Anales del Sistema Sanitario de Navarra

Papel de la radioterapia en el siglo XXI

En los últimos veinte años el extraordinario auge de la informática ha permitido desarrollos tecnológicos trascendentales al servicio de la precisión en los tratamientos radioterápicos: en la obtención de imágenes en tres dimensiones, en los sistemas de planificación y en las unidades de irradiación. De manera que en menos de dos décadas se ha pasado de la radioterapia en dos dimensiones (RT 2D) a la radioterapia conformada en 3D (RTC3D) y a la modulación de la intensidad de la radiación para la máxima conformación (IMRT). La alta precisión en la entrega de la radiación ajusta la dosis prescrita al volumen blanco preservando mejor los tejidos sanos adyacentes. De manera que se puede aspirar a mejorar el índice terapéutico en dos sentidos, bien disminuyendo la toxicidad tardía cuando esta es un problema de suficiente entidad o escalando la dosis en el volumen blanco para aumentar el control tumoral sin provocar más la toxicidad. Un último componente en llegar a la radioterapia del presente resulta de importancia capital: la imagen guiada, que permite dirigir los haces de irradiación adaptándolos a los posibles cambios de posición del volumen blanco antes o durante el tratamiento.

In the last twenty years the extraordinary rise of information technology has made possible key technological developments at the service of precision in radiotherapy treatments: in obtaining three-dimensional images, in systems planning and in radiation units. Thus in less than two decades there progress has been made from radiotherapy in two dimensions (RT 2D) to 3D conformal radiotherapy (3DCRT) and to modulation of intensity modulated radiotherapy for maximum conformation (IMRT). High precision in radiation delivery adjusts the prescribed dosage to the white volume, better preserving the adjacent healthy tissue. It is thus possible to aspire to improving the therapeutic index in two respects, either reducing late toxicity when this is a problem of sufficient scale, or scaling the dosage in the white volume in order to increase tumour control without provoking further toxicity. A final component in reaching the present state of radiotherapy is of capital importance: the guided image which makes it possible to direct the beams of radiation, adapting them to the possible changes of position of the white volume before or during treatment.

Descripción de equipos de última generación en radioterapia externa

Tanto los sistemas de planificación como la forma de administración de los tratamientos radioterápicos han cambiado radicalmente desde la introducción de la planificación tridimensional 3D. En la actualidad la planificación de los tratamientos basada en imágenes de tomografía axial computarizada (TAC) es el estándar de los servicios de radioterapia. En los últimos años los aceleradores lineales para uso médico, han incorporando tecnología capaz de administrar haces de tratamiento de intensidad modulada, IMRT. Con esta modalidad se generan distribuciones de dosis altamente conformadas que se ajustan a la forma tridimensional del volumen blanco, proporcionando una cobertura adecuada y una menor dosis a los órganos de riesgo cercanos. El uso de la IMRT rápidamente se está extendiendo entre los centros de radioterapia de todo el mundo. Este creciente uso de la IMRT ha focalizado la atención en la necesidad de un mayor control de las incertidumbres geométricas en el posicionamiento del paciente y un control de los movimientos internos, por ello se han incorporado a los equipos de tratamiento sistemas de imagen tanto planar como volumétrica, que posibilitan una radioterapia guiada por la imagen, IGRT. En este trabajo se presenta una breve descripción de los últimos avances incorporados a la planificación y administración del tratamiento radioterápico.

Both the planning systems and the form of administering radiotherapy have changed radically since the introduction of 3D planning. At present treatment planning based on computerised axial tomography (CAT) images is standard practice in radiotherapy services. In recent years lineal accelerators for medical use have incorporated technology capable of administering intensity modulated radiation beams (IMRT). With this mode distributions of conformed doses are generated that adjust to the three dimensional form of the white volume, providing appropriate coverage and a lower dose to nearby risk organs. The use of IMRT is rapidly spreading amongst radiotherapy centres throughout the world. This growing use of IMRT has focused attention on the need for greater control of the geometric uncertainties in positioning the patient and control of internal movements. To this end, both flat and volumetric image systems have been incorporated into the treatment equipment, making image-guided radiotherapy (IGRT) possible. This article offers a brief description of the latest advances included in the planning and administration of radiotherapy treatment.

