La radiocirugía es una cirugía que utiliza radiación , [1] es decir, la destrucción de áreas de tejido seleccionadas con precisión mediante radiación ionizante en lugar de escisión con un bisturí. Al igual que otras formas de radioterapia (también llamada radioterapia), generalmente se usa para tratar el cáncer . La radiocirugía fue definida originalmente por el neurocirujano sueco Lars Leksell como "una única fracción de dosis alta de radiación, dirigida estereotácticamente a una región intracraneal de interés". [2]
En radiocirugía estereotáxica ( SRS ), la palabra " estereotáctica " se refiere a un sistema de coordenadas tridimensional que permite una correlación precisa de un objetivo virtual visto en las imágenes de diagnóstico del paciente con la posición real del objetivo en el paciente. La radiocirugía estereotáctica también puede denominarse radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáctica (SABR) cuando se utiliza fuera del sistema nervioso central (SNC). [3]
La radiocirugía estereotáctica fue desarrollada por primera vez en 1949 por el neurocirujano sueco Lars Leksell para tratar pequeños objetivos en el cerebro que no eran susceptibles de cirugía convencional. El instrumento estereotáctico inicial que concibió utilizaba sondas y electrodos. [4] El primer intento de sustituir los electrodos por radiación se realizó a principios de los años cincuenta, con rayos X. [5] El principio de este instrumento era alcanzar el objetivo intracraneal con haces estrechos de radiación desde múltiples direcciones. Las trayectorias del haz convergen en el volumen objetivo, administrando allí una dosis acumulativa letal de radiación, limitando al mismo tiempo la dosis al tejido sano adyacente. Diez años más tarde se habían logrado avances significativos, gracias en gran medida a la contribución de los físicos Kurt Liden y Börje Larsson. [6] En ese momento, los rayos estereotácticos de protones habían reemplazado a los rayos X. [7] El haz de partículas pesadas se presentó como un excelente reemplazo para el bisturí quirúrgico, pero el sincrociclotrón era demasiado torpe. Leksell procedió a desarrollar una herramienta práctica, compacta, precisa y sencilla que podría ser manejada por el propio cirujano. En 1968 surgió el Gamma Knife, que se instaló en el Instituto Karolinska y consistía en varias fuentes radiactivas de cobalto-60 colocadas en una especie de casco con canales centrales para la irradiación con rayos gamma. [8] Este prototipo fue diseñado para producir lesiones por radiación en forma de hendiduras para procedimientos neuroquirúrgicos funcionales para tratar el dolor, los trastornos del movimiento o los trastornos del comportamiento que no respondieron al tratamiento convencional. El éxito de esta primera unidad llevó a la construcción de un segundo dispositivo que contiene 179 fuentes de cobalto-60. Esta segunda unidad Gamma Knife fue diseñada para producir lesiones esféricas para tratar tumores cerebrales y malformaciones arteriovenosas (MAV) intracraneales. [9] Se instalaron unidades adicionales en la década de 1980, todas con 201 fuentes de cobalto-60. [10]
Paralelamente a estos desarrollos, se diseñó un enfoque similar para un acelerador lineal de partículas o Linac. La instalación del primer acelerador lineal clínico de 4 MeV comenzó en junio de 1952 en la Unidad de Investigación Radioterapéutica del Medical Research Council (MRC) del Hammersmith Hospital de Londres. [11] El sistema fue entregado para pruebas físicas y de otro tipo en febrero de 1953 y comenzó a tratar pacientes el 7 de septiembre de ese año. Mientras tanto, el trabajo en el Laboratorio de Microondas de Stanford condujo al desarrollo de un acelerador de 6 MeV, que se instaló en el Hospital de la Universidad de Stanford, California, en 1956. [12] Las unidades Linac rápidamente se convirtieron en dispositivos preferidos para la radioterapia fraccionada convencional , pero duró hasta la década de 1980. antes de que la radiocirugía Linac dedicada se hiciera realidad. En 1982, el neurocirujano español J. Barcia-Salorio comenzó a evaluar el papel de la radiocirugía fotónica generada con cobalto y luego basada en Linac para el tratamiento de las MAV y la epilepsia . [13] En 1984, Betti y Derechinsky describieron un sistema radioquirúrgico basado en Linac. [14] Winston y Lutz avanzaron aún más en las tecnologías de prototipos radioquirúrgicos basados en Linac incorporando un dispositivo de posicionamiento estereotáctico mejorado y un método para medir la precisión de varios componentes. [15] Utilizando un Linac modificado, el primer paciente en los Estados Unidos fue tratado en el Boston Brigham and Women's Hospital en febrero de 1986. [ cita necesaria ]
Las mejoras tecnológicas en imágenes médicas e informática han llevado a una mayor adopción clínica de la radiocirugía estereotáxica y han ampliado su alcance en el siglo XXI. [16] [17] La exactitud y precisión de la localización que están implícitas en la palabra "estereotáctica" siguen siendo de suma importancia para las intervenciones radioquirúrgicas y se mejoran significativamente mediante tecnologías de guía de imágenes como el localizador N [18] y el localizador Sturm-Pastyr. [19] que fueron desarrollados originalmente para la cirugía estereotáxica .
