pesquisa de novo método de imagem funcional: - PET/CT : Detecção dos status de resíduos pós-terapêuticos; Melhorias no uso de PET : Scanner de alta resolução; Momento ótimo ainda indefinido para o uso do PET pós-tratamento: - Tempo da resposta inflamatória (falso positivo); - Resíduos da doença atingirem os limites de determinação PET (falso negativo);

28 Conclusão Técnicas de medicina nuclear na avaliação da resposta do tumor no final do tratamento da radioterapia são necessárias; Avanços na raioterapia de alta precisão estão ligadas as pesquisas em: imagens volumétricas e temporais em planos de tratamento e avaliação resposta: Possível redução no número de sessões de tratamento;

29 Conclusão Problemas a serem resolvidos
- Correção na movimentação dos órgãos durante o tratamento; - Observação interna da variabilidade do delinemanto do tumor; - Critérios para definição das margens do tumor em imagens de PET/CT; - Definição do momento ótimo para pós-tratamento;