Aplicación clínica de la radioterapia de intensidad modulada

La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) representa una de las mayores innovaciones técnicas de la moderna radioterapia. Su capacidad de conseguir tratamientos con la dosis altamente conformada al área de irradiación permite tratar volúmenes próximos a órganos de riesgo con gran seguridad. Estas características la convierten en una técnica ideal para estudios, bien de disminución de toxicidad en órganos de riesgo, bien de intensificación de dosis para mejorar el control de la enfermedad. La primera parte de este artículo tratará sobre qué se entiende por IMRT y sus peculiares características dosimétricas, así como de los tipos de IMRT; en la segunda parte se tratará la evidencia clínica en algunas de las localizaciones más investigadas como son tumores de cabeza y cuello, próstata y mama.

Intensity-modulated radiation therapy (IMRT) represents one of the greatest technical innovations in modern radiotherapy. Its capacity of achieving treatments with the dose conforming largely to the irradiated area makes it possible to treat volumes close to organs at risk with great safety These characteristics make it an ideal technique for studies, whether for reducing toxicity in organs at risk, or for intensifying dosages to improve the control of the disease. The first part of the article considers what is understood by IMRT and its peculiar dosimetric characteristics, as well the types of IMRT; the second part deals with the clinical evidence in some localisations such as tumours of the head and neck, prostate and breast.

Radioterapia guiada por imagen: Impacto clínico

La radioterapia guiada por imagen (RTGI) es un concepto que engloba la manera más moderna de administrar el tratamiento radioterápico El objetivo es maximizar la dosis depositada en el volumen a tratar (target), minimizando la dosis en los órganos sanos. Esto no sería posible sin el continuo desarrollo tecnológico y de los software, sobre todo en las siguientes áreas: registrar imágenes deformables, replanificar nuevos tratamientos, imagen en tiempo real y cálculo de dosis acumulada. El impacto clínico es evidente, pero poco se habla del impacto en la reorganización de los servicios de Oncología Radioterápica. La RTGI supone un entrenamiento de todo el equipo involucrado, con un periodo de aprendizaje y puesta en marcha. Con la experiencia adquirida, el tiempo dedicado a cada paciente (en todas las etapas de su tratamiento: simulación, planificación, puesta en marcha, sistemas de verificación de posicionamiento, correcciones on-line, off-line, replanificación, controles clínicos periódicos), es muy superior al que se precisa en la radioterapia convencional, motivo por el que aparecen nuevas responsabilidades y roles.

Image guided radiotherapy (IGR) is a concept that encompasses the most modern way of administering radiotherapy treatment. The aim is to maximise the dose deposited in the target volume, minimising the dose in healthy organs. This would not be possible without the continuous development of technology and software, above all in the following areas: deformable image registration, replanning new treatments, real time image and calculation of accumulated dose. While the clinical impact is evident, little is said about the impact on the reorganisation of the Radiotherapy Oncology services. IGR supposes training all team members involved, with a training and a starting period. With the experience acquired, the time dedicated to each patient (in all stages of treatment: simulation, planning, starting out, systems for verifying position, on-line, off-line corrections, replanning, periodic clinical controls) is far higher than that required in conventional radiotherapy, which gives rise to new responsibilities and roles.

Radioterapia en tumores móviles

En el presente trabajo, se detallan algunas cuestiones relacionadas con el manejo del tratamiento con radioterapia de los tumores móviles, es decir, aquellos que se desplazan con los movimientos respiratorios, integrando el movimiento en el plan de tratamiento. Este hecho complica la administración de dosis altas de radioterapia ya que, en estos casos, el margen de radiación debe ser más amplio de lo que el tumor en sí exige, suponiendo un mayor riesgo para el tejido sano circundante. Sin embargo, las nuevas tecnologías ofrecen una alternativa en estos casos, como son el traking y el gating respiratorio en radioterapia (RT), es decir, la sincronización del tratamiento con el movimiento respiratorio. En el gating capturamos el tumor y demás órganos de riesgo en un momento determinado del ciclo respiratorio, mientras que en el traking realizamos un «rastreo» del tumor y de los órganos de riesgo a lo largo del ciclo respiratorio, siendo entonces fundamental contar con una buena adquisición de imágenes y una correlación de las mismas con cada fase del ciclo respiratorio. Los tumores en los que más se han utilizado estas estrategias son los de pulmón, mama y linfomas y con menos frecuencia en algunos abdominales como páncreas, hígado y próstata.

