Instituto Nacional de Oncología y Radiobiología

Diseño, construcción y uso de aplicador vaginal intracavitario multicanal periférico para braquiterapia

Lic. Manuel Vega Hernández1 y Dr. Rodolfo Alfonso Laguardia2

Resumen

La braquiterapia vaginal intracavitaria es frecuentemente administrada con aplicadores cilíndricos de un solo canal con fuentes HDR. El cilindro multicanal (8 canales) vaginal intracavitario permite el tratamiento preferencial de una parte de la mucosa vaginal, se se desarrolla para perfeccionar y ampliar la capacidad de la braquiterapia intracavitaria. El aplicador permite activar los canales que se entienden útiles, con longitudes variables, para irradiar volúmenes blancos de la vagina, evitando sobreirradiar las regiones sanas. Se obtiene un gradiente de dosis en la superficie del aplicador vaginal multicanal periférico favorable al tratamiento de lesiones superficiales de la mucosa vaginal, con lo que se disminuye las dosis de recto en el orden del 12 %. Se realizó este estudio con el objetivo de demostrar la utilidad del uso de aplicadores multicanales en vagina y recto, se expresaron los resultados de la construcción de aplicadores y sus características.

Palabras clave: Braquiterapia/método; aplicador vaginal/radioterapia; HDR/alta tasa de dosis/radioterapia.

La braquiterapia vaginal puede ser usada sola o combinada con radioterapia externa para el tratamiento del cáncer localizado en vagina.1-3

La braquiterapia vaginal intracavitaria es frecuentemente administrada con aplicadores cilíndricos de un solo canal central, donde se cargan las fuentes radiactivas.

Sin embargo, las posibilidades de ajustes de la distribución de dosis de un aplicador vaginal intracavitario de un solo canal central están limitadas y no siempre puede alcanzarse una distribución óptima sobre el blanco, teniendo en cuenta los tejidos normales a niveles más profundos.

Los bloqueadores de plomo pueden particularmente compensar estos inconvenientes, pero resultan pesados y están disponibles en configuraciones estándar.

El cilindro multicanal vaginal intracavitario permite el tratamiento preferencial de una parte de la mucosa vaginal y ha sido desarrollado para perfeccionar la capacidad de la braquiterapia intracavitaria.1,4,5

El gradiente de dosis en la dirección radial de un aplicador multicanal periférico es mucho más abrupto o escarpado1 en comparación con los aplicadores de una fuente monocanal central.

Para distancias menores que la de normalización, la dosis es mayor para el cilindro multicanal periférico y a distancias mayores que la profundidad de normalización, la dosis es menor.

Esta circunstancia hace posible disminuir la dosis en vejiga, recto y otros tejidos sanos a expensa de altos valores de dosis en la mucosa. Su grado de optimización depende del lugar donde la dosis es normalizada, decreciendo así, la profundidad de la normalización significa un incremento del volumen con una dosis baja.

Métodos

Para el diseño de los aplicadores hemos tenido en consideración aspectos dosimétricos,1 radiobiológicos6,7 y clínicos.8 Los aspectos dosimétricos están fundamentados en estudios y análisis realizados de las variaciones de dosis que experimenta la fuente utilizada de Iridio-192 con el cuadrado de la distancia. Para cada milímetro que nos alejamos de la fuente hemos valorado el nivel de decrecimiento de la dosis.

Para garantizar uniformidad de la profundidad y fijación de los catéteres que se colocan después de barrenar los cilindros de un tipo de propionato, se prestó especial cuidado en maquinar el primer tramo hasta una profundidad de la superficie anterior de 0,3 cm y posteriormente, por el diámetro de 0,2 cm, se maquinó centralmente con un diámetro de 0,13 cm, lo que permite fijar el extremo del catéter de diámetro 0,18 cm, a través de su extremo terminal de 0,1 cm. El proceso de fijación del catéter se materializa dándole calor al extremo del terminal, que se hace sobresalir 4 mm, y así el catéter no tiene posibilidad de cambiar la medida declarada como longitud del catéter, lo cual evita posteriores errores de posicionamiento.

El diseño permite colocar los 4 tramos maquinados sobre el eje central. Cada tramo es maquinado individualmente con barrenas de 0,2 mm en un radio de 0,145 cm para el cilindro de 3,5 cm y 0,12 cm para el cilindro de 3 cm. Los 8 orificios son desplazados sobre su radio a 45.º

Tres anillos de acero inoxidable de diámetros de 0,12 cm son confeccionados cilíndricamente y son fijados en sus posiciones a través de una ranura alrededor del mismo cuya profundidad es de 0,12 cm. Las medidas de los anillos al extremo anterior de los aplicadores son conocidas (0,5; 4,6 y 7 cm ) para cilindro de 3,5 cm y (0,5; 4,5 y 7,6 cm ) para el cilindro de 3 cm, lo que permite la ubicación del cilindro dentro del paciente, y facilita las mediciones necesarias con respecto a las lesiones a tratar.

