PRINCÍPIOS FÍSICOS DA RADIOTERAPIA

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
1
Físico Médico especialista em Radioterapia do Hospital A. C. Camargo.
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.
Figura 01: Efeito fotoelétrico
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
Predominância de cada Interação
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 subletais.
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.
- Filtros em cunha
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
- Bolus
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 póscarregamento 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.
Figura 18: equipamentos de braquiterapia
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 préestabelecidas 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.
É possível visualizar as isodoses em três dimensões, como na figura abaixo.
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.
Figura 27: cabeçote de equipamento de cobaltoterapia com sistema de rotação
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.
Figura 28: esquema de um acelerador linear
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 préestabelecido.
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.
Figura 33: botão de emergência
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.
11. Legislação específica
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;
CNEN