ArtículosNúmero 1

Braquiterapia: la necesidad de un laboratorio de calibración en España

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Paz Avilés Lucas
Laboratorio de Metrología de Radiaciones Ionizantes del CIEMAT

La radioterapia es una técnica terapéutica fundamental en el tratamiento de tumores malignos. La braquiterapia es una modalidad de radioterapia en la que se usan fuentes radiactivas cercanas al volumen tumoral para su tratamiento. Este procedimiento terapéutico permite ajustar la dosis de radiación al volumen del tumor, preservando la exposición innecesaria de órganos vecinos sanos. Las duraciones de los tratamientos son en general inferiores respecto a las de uno con haces de radioterapia externos, hecho que permite una disminución de los costes asociados. Estas y otras características avalan el crecimiento tan rápido que ha sostenido esta técnica en las unidades hospitalarias de Europa y Estados Unidos. Los principales laboratorios de metrología de Europa y estados Unidos poseen actualmente patrones para la calibración de detectores empleados en la caracterización de las fuentes usadas en braquiterapia. En España sin embargo, no se dispone de un laboratorio de calibración de fuentes de braquiterapia y se aceptan variaciones relativamente altas que en última instancia se transmiten a la cadena de tratamiento del paciente.

Radiotherapy is a fundamental therapeutic technique for treating malignant tumours. Brachytherapy is a therapeutic modality in which small encapsulated radioactive sources are placed close to or in the tumour volume to be treated. This therapeutic procedure allows adjusting the radiation dose to the tumoral volume avoiding unnecessary exposure of the adjacent healthy tissues. The treatment duration is in general lower relative to that of an external radiotherapy procedure. This allows a decrease in the treatment cost, characteristic which between others, has caused a significant increase in the number of brachytherapy treatments in hospitals at the United States and Europe. Main metrology institutes around Europe and United States have dosimetric standards for the calibration of detectors used to characterise brachytherapy sources. In Spain however, a laboratory of calibration of sources used for brachytherapy treatments does not exist at the moment, and higher variations, which are commonly accepted, are at the end transmitted to the patient treatment chain.

Introducción

La radioterapia, junto con la quimioterapia y la cirugía, es una técnica terapéutica esencial para el tratamiento de tumores malignos. Parte del desafío de un tratamiento de radioterapia adecuado, se encuentra en la optimización del volumen irradiado, que ha de ajustarse al volumen tumoral en la medida de lo posible. Dependiendo de la posición de la fuente de radiación relativa a la del paciente, podemos tener un procedimiento de radioterapia externa o de braquiterapia. Un procedimiento de braquiterapia consiste en la introducción de fuentes encapsuladas relativamente pequeñas cerca o dentro del volumen tumoral a tratar. Este tratamiento terapéutico tiene dos ventajas claras: por un lado, permite prescribir la dosis ajustándola al volumen del tumor, evitando la exposición innecesaria de los tejidos adyacentes sanos [1], y de otro, disminuye la duración del tratamiento relativa a la de un tratamiento de radioterapia.

La necesidad de un laboratorio de calibración para fuentes de braquiterapia en España

Los sistemas para fuentes de alta tasa de dosis son los que más abundan en las unidades hospitalarias de braquiterapia españolas (más de 100 en estos momentos) y se usan en el tratamiento de tumores de cérvix, esófago, pulmones, mama, cabeza, cuello etc. Se trata en este caso, de fuentes de relativa alta actividad (370 GBq para el caso del 192Ir). Sin embargo, es importante mencionar que una de las aplicaciones de la braquiterapia que ha ganado más importancia en la última década se encuentra en el tratamiento del cáncer de próstata con fuentes de baja tasa. La razón: uno de cada seis hombres será diagnosticado de cáncer de próstata durante toda su vida [2, 3], y este tipo de cáncer, es el tercero más frecuente en hombres en España. En el caso de tratamientos de cáncer de próstata, la técnica (también ya muy común en las unidades hospitalarias de braquiterapia españolas) cumple varios objetivos:

  • los procedimientos de braquiterapia se desarrollan con menor tiempo de hospitalización (1-2 días) comparados con los procedimientos convencionales quirúrgicos,
  • los pacientes tienen una recuperación más rápida y
  • los tratamientos conllevan asociada una disminución en las complicaciones respecto a la cirugía convencional (preservando órganos como la uretra y el recto, con una mejor conservación de la capacidad eréctil y con ausencia de incontinencia urinaria).