En el siglo XXI, el concepto original de radiocirugía se amplió para incluir tratamientos que comprenden hasta cinco fracciones , y la radiocirugía estereotáxica se ha redefinido como una disciplina neuroquirúrgica distinta que utiliza radiación ionizante generada externamente para inactivar o erradicar objetivos definidos, generalmente en la cabeza o la columna. sin necesidad de una incisión quirúrgica. [20] Independientemente de las similitudes entre los conceptos de radiocirugía estereotáctica y radioterapia fraccionada, el mecanismo para lograr el tratamiento es sutilmente diferente, aunque se informa que ambas modalidades de tratamiento tienen resultados idénticos para ciertas indicaciones. [21] La radiocirugía estereotáctica tiene un mayor énfasis en administrar dosis altas y precisas en áreas pequeñas, para destruir el tejido objetivo y preservar el tejido normal adyacente. Se sigue el mismo principio en la radioterapia convencional, aunque es más probable que se utilicen dosis más bajas repartidas en áreas más grandes (por ejemplo, como en los tratamientos VMAT ). La radioterapia fraccionada depende más de la diferente radiosensibilidad del objetivo y del tejido normal circundante a la dosis total de radiación acumulada . [20] Históricamente, el campo de la radioterapia fraccionada evolucionó a partir del concepto original de radiocirugía estereotáctica tras el descubrimiento de los principios de la radiobiología : reparación, reordenamiento, repoblación y reoxigenación. [22] Hoy en día, ambas técnicas de tratamiento son complementarias, ya que los tumores que pueden ser resistentes a la radioterapia fraccionada pueden responder bien a la radiocirugía, y los tumores que son demasiado grandes o demasiado cercanos a órganos críticos para una radiocirugía segura pueden ser candidatos adecuados para la radioterapia fraccionada. [21]
Hoy en día, los programas de radiocirugía Gamma Knife y Linac están disponibles comercialmente en todo el mundo. Si bien el Gamma Knife está dedicado a la radiocirugía, muchos Linac están diseñados para radioterapia fraccionada convencional y requieren tecnología y experiencia adicionales para convertirse en herramientas de radiocirugía dedicadas. No existe una diferencia clara en la eficacia entre estos diferentes enfoques. [23] [24] Los principales fabricantes, Varian y Elekta, ofrecen Linacs de radiocirugía dedicados, así como máquinas diseñadas para tratamientos convencionales con capacidades de radiocirugía. Sistemas diseñados para complementar los Linac convencionales con tecnología de conformación de haces, planificación de tratamiento y herramientas de guía de imágenes para proporcionar. [25] Un ejemplo de un Linac de radiocirugía dedicado es el CyberKnife , un Linac compacto montado en un brazo robótico que se mueve alrededor del paciente e irradia el tumor desde un gran conjunto de posiciones fijas, imitando así el concepto de Gamma Knife.