La coincidencia de las posiciones de los dummies con las paradas de la fuente, para todos los canales (8) se pudo verificar que siempre la diferencia es menor de 1 mm.

Para la modelación del aplicador multicanal y su comparación con el aplicador monocanal se utilizaron los sistemas de planificación Theraplan Plus (TPP) y el sistema de planificación PLATO.

Resultados

Se logró materializar la construcción de 2 aplicadores multicanales periféricos de diámetros 3,5 y 3 cm (fig. 1), que están provistos de 8 canales, los que pueden activarse con una primera posición de fuente desde 9,5 mm y hasta una longitud efectiva de 110 mm, con lo que se logra una irradiación uniforme de toda la superficie de la mucosa contenida en la cúpula vaginal en el extremo de la vagina.

Fig. 1. Aplicadores multicanales construidos 3 y 3,5 cm.

Los resultados alcanzados en los controles de calidad nos permitieron asegurar alta confiabilidad en el posicionamiento de las fuentes de Iridio 192 para cada ensayo o aplicación requerida, como se puede apreciar en los resultados que valoramos en las planificaciones que con el sistema PLATO fueron ejecutadas, simulando distintos tratamientos de interés que se pueden presentar en la clínica.

Un resultado importante que permitió idear estos aplicadores con canales periféricos lo podemos sustentar analizando la figura 2, donde obsevamos el cambio abrupto de la caída de dosis en los primeros 5 mm de la superficie del aplicador multicanal, en el que se reflejan disminuciones de dosis cuantificados en esa gráfica de 5940 cGy, que es un valor muy superior al registrado para el monocanal de tan solo 435 cGy a la distancia de 5 mm de su superficie.

Fig. 2. Representación del cambio abrupto a 0,3 cm y cambio suave a 1,75 cm.

Para enfatizar el aspecto radiobiológico en el diseño,9,10 pues es conocido que la aplicación de fuentes directamente en contacto con el tejido puede ocasionarle necrosis,4,5 hemos valorado que los niveles de dosis a distancias entre 0,2 y 0,3 cm1,6,7 (fig. 2, en el rango señalado) son tolerables y efectivas para los tratamientos de braquiterapia, teniendo en cuenta que la dosis máxima tolerable del recto es de 6 000 cGy.

En la figura 3 se ha representado la distribución de dosis alrededor de la fuente utilizando la tabla de Williamson,11 como vemos, no hay simetría longitudinal de la distribución, sin embargo se puede apreciar en la tabla 1 que las diferencias en los valores de la tasa de dosis por unidad de intensidad de kerma en aire entre tope y su unión al cable son pequeñas.

Fig. 3. Porcentaje de tasa de dosis con las distancias del centro de la fuente a cada extremo. Se nota pequeña falta de simetría longitudinal porque los valores de la tasa de dosis por unidad de intensidad de kerma en aire difieren muy poco (tabla 1).

Tabla 1. Cálculo de las diferencias de los valores tasa de dosis por unidad de intensidad de kerma en aire para los extremos de la fuente

Distancia (cm)	Lectura en -7 cm	Lectura en + 7 cm	Diferencia
0,10	0,0156	0,0143	0,0013
1,00	0,0165	0,0157	0,0008
7,00	0,097	0,097	0

          Nota: A medida que nos alejamos, las pequeñas diferencias se hacen 0.

Valoramos como resultado la activación de 8 canales para el aplicador multicanal construido con un diámetro de 3,5 cm; en el mismo se activaron 3 cm de longitud desde el extremo superior del aplicador simulando la cúpula de la vagina. De igual forma se activó el aplicador monocanal de 3,5 cm.

Se marcaron los puntos P1 a una distancia de 0,75 cm del extremo de cada aplicador y los puntos P2 y P3 distantes de P1 a 1,75 cm y en sentidos opuestos, para valorar en estos 3 puntos las dosis de ambos aplicadores y comparar los resultados, simulando la cúpula vaginal. Estos puntos se pueden ver muy claramente en la figura 4 en el cuarto cuadrante (superior izquierdo). Se marcaron además los puntos P4, P5, P6, P7, P8 y P9 a 0,5 cm de la superficie de los aplicadores para simular el recto.

