Analisis de Densidades Electrónicas y Dosis Integradas en Radioterapia Estereotáctica de Glioblastomas Multiformes Baron Aznar Catia a, Moreno-Jiménez.

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1 Analisis de Densidades Electrónicas y Dosis Integradas en Radioterapia Estereotáctica de Glioblastomas Multiformes Baron Aznar Catia a, Moreno-Jiménez Sergio b, Celis Miguel Angel b, Lárraga-Gutiérrez Jose Manuel b, Ballesteros-Zebadúa Paola b § a Licenciatura en Ingeniería Física, Universidad Iberoamericana.Prolongación Paseo de la Reforma880. Lomas de Santa Fe, C.P. 01210, México, D.F. b Unidad de Radiocirugía, Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía Insurgentes Sur 3677. Col. La Fama, C.P. 14269, Tlalpan, México, D.F. §paolabz@innn.edu.mx REFERENCIAS: 1. Ganz J. C, et al. “A simple method for predicting imaging based complications following gamma knife surgery for cerebral arteriovenous malformations.” J. Neurosurg (Suppl) 102:4-7, 2005. 2.Flickinger J.C., Kondziolka D., Lunsford L.D., et. al. “Development of a model to predict permanent symptomatic postradiosurgery injury for arteriovenuous malformation patients” Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys 46:1143-1148, 2000. Resumen. En Radioterapia, la Dosis Integrada (DI), es la energía total depositada en el blanco de tratamiento. Este parámetro físico podría ser un factor predictivo de complicaciones tales como el edema y la radionecrosis tras el tratamiento de radioterapia estereotáctica para tumores cerebrales (Fig. 1 a),b)). La DI depende de la densidad del tejido blanco y su volumen. Usando las imágenes de TC de pacientes de la Unidad de Radioneurocirugía del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía y el programa BrainScan©, este trabajo presenta la densidad electrónica (DE) promedio de 21 glioblastomas multiformes (GBM) y valores de la DI calculados en tejido sano y tejido tumoral. Se discute la relación entre la DI estimada y la probabilidad de complicaciones. Fig. 1. a) Acelerador Lineal del INNN Novalis© 6MV Fig. 1. b). Radioterapia Estereotáctica para GBMs INTRODUCCIÓN La Dosis Integrada DI es el total de energía depositada en un blanco de radioterapia y se define de acuerdo a la ecuación 1. (1) La DI se ha propuesto como un parámetro predictivo de complicaciones que ocurren después de la radiocirugía de MAVs (malformaciones arteriovenosas) [1]. La DI depende de la dosis y el volumen irradiado, se ha visto que estos factores están altamente relacionados con las complicaciones asociadas a radiación. Queremos explorar la utilidad de este parámetro para predecir dichos efectos adversos [2]. MÉTODOS Se realizó un estudio retrospectivo de 21 pacientes con GBM tratados en la Unidad de Radiocirugía de este Instituto con un linac de 6MV (Novalis, BrainLAB, Alemania) con SRT. La dosis promedio prescrita para las lesiones fue de 49.63 Gy ( ± 22.33 Gy) en 18.1 fracciones en promedio ( ± 12.4). Para calcular las densidades de los tumores se tomaron las imágenes de TC de todos los pacientes y se analizaron usando la paquetería para planeación de tratamientos BrainScan© (Fig. 2a). Con las imágenes de cada paciente, se midió la densidad electrónica de 120 puntos diferentes en el blanco señalado, eligiendo puntos de 4 cortes distintos. El volumen de planeación fue delineado en cada imagen de TC por un médico experto, incluyendo tanto tumor como edema (Fig. 2 b). Se seleccionaron puntos cercanos el centro del blanco de tratamiento, omitiendo puntos muy cercanos al borde del blanco. (3) Se puede calcular la energía total depositada al blanco aproximando los valores de densidad a la densidad promedio previamente calculada en cada caso y aplicando la ecuación 3. Al estar trabajando con un número finito de voxeles, aproximamos el valor de la integral mediante una sumatoria como se ve en la ecuación 4. (4) Se calculó la dosis integrada para cada caso. Se revisaron los expedientes de los pacientes