In this article we detail some questions related to managing the treatment of mobile tumors, that is, those tumors that shift with respiratory movements, integrating movement into the plan of treatment. This fact complicates the administration of high doses of radiotherapy since, in such cases, the radiation margin must be wider than that required by the tumor itself, representing a greater risk to surrounding healthy tissue. However, the new technologies offer an alternative in these cases, such as tracking and respiratory gating in radiotherapy (RT), that is, the synchronization of treatment with respiratory movement. In gating we capture the tumor and other organs at risk at a specific moment in the breathing cycle, while in tracking we trace the tumor and the organs at risk throughout the breathing cycle. It is therefore essential to obtain good images and to correlate them with each phase of the breathing cycle. The tumors with which these strategies have been most employed are those of the lung, breast and lymphomas, and less frequently with some abdominal tumors such as pancreas, liver and prostate.

Braquiterapia guiada por imagen

La braquiterapia consiste en la administración de radiación en contacto íntimo con el tumor, con una baja exposición de los tejidos sanos circundantes. Empezó a utilizarse a comienzos del siglo XX y desde entonces ha ido desarrollándose: diferentes radioisótopos, sistemas de tratamiento a distancia, programas informáticos que permiten un cálculo individualizado de la dosis. Los cambios en los últimos años dentro de la braquiterapia han afectado a dos aspectos. En primer lugar, la incorporación de las técnicas de imagen como la ecografía, la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM), imprescindibles para el diagnóstico y la estadificación tumoral. Su utilización mientras se realiza el implante ayuda a guiarlo y realizarlo con mayor precisión. En segundo lugar, la utilización de TC, RM y ecografía permiten mejorar la cobertura del tumor o reducir la dosis a los órganos sanos. Se utilizan dentro de sistemas de planificación inversa, que realizan el cálculo de dosis a partir de las recomendaciones de las dosis a administrar al tumor y a los órganos sanos. En estos programas de planificación es posible hacer los cálculos con mucha rapidez, teniendo en cuenta la colocación en cada momento de la fuente. Esta técnica, llamada planificación en tiempo real, empieza a mostrar ventajas en el tratamiento de los cánceres de próstata. La incorporación de las técnicas de imagen y las mejoras en los sistemas de cálculo han hecho que en la actualidad la braquiterapia juegue un papel importante en el tratamiento del cáncer de próstata, cérvix, mama, tumores de cabeza y cuello, bronquio o esófago.

Brachytherapy consists in the administration of radiation in intimate contact with the tumour, with a low exposure of neighbouring healthy tissues. Its use began in the early XX century and it has developed since then: different radioisotopes, systems of remote treatment, computer programs making individual dose calculation possible. In recent years there have been changes affecting two aspects of brachytherapy. In the first place, the incorporation of imaging techniques such as echography, computerised tomography (CT) and magnetic resonance (MR), indispensable for diagnosis and tumoural staging. Their use when the implant is being done helps in guiding and carrying out the operation with greater precision. In the second place, the use of CT, MR and echography makes better coverage of the tumour possible, or reduces the dose to healthy organs. They are used in inverse planning systems, which carry out dose calculation on the basis of the doses to be administered to the tumour and healthy organs. In these planning programs it is possible to make calculations more rapidly, taking account of the placement of the source at each moment in time. This technique, called real-time planning, is starting to show advantages in the treatment of prostate cancer. Incorporation of imaging techniques and improvements in calculation systems mean that brachytherapy is currently playing an important role in treating cancer of the prostate, cervix, breast, head and neck tumours, bronchial tubes or oesophagus.