Fig. 4. Se muestran 4 vistas de las distribuciones de dosis, activación de las fuentes y posiciones marcadas para el cálculo de dosis para 6 puntos que simulan las distancias del recto y 3 puntos al frente del aplicador que simulan la distancia de la cúpula vaginal, en un aplicador multicanal.

Se repitió el ensayo con el aplicador monocanal, activando la misma longitud y se compararon los resultados, lo que arrojó una diferencia de 11,7 % para la dosis en recto entre ambos aplicadores, con lo cual quedó probada la efectividad del aplicador multicanal para disminuir los órganos cercanos de riesgo.

Otro aspecto importante que se evaluó con los aplicadores multicanales y se comparó con el aplicador monocanal fue el cálculo de dosis biológica equivalente (BED), para esto tomamos los valores de las dosis registradas en cada aplicación, del tejido sano (retco, a/b = 3 Gy)11 y el tumor (mucosa vaginal, a / b = 10 Gy).12 Tomamos un número de fracciones igual a 4 y se sustituyeron estos valores en la fórmula (1) y se obtuvieron los resultados que se muestran en la tabla 2.

BED = nd [1+d/ a / b] (1)

Tabla 2. Valores de dosis físicas y biológicas encontradas para cada aplicador en el recto y tejido tumoral

Dosis	Multicanal	Monocanal	Diferencia
Dosis en recto	3,18 Gy	3,60 Gy	0,42 Gy / fracción
Bed recto	26 Gy	32 Gy	6 Gy / tratamiento
Bed tumor	38 Gy	38 Gy	0

Hemos considerado a un paciente cuya lesión está en la vagina superior (paciente de pie), pero solo en el semicírculo superior (paciente acostado supino, contrario al recto), por lo que se han activado los 4 catéteres superiores1,4,13,14 y hemos calculado las dosis que se alcanzan en la lesión, prescribiendo una dosis de 600 cGy y determinando la dosis que se alcanza en el recto para distintas posiciones del mismo, así como al frente del aplicador (central) a la distancia de 0,75 cm y 2 puntos en sentidos contrarios al central a una distancia de 1,75 cm.

Como resultado, la dosis en el recto es tan solo de 28,2 % de la dosis impartida a la mucosa vaginal, mientras que la dosis en la cúpula es de 32 %, lo que está muy por debajo de la necesaria pera esa área.

Se concluye que el aplicador permite activar los canales que se entienden útiles para irradiar volúmenes blancos de la vagina con dimensiones variables que evitan sobre irradiar las regiones sanas de la vagina, lo cual es una nueva opción con la que se cuenta, sin tener que estar fabricando aplicadores personalizados con protectores de plomo, que se utilizaron en la institución cuando se usaba la braquiterapia de baja tasa dosis.

Se obtiene un gradiente de dosis en la superficie del aplicador vaginal multicanal periférico favorable al tratamiento de lesiones superficiales de la mucosa vaginal, con lo que se disminuye las dosis de recto en el orden del 12 %. Este resultado avala la aplicación del aplicador construido para uso clínico en los casos que se entienda necesario, y es comparable al reportado por la literatura internacional que es de 14 %.

Summary

Design, construction, and use of peripheral multichannel intracavitary vaginal applicator for brachytherapy.

The intracavitary vaginal brachytherapy is often administered using single-channel cylindrical applicators with HDR sources. The intracavitary vaginal multichannel cylinder (8 channels) allows the preferential treatment of a part of the vaginal mucosa, and it is developed to improve and to widen the intracavitary brachytherapy capacity. The applicator makes possible to activate channels considered useful, with variable lengths, to irradiate the target volumes of the vagina, avoiding the overirradiation of the healthy regions. A dose gradient is achieved in the surface of the peripheral multichannel vaginal applicator favouring the treatment of the superficial injuries of the vaginal mucosa, dropping the dose of the rectum by 12 %. This study was undertaken to demonstrate the usefulness of the multichannel applicators in the vagina and rectum. The results of the construction of applicators and their characteristics were explained.

Key words: Brachytherapy/method; vaginal applicator/radiotherapy; HDR/high dose rate /radiotherapy.

Referencias bibliográficas

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Recibido: 6 de diciembre de 2005. Aprobado: 9 de marzo de 2006.
Lic. Manuel I. Vega Hernández. Instituo Nacional de Oncología y Radiobiología, calle 29 y F, El Vedado, Ciudad de La Habana, Cuba.

1Licenciado en Física.
2Doctor en Ciencias.