buscando referencias sobre complicaciones asociadas a radiación. CONCLUSIONES Publicaciones previas sobre radiocirugía en MAVs sugieren una mayor incidencia de complicaciones asociadas a radiación para DI mayores a 150 mJ [1]. Exceptuando un caso, todos los GBMs analizados recibieron una DI superior a dicho valor. El 60% de los casos sugieren la presencia de edema por lo que podría existir una correlación entre la DI depositada en GBMs y la diferentes complicaciones asociadas a radiación. Sin embargo se realizará un análisis más detallado de las imágenes subsecuentes en cada caso, para buscar una correlación directa y verificar su valor predictivo. Fig. 2 a). Localización de los puntos para obtener el promedio de ED Fig. 2 b) Volumen del Tumor De esta forma se caracterizó la densidad electrónica promedio en GBMs. Para el tejido sano se seleccionaron 60 puntos en la región contralateral a la lesión para cada paciente. Se registró el volumen de cada tumor utilizando la reconstrucción tridimensional del programa a partir de las imágenes. Se estandarizó el tamaño de voxel para 8 mm 3. Se calculó la dosis promedio para cada voxel sobre todo el volumen irradiado utilizando un histograma Dosis-Volumen (HDV). Utilizando la ecuación 1 se calculo la DI para cada caso. Como no es posible medir directamente la masa de la lesión blanco, utilizamos la relación entre masa y densidad que se muestra en la ecuación 2. Donde dv es el diferencial de volumen. (2) Pacientes TumorTejido NormalObservacionesComp. VolumenD PrescritaD x FracNo. FracTotal DEDID/Frac<-SDSD->ID/FracED [cm 3 ] [Gy] [g/cm 3 ][mJ] [g/cm 3 ] 135.6812141 1.02537.2110.1747.516767.721.03RetratSI 211.3714 1 1.03177.843.6348.206865.981.04RetratSI 377.0627.55.55527.751.04442.249.1818.612795.361.04 SI 4138.7722.730811.02341.614.9411.312124.711.04 SI 515960.32.223066.61.03327.947.226.481317.431.04 NO 6142.7267.52.720541.03396.458.0711.381989.191.04 NO 7135.71542.223066.61.04310.304.727.321166.721.04SIN EXPEDIENTE 8195.2159.942.222759.941.04451.5010.666.841314.631.04 SI 9109.5266.62.223066.61.03251.415.334.391398.511.04 NO 1042.37702.825701.04122.593.179.381032.201.04 NO 11163.0843.9585401.04262.744.9120.811831.081.04 SI 12156.03722.430721.03385.817.2211.801988.721.04 SI 13154.4659.942.222759.941.03356.136.325.691392.721.05 SI 1470.8266.63.332066.61.04244.025.889.931472.521.04SIN EXPEDIENTE 1587.42722.430721.03213.274.758.101363.851.04 NO 1691.74SIN INFORMACION1.03SIN INFORMACION 17150.0839.962.815421.04456.8310.307.281755.511.04 SI 1864.7826.47.3429.21.02482.039.4118.162740.051.03SIN EXPEDIENTE 1993.772230601.03225.953.7511.101479.951.04 SI 2014.1818 1 1.03260.225.2344.853878.431.04RetratSI 2111.4918 1 1.03205.626.3534.282828.571.04RetratSI Promedio49.635.8518.1049.911.03322.596.5617.172375.191.04 SD22.365.5512.4122.330.01113.832.3614.511675.580.00 Table 1. Resultados para cada caso RESULTADOS Se encontró que el valor promedio de la densidad electrónica para los GBMs fue de 1.031 + 0.006 g/cm 3 (Fig. 3), y para el tejido sano de 1.038 + 0.004 g/cm 3. Ambos valores se encuentran muy cercanos a la densidad del agua, demostrando su radio- equivalencia. Se compararon las dosis integradas totales obtenidas entre pacientes; la DI promedio depositada en el blanco por fracción fue de 322.585 + 113.831 mJ (Tabla 1). El valor promedio de DI depositado en tejido sano fue 2.375 + 1.675mJ (Fig. 4). En una primera aproximación se encontraron referencias de edema en el tejido sano en casi todos los casos estudiados. Dosis Integrada [mJ] Pacientes Fig 5. Dosis Integrada por Tumor relacionada con Complicaciones Densidad Electrónica [g/cm 3 ] Pacientes Fig 3. Gráfica del Promedio de la Densidad Electrónica de Cada Tumor Dosis Integrada [mJ] Fig 4. Gráfica del Promedio de Dosis Integrada depositada en Tumores y Tejido Sano Complicaciones registradas después del tratamiento Sin complicaciones después del tratamiento Expediente no revisado Tejido Sano Tumor