En Europa por ejemplo, de 2002 al 2007 el número de tratamientos de braquiterapia en pacientes afectados por cáncer de próstata aumentó en un 29% [4]. Estos tratamientos prostáticos representaron en 2007 más de un cuarto de todos los procedimientos de braquiterapia. De la misma forma, ha crecido significativamente el mercado de fuentes radiactivas -para el caso de braquiterapia de próstata, estimado en aproximadamente 10 millones de semillas al año [5]- y el de productos relacionados con los tratamientos de braquiterapia.

La consecuencia de todos estos hechos es obvia, tal y como señala la Sociedad Española de Física Médica: el número de unidades hospitalarias de tratamiento con fuentes de braquiterapia ha aumentado de forma casi exponencial en los últimos años (con más de 100 hospitales en España) y se espera mantener esta predicción de crecimiento para los próximos.

Diversas asociaciones (La Sociedad Española de Física Médica, la Sociedad de Protección Radiológica y la Sociedad Española de Oncología Radioterápica) han reiterado en numerosas ocasiones [6-8] las carencias en materia de calibración de fuentes y detectores de braquiterapia en este país. La necesidad de construcción de un laboratorio de calibración para braquiterapia responde a la pregunta que cualquier persona, sea o no experto en metrología de radiaciones ionizantes, se haría respecto a esta técnica:

¿De qué forma y con qué exactitud consigue el médico especialista conocer “cuánta dosis de radiación” proporciona cada fuente al tumor a tratar?

La contestación a esta pregunta fundamental, se basa en última instancia, en la calibración apropiada de las fuentes en un laboratorio de metrología especializado, i.e., en el conocimiento, con la menor incertidumbre posible, de cuál es la energía depositada (empleada para destruir células cancerígenas) por cada semilla o fuente radiactiva. Una calibración apropiada y de la más alta calidad metrológica posible, juega un rol fundamental en el desarrollo de un tratamiento de braquiterapia óptimo. Además, la caracterización precisa de las fuentes entra a formar parte en los programas de garantía de calidad implementados en las entidades proveedoras de fuentes, por lo que resulta ser también una etapa fundamental en la cadena de tratamiento del paciente [5].

A sabiendas del enorme potencial de este tipo de tratamientos y de su impacto social directo, hasta el momento, no se ha desarrollado en España un laboratorio de calibración nacional para fuentes de braquiterapia. La inexistencia de un laboratorio de calibración para braquiterapia de alta tasa, pulsada y baja tasa en España, conlleva a que la calibración deba efectuarse en laboratorios extranjeros. Sin embargo, los hospitales disponen actualmente de un solo detector para caracterizar las fuentes y, dado el volumen semanal de pacientes, no pueden prescindir del mismo durante plazos de tiempo significativos. Tal y como señala A. Brosed et al. [6], varias investigaciones, plasmadas en artículos e informes, han puesto de manifiesto desde hace años que en un número significativo de casos, los valores medidos discrepaban en exceso de los señalados por el fabricante, o en palabras más técnicas, las diferencias superaban los intervalos de incertidumbre o “límites de variación” que aparecían en los certificados proporcionados por los fabricantes. En unos casos, esos intervalos o “límites” eran considerablemente grandes, tanto como ±10%. Esta situación de carencia en materia de calibración se prolonga desde hace más de diez años y hace necesaria la creación de un laboratorio nacional de calibración para las fuentes de braquiterapia.

Actividades del LMRI del CIEMAT en el campo de la braquiterapia: participación en el proyecto europeo T2.J06, JRP6 “Increasing Cancer Treatment Efficacy Using 3d Brachytherapy”

A pesar de la no disponibilidad de un laboratorio de calibración de fuentes de braquiterapia en España, el Laboratorio de Metrología de Radiaciones Ionizantes (LMRI) del CIEMAT está participando asociado al laboratorio nacional francés Henri Becquerel, LNE-LNHB, con base en la Comisión de la Energía Atómica (Commissariat à l’Énergie Atomique –CEA-) de Francia en el primer proyecto internacional Europeo para el desarrollo de detectores avanzados de referencia para dosis absorbida en agua en braquiterapia.

