Estudio del efecto de no considerar las heterogeneidades del medio en la distribución de dosis en el paciente en un sistema de planificación de tratamiento de braquiterapia de alta tasa con fuente de 192 Ir

Abstract

Para determinar la dosis absorbida (Dabs) que reciben los tejidos de los pacientes oncológicos de braquiterapia, se utilizan los sistemas de planificación de tratamiento (TPS): pero, algunos de estos, no consideran las heterogeneidades de los tejidos, ni los tipos de aplicadores, ni las dimensiones del paciente, lo que genera diferencias entre la Dabs calculada por el TPS y la Dabs entregada al paciente. Por lo que se hace la interrogante si el TPS que se está utilizando, calcula de manera adecuada la distribución de Dabs en el paciente y cuáles son los efectos de no considerar las heterogeneidades del medio. En el presente trabajo se propone un método, para probar el modelo de cálculo de Dabs del TPS, para determinar su precisión y exactitud. Este método consta de tres pasos: ■ Prueba de librerías. Se compara la distribución de Dabs, obtenida por el TPS y de manera teórica. El cálculo teórico de la distribución de Dabs alrededor de una fuente de braquiterapia de 192Ir en agua, se realiza utilizando el formalismo del grupo del TG-43 de la AAPM, ■ Prueba de cálculo de isodosis, para dos casos: i) El caso de una planificación de una parada de la fuente de 192Ir, considerando las heterogeneidades del medio, ii) El caso de una planificación con tres paradas de la fuente 192Ir, considerando las atenuaciones del tejido y de los aplicadores. Estos cálculos se realizan utilizando simulación Monte Cario (MC) con los códigos de Gamos,5,1,0, En el primer caso, se simula la Dabs alrededor de una fuente de braquiterapia de 192Ir en agua, para validar la simulación. Luego se realizan otras simulaciones para cuantificar la atenuación de la Dabs cuando se considera la atenuación del tejido y la de los aplicadores. En el segundo caso, se procede a calcular la distribución de Dabs en un arreglo de tres paradas de la fuente, considerando el efecto de atenuación de las heterogeneidades del tejido humano y de los aplicadores, ■ Prueba de exactitud de la dosis entregada. Utilizando un fantoma de PPMA, que simula el tejido humano, en el que se insertan los aplicadores de braquiterapia y la fuente de 192Ir, se planifica con el TPS, un tratamiento de tres paradas de la fuente de 192Ir, como en el segundo caso de la prueba de cálculo de isodosis, para entregar una Dabs a te dosímetros OSL nano dot. Finalmente, se compara la Dabs planificada con la registrada por el dosímetro. Dicho método se aplicó al TPS ARIA RADonc, encontrándose que la diferencia entre el cálculo teórico de la distribución de Dabs alrededor de la fuente de 192Ir cuando está inmersa en agua y la calculada por el TPS, está en un margen de 1 %, cumpliendo con la tolerancia de un 2% establecida por el ESTRO, En la prueba de cálculo de isodosis alrededor de la fuente de 192Ir, cuando está inmersa en agua, se obtuvo una similitud de un 97 % del índice gama, entre lo calculado con el TPS y MC, utilizando como tolerancia del índice gamma los valores de Ad = 3 mm y AD = 5 %. En la prueba de cálculo de isodosis en presencia de heterogeneidades con MC, se encontró que, si hay diferencias significativas, que varían entre 0 % y 30 %, dependiendo de la configuración geométrica entre la fuente y los aplicadores, así como que el índice gama indica una similitud de planes de un 60 % para el caso una planificación con tres paradas de la fuente: dichas pruebas se realizaron con un tamaño de voxel de 8 mm3. En la prueba de exactitud de entrega de Dabs con el OSL, se reporta una subdosificación de 3,88 % y que la precisión en la entrega del tratamiento tiene un coeficiente de variación de 1,4%, Concluyéndose que el TPS calcula adecuadamente la distribución de Dabs, cuando el medio es agua: pero, es necesario incluir las librerías que consideran las heterogeneidades, para realizar un cálculo de la distribución de Dabs en los pacientes más exacto.

Treatment planning systems (TPS) are used to determine the absorbed dose (Dabs) received by the tissues of cáncer patients on brachytherapy: but some of these systems do not consider the heterogeneities of the tissues, the types of applicators and the size of the patient, which generates diíferences between the Dabs calculated by the TPS and the Dabs received by the patient, Thus, the question arises whether the TPS used adequately calculates the distribution of Dabs in the patient and what the effects are of not considering the heterogeneities of the médium, The present study proposes a method to test the calculation model of the Dabs of the TPS, in order to determine its accuracy. This method consists of three steps: • Proof of library, We compute the distribution of Dabs, obtained by the TPS and theoretically, The theoretical calculation of the Dabs distribution around an 192 Ir source in water, is performed using the formalism of the AAPM TG-43, • Isodosis calculation test, for two cases: i) The case of a stoppage schedule of the 192Ir, taking the heterogeneities of the médium into consideration, ii) The case of a schedule with three stoppages of the 192Ir source, considering the attenuations of the tissue and the applicators, These calculations are performed using Monte Cario simulation (MC) with Gamos codes of 5,1,0, In the first case, the Dabs around an 192Ir source in water is simulated in order to validate the simulation, Further simulations are then performed to quantify the attenuation of the Dabs when the attenuation of the tissue and of the applicators is considered, In the second case, we proceed to compute the distribution of the Dabs in a three stop arrangement of the source, considering the attenuation effect of human tissue heterogeneities and applicators, • Dose accuracy test delivered, Using a PPMA phantom, which simulates human tissue, in which the brachytherapy applicators and the 192Ir source are inserted, using the TPS a three stop treatment of 192Ir is planned, as in the second case of the isodosis calculation test, in order to deliver a Dabs to OSL nano dot dosimeters, Finally, we compute the Dabs planned with that registered by the dosimeter, This method was applied to the ARIA RADonc TPS and it was discovered that the difference between the theoretical calculation of the Dabs distribution around the 192Ir source immersed in water and calculated by the TPS is in a margin of 1 %, meeting the tolerance level of 2% established by ESTRO, In the isodosis calculation test around the 192Ir source, when immersed in water, a similarity rate of 97% of the gamma Índex was obtained between that calculated with the TPS and MC, using as gamma Índex tolerance the valúes of Ad = 3 mm and AD = 5 %, In the isodose calculation test in the presence of heterogeneities with MC, it was found that indeed there are? significant differences, ranging from 0 % to 30 %, depending on the geometric configuration between the source and the applicators, as well as the gamma Índex that indicates a similarity of plans of 60% in the case of a plan with three stoppages of the source: such tests were performed with a voxel síze of 8 mm, In the treatment Dabs accuracy test, with the OSL, a sub-dosage of 3,88% is reported and the precisión in the treatment delivery has a variation coefficient of 1,4%, To conclude, the TPS adequately computes Dabs, when the médium is water: but it is necessary to inelude the libraries that consider the heterogeneities, to make a more accurate calculation of the Dabs distribution in patients.