Radioterapia estereotáctica

La radioterapia con técnica estereotáctica es una modalidad de radioterapia externa que utiliza un sistema de coordenadas tridimensionales independientes del paciente para la localización precisa de la lesión. También se caracteriza porque los haces de irradiación son altamente conformados, precisos y convergentes sobre la lesión que hacen posible la administración de dosis muy altas de radioterapia sin incrementar la irradiación de los órganos o estructuras sanas adyacentes. Cuando el procedimiento se realiza en una sesión de tratamiento se denomina radiocirugía y si se administra en varias sesiones se denomina radioterapia estereotáctica. Se precisa de sistemas de fijación e inmovilización del paciente especiales (guías o marcos estereotácticos) y dispositivos de radioterapia capaces de generar haces muy conformados (acelerador lineal, gammaknife, cyberknife, tomoterapia, ciclotrones). La radioterapia estereotáctica moderna utiliza marcas radioopacas intratumorales o sistemas de imágenes de TAC incluidos en el dispositivo de irradiación, que permiten una precisa localización de las lesiones móviles en cada sesión de tratamiento. Además, los avances tecnológicos hacen posible coordinar los movimientos de la lesión en la respiración con la unidad de radioterapia (gaiting y tracking) de forma que pueden estrecharse al máximo los márgenes y por lo tanto excluir un mayor volumen de tejido sano La radiocirugía está indicada principalmente en lesiones cerebrales benignas o malignas menores de 3-4 centímetros (malformaciones arteriovenosas, neurinomas, meningiomas, metástasis cerebrales) y la radioterapia estereotáctica se administra fundamentalmente en tumores de localización extracraneal que requieran una alta conformación y precisión como cáncer precoz de pulmón inoperable y metástasis hepáticas.

Stereotactic radiotherapy is an external radiation modality that uses a system of three dimensional references independent of the patient to achive a precise location of the lesion. Stereotactic radiotherapy generate highly conformal, precisely focused radiation beams to administer very high doses of radiation without increasing the radiation to healthy surrounding organs or structures. When the procedure is carried out in one treatment session the procedure is termed radiosurgery, and when the treatment is administered in several fractions, the radiation modality is termed stereotactic radiotherapy. Special systems of patient immobilization (guides or stereotactic frames) are required together with radiotherapy devices capable of generating conformal beams (lineal accelerator, gammaknife, cyberknife, tomotherapy, cyclotrons). Modern stereotactic radiotherapy techniques employ intra-tumoural radio-opaque fiducials or CT image systems included in the irradiation device, which make possible a precise location of mobile lesions in each treatment session. Besides, technological advances permit breathing synchronized radiation (gating and tracking) for maximum tightening of margins and excluding a greater volume of healthy tissue. Radiosurgery is mainly indicated in benign or malign cerebral lesions less than 3-4 centimetres (arteriovenous malformations, neurinomas, meningiomas, cerebral metastases) and stereotactic radiotherapy is basically administered in tumours of extracraneal location that require high conformation and precision, such as inoperable early lung cancer and liver metastasis.

Estado actual del PET en los tumores de cabeza y cuello: impacto en la planificación del tratamiento radioterápico

El uso de la tomografía de emisión de positrones (PET) en los tumores de cabeza y cuello está cada vez más extendido. A sus indicaciones clínicas -especialmente en el estadiaje de los pacientes pero también en la valoración de la respuesta al tratamiento y en la detección o confirmación de recidivas-, se une ahora el posible impacto terapéutico a través de su aportación en la planificación del tratamiento radioterápico. La integración de las imágenes del PET en el proceso radioterápico parece prometedora, aunque persisten importantes dudas acerca del mismo que hacen que de momento se reserve al campo de la investigación. En este trabajo se revisa el estado actual del PET en el área de los tumores de cabeza y cuello, así como su impacto en la planificación del tratamiento radioterápico.