Aunque el uso de fuentes radiactivas en la práctica clínica de braquiterapia data de los años 60 -el 125I por ejemplo, se introdujo como implante permanente en 1965 [9]-, no existen en estos momentos, patrones primarios de dosis absorbida en agua que nos aseguren la trazabilidad dosimétrica de las fuentes de braquiterapia, mientras que si existen para la dosimetría de haces de radiación que producen los aceleradores y que se emplean en la rutina diaria durante la planificación de tratamientos de radioterapia externa. Esta desafortunada situación, es la que conduce sólo en el caso de la braquiterapia, a una determinación de la energía impartida de menor exactitud que la que caracteriza a la de los haces de los aceleradores de radioterapia externa. La incertidumbre en el valor final de la energía impartida al paciente durante un tratamiento de braquiterapia no es menor del 5%, valor significativamente más alto que el 2%, que se obtiene en dosimetría de haces externos generados en los aceleradores clínicos [10]. La consecuencia más directa de esta situación actual, es que el valor elevado de la incertidumbre en la determinación de la dosis absorbida puede influenciar negativamente el éxito clínico de un tratamiento de braquiterapia (el “nivel” de la energía impartida tiene influencia fundamental en los procesos de reparación de las células cancerígenas, en la cinética artícucelular etc, que al final controla la respuesta a la radiación de los tejidos tumorales o de los tejidos sanos).

Desde 2008 y por vez primera en la historia, los principales laboratorios de patrones nacionales de metrología de radiaciones ionizantes, están concentrando sus esfuerzos personales y económicos en el establecimiento de técnicas de calibración primarias en unidades de dosis absorbida en agua (T2.J06, JRP6; “Increasing cancer treatment efficacy using 3D brachytherapy”) en el marco del proyecto iMERA-Plus entre la Comisión Europea y la Asociación Europea de Institutos Nacionales de Metrología (EURAMET) [11]. Este es también uno de los objetivos del Laboratorio de Metrología de Radiaciones Ionizantes del CIEMAT en Madrid, que ha participado desde octubre de 2008 [10, 12-16] en el citado proyecto, de la mano de uno de los miembros principales, el laboratorio nacional francés Henri Becquerel, LNE-LNHB. El laboratorio francés LNE-LNHB está desarrollando un detector único (figura 1) para la calibración de fuentes de baja energía (empleadas en tratamientos de cáncer próstata, entre otros) que difiere significativamente en geometría y procedimiento de medida de los hasta ahora diseñados en el mundo. Esta particularidad no es casual y proporcionará una estimación más robusta de las magnitudes físicas de interés, resaltando posibles errores sistemáticos y correcciones en las medidas respecto de las filosofías de cálculo de los detectores primarios “más convencionales”. El LMRI del CIEMAT ha participado [10, 12-16] en parte del desarrollo del detector primario y en los cálculos computacionales de los factores de corrección necesarios para determinar la dosis absorbida en agua a partir de las medidas con el detector primario construido. Así como en la caracterización de la distribución en 3-D de la dosis en agua alrededor de una fuente de 192Ir de alta tasa (figura 2).

Figura 1. Desarrollo del detector primario del LNE-LNHB para el establecimiento de la dosis absorbida en agua (con permiso del LNE-LNHB, CEA, Francia). A la derecha se muestra una imagen ampliada de la fuente de 125I (0,8 mm de diámetro y 4,5 mm de longitud) en el interior de una esfera de polimetil-metacrilato.

Figura 2. Procedimiento experimental para la caracterización de la dosis absorbida en 3-D con detectores de termoluminiscencia de 1 mm3 en agua (material equivalente al tejido blando humano) durante una irradiación con una fuente de 192Ir.
Referencias

[1] Khan F M. The physics of radiation therapy 2nd ed. Baltimore: Williams & Wilkins. 1994.
[2] Herranz F, Arias F, Arrizabalaga M, Calahorra FJ, Carballido J, Diz R et al. El cáncer de próstata en la Comunidad de Madrid en el año 2000. II-Presentación y diagnóstico. Actas Urol Esp. 2003;27(5):335-344.
[3] Granado de la Orden S, Saá Requejo C, Quintás Viqueira. Situación epidemiológica del cáncer de próstata en España. A. Actas Urológicas Españolas. Junio 2006.
[4] Guedea F, Venselaar J, Hoskin P, Hellebust T P, Peiffert D, Londres B, Ventura M, Mazeron J J, Limbergen E V, Pötter R and Kovacs G 2010 Patterns of care for brachytherapy in Europe:updated results, Radiother. Oncol. 97, 514-520.
[5] Guilhem Douysset. Brachytherapy of Prostate Cancer: An all-in-one system to test radioactive sources. CEA Technologies. October/November 2007; 87: 6.
[6] A. Brosed, J. Pérez Calatayud, J. Vivanco. Necesidades metrológicas en braquiterapia. Soluciones a corto, medio y largo plazo. Revista de la Sociedad Española de Física Médica. 2000; 1(1):107-11.
[7] A. Brosed, José Hernández Armas, José Pérez Calatayud, Javier Vivanco Parellada, José Tesifón Cañete, Mª Isabel Villanueva Delgado. Necesidades de calibración en el ámbito hospitalario español y en las distintas áreas de aplicación de las radiaciones ionizantes. Foro sobre Protección Radiológica en el Medio Hospitalario. Consejo de Seguridad Nuclear, Sociedad Española de Protección Radiológica, Sociedad Española de Física Medica. Diciembre de 2002; 1-17.
[8] A. Brosed. Avanzar en Protección Radiológica mejorando la calidad. Actualidad y futuro de los laboratorios de calibración de radiaciones ionizantes. XI Congreso Nacional de de la Sociedad Española de Física Médica, Tarragona, 18-21 septiembre 2007.
[9] Beyer DC. The evolving role of prostate brachytherapy. Cancer Control. 2001 Mar-Apr;8(2):163-70.
[10] I. Aubineau-Laniece, P. Aviles-Lucas, J. Bordy, B. Chauvenet et al. Development of a primary standard in terms of absorbed dose to water for 125I brachytherapy seeds. International Symposium on Standards, Applications and Quality Assurance in Medical Radiation Dosimetry. Viena. 9-12 Noviembre 2010. Presentación IAEA-CN-182-129.
[11] Maurizio Bovi 1, Maria Pia Toni 2, Isabelle Aubineau-Lanièce 3, Jean-Marc Bordy 4, João Cardoso 5, Bruno Chauvenet 6, Frantisek Gabris 7, Jan-Erik Grindborg 8, Antonio Stefano Guerra 9, Antti Kosunen 10, Carlos Oliveira 11, Maria Pimpinella 12, Thorsten Sander 13, Hans-Joachim Selbach 14, Vladimír Sochor 15, Jaroslav _olc 16, Jacco de Pooter 17, Eduard van Dijk 18. Traceability to absorbed-dose-to-water primary standards in dosimetry of brachytherapy sources used for radiotherapy. XIX IMEKO World Congress Fundamental and Applied Metrology September 6_11, 2009, Lisbon, Portugal.
[12] Isabelle Aubineau-Lanièce, P. Avilés Lucas, J.M. Bordy, B. Chauvenet, D. Cutarella, G. Douysset, J. Gouriou, J. Plagnard Absorbed dose reference for LDR brachytherapy: the LNE-LNHB approach 14 Congrés International de Métrologie. Paris, Francia; 22/06/2009 -25/06/2009.
[13] I Aubineau-Lanièce, Paz Avilés Lucas, Jean-Marc Bordy, Bruno Chauvenet, Dominique Cutarella, Guilhem Douysset, Jean Gouriou, Johann Plagnard Absorbed dose reference for LDR brachytherapy. World Congress 2009 on Medical Physics and Biomedical Engineering. Munich, Alemania; 07/09/2009 -12/09/2009.
[14] V. Lourenço, D. Vermesse, D. Cutarella, M. P. Avilés-Lucas, I. Aubineau-Lanièce. 3D distribution measurement of the absorbed dose to water around 192Ir brachytherapy source by thermoluminescent dosimeters. International Symposium on Standards, Applications and Quality Assurance in Medical Radiation Dosimetry. Viena, Austria; 09/11/2010 -12/11/2010.
[15] P. Avilés Lucas, V. Lourenço, D. Vermesse, D. Cutarella, I. Aubineau-Lanièce. Absorbed dose to water distribution measured around an HDR 192Ir brachytherapy source by thermoluminescent dosimeters. CAMCT 2011 conference. Braunchweig 29/11/2011 – 01/12/2011.
[16] I Aubineau-Lanièce, B Chauvenet, D Cutarella, J Gouriou, J Plagnard, P Aviles Lucas. LNE-LNHB air kerma and absorbed dose to water primary standards for low dose rate 125I brachytherapy sources. CAMCT 2011 conference. Braunchweig 29/11/2011 – 01/12/2011.

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