The use of positron emission tomography (PET) in head and neck tumours is increasingly widespread. To its clinical indications -especially in the staging of patients but also in evaluating response to treatment and in detecting or confirming relapses- is now added its possible therapeutic impact through its contribution to the planning of radiotherapy treatment. The integration of PET images in the radiotherapy process seems promising, although important doubts remain about it, which means that it is still under research. This article reviews the current state of PET in the area of head and neck tumours, as well as its impact on radiotherapy treatment planning.

Radioterapia con partículas pesadas

Las características de la radiación constituida por partículas pesadas la convierten en una herramienta muy útil para el uso terapéutico. Los protones, los núcleos de helio o los iones de carbono están siendo empleados con éxito en instalaciones radioterápicas de todo el mundo. En este trabajo se exponen los fundamentos físicos y tecnológicos que convierten a estas partículas en radiación adecuada para atacar los volúmenes blanco, así como las distintas maneras de administrar tratamientos. Posteriormente se describen las principales aplicaciones clínicas que muestran las ventajas terapéuticas en algunas de las patologías más empleadas en centros de protón y hadrón-terapia en la actualidad. En continuo estudio, el uso clínico de partículas pesadas se presenta como una vía de avance enormemente prometedora frente a las tecnologías clásicas, tanto en cobertura tumoral como en reducción de dosis en el tejido circundante.

The characteristics of radiation formed by heavy particles make it a highly useful tool for therapeutic use. Protons, helium nuclei or carbon ions are being successfully employed in radiotherapy installations throughout the world. This article sets out the physical and technological foundations that make these radiation particles suitable for attacking white volume, as well as the different ways of administering treatment. Next, the main clinical applications are described, which show the therapeutic advantages in some of the pathologies most widely employed in proton and hadrontherapy centres at present. Under continuous study, the clinical use of heavy particles appears to be an enormously promising path of advance in comparison with classical technologies, both in tumour coverage and in reducing dosages in surrounding tissue.

Interacción de la radioterapia con los nuevos agentes con dianas moleculares

La radioquimioterapia supuso uno de los mayores logros en el tratamiento del cáncer en las últimas décadas, aunque con una importante toxicidad para los enfermos. La investigación desarrollada recientemente en la biología molecular del cáncer ha permitido conocer los cambios genéticos y moleculares que determinan la transformación maligna celular, lo que ha conducido a identificar moléculas claves convirtiéndolas en dianas moleculares además de revolucionar los conceptos radiobiológicos de respuesta celular a las radiaciones y de radiorresistencia. Los nuevos agentes contra dianas moleculares poseen mayor especificidad y menos efectos adversos, lo que les hace más atractivos que la quimioterapia para ser combinados con radioterapia. Pueden actuar inhibiendo las señales de transducción intracelular, modulando el ciclo celular, la apoptosis o inhibiendo la angiogénesis. El efecto de la radioterapia puede potenciarse a través de una inhibición de la repoblación celular, mejoría de la oxigenación tumoral, redistribución durante el ciclo celular, inhibición de la invasión y metástasis, y aumento de la radiosensibilidad. Los datos disponibles apoyan su eficacia y aplicabilidad en estudios preclínicos y clínicos en diversos modelos tumorales y abren una vía esperanzadora de cambio en el tratamiento del cáncer.

Radiochemotherapy represents one of the greatest achievements in cancer treatment in recent decades, although it involves significant toxicity for patients. Research developed recently in the molecular biology of cancer has enabled understanding of the genetic and molecular changes that determine malign cellular transformation, which has led to the identification of key molecules, converting them into molecular targets that have led to a revolution in radiobiological concepts of cellular response to radiations and radioresistance. The new agents against molecular targets possess greater specificity and less adverse effects, making them more attractive than chemotherapy for combination with radiotherapy. They can act by inhibiting intracellular transduction signals, modulating the cellular cycle, apoptosis or inhibiting angiogenesis. The effect of radiotherapy can be strengthened through inhibition of cellular repopulation, improvement of tumour oxygenation, redistribution of the cellular cycle, inhibition of invasion and metastasis, and increase of radiosensitivity. The available data support its efficacy and applicability in preclinical and clinical studies in different tumour models and open up a promising path in cancer treatment.