El principio fundamental de la radiocirugía es el de la ionización selectiva del tejido, mediante haces de radiación de alta energía. La ionización es la producción de iones y radicales libres que dañan las células . Estos iones y radicales, que pueden formarse a partir del agua de la célula o de materiales biológicos, pueden producir daños irreparables al ADN, las proteínas y los lípidos, provocando la muerte de la célula. Así, la inactivación biológica se lleva a cabo en un volumen de tejido a tratar, con un efecto destructivo preciso. La dosis de radiación suele medirse en grises (un gris (Gy) es la absorción de un julio de energía por kilogramo de masa). Una unidad que intenta tener en cuenta tanto los diferentes órganos que se irradian como el tipo de radiación es el sievert , unidad que describe tanto la cantidad de energía depositada como la eficacia biológica. [ cita necesaria ]
Cuando se utiliza fuera del SNC, puede denominarse radioterapia corporal estereotáxica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáxica (SABR). [3]
La radiocirugía es realizada por un equipo multidisciplinario de neurocirujanos , oncólogos radioterapeutas y físicos médicos para operar y mantener instrumentos altamente sofisticados, altamente precisos y complejos, incluidos aceleradores lineales médicos, la unidad Gamma Knife y la unidad Cyberknife. La irradiación de alta precisión de objetivos dentro del cerebro y la columna vertebral se planifica utilizando información de imágenes médicas obtenidas mediante tomografía computarizada , resonancia magnética y angiografía . [ cita necesaria ]
La radiocirugía está indicada principalmente para el tratamiento de tumores, lesiones vasculares y trastornos funcionales. Se debe utilizar un criterio clínico significativo con esta técnica y las consideraciones deben incluir el tipo de lesión, la patología si está disponible, el tamaño, la ubicación y la edad y la salud general del paciente. Las contraindicaciones generales para la radiocirugía incluyen un tamaño excesivamente grande de la lesión objetivo o lesiones demasiado numerosas para un tratamiento práctico. Los pacientes pueden ser tratados en un plazo de uno a cinco días como pacientes ambulatorios . En comparación, la estancia hospitalaria promedio para una craneotomía (neurocirugía convencional, que requiere la apertura del cráneo) es de aproximadamente 15 días. El resultado de la radiocirugía puede no ser evidente hasta meses después del tratamiento. Dado que la radiocirugía no elimina el tumor sino que lo inactiva biológicamente, la falta de crecimiento de la lesión normalmente se considera un éxito del tratamiento. Las indicaciones generales de la radiocirugía incluyen muchos tipos de tumores cerebrales, como neuromas acústicos , germinomas , meningiomas , metástasis , neuralgia del trigémino, malformaciones arteriovenosas y tumores de la base del cráneo, entre otros.
La radiocirugía estereotásica de las metástasis espinales es eficaz para controlar el dolor hasta en el 90% de los casos y garantiza la estabilidad de los tumores en la evaluación por imágenes en el 95% de los casos, y es más eficiente para las metástasis espinales que involucran uno o dos segmentos. Mientras tanto, la radioterapia de haz externo convencional es más adecuada para la afectación espinal múltiple. [26]
El SRS se puede administrar solo o en combinación con otras terapias. Para las metástasis cerebrales, estas opciones de tratamiento incluyen radioterapia total del cerebro (WBRT), cirugía y terapias sistémicas. Sin embargo, una revisión sistemática reciente no encontró diferencias en los efectos sobre la supervivencia general o las muertes debido a metástasis cerebrales al comparar el tratamiento con SRS solo con el tratamiento con SRS más WBRT o WBRT solo. [27]
La expansión de la radioterapia estereotáxica a otras lesiones está aumentando e incluye cáncer de hígado, cáncer de pulmón, cáncer de páncreas, etc. [ cita necesaria ]
El New York Times informó en diciembre de 2010 que se habían producido sobredosis de radiación con el método de radiocirugía con acelerador lineal, debido en gran parte a salvaguardias inadecuadas en los equipos adaptados para radiocirugía estereotáxica. [28] En los EE. UU., la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) regula estos dispositivos, mientras que el Gamma Knife está regulado por la Comisión Reguladora Nuclear .
Esto es evidencia de que la inmunoterapia puede ser útil para el tratamiento de la necrosis por radiación después de la radioterapia estereotáxica. [29]
La selección del tipo adecuado de radiación y dispositivo depende de muchos factores, incluido el tipo, el tamaño y la ubicación de la lesión en relación con las estructuras críticas. Los datos sugieren que son posibles resultados clínicos similares con todas las diversas técnicas. Más importantes que el dispositivo utilizado son las cuestiones relativas a las indicaciones del tratamiento, la dosis total administrada, el calendario de fraccionamiento y la conformidad del plan de tratamiento. [ cita necesaria ]
Un Gamma Knife (también conocido como Leksell Gamma Knife) se utiliza para tratar tumores cerebrales mediante la administración de radioterapia gamma de alta intensidad de una manera que concentra la radiación en un pequeño volumen. El dispositivo fue inventado en 1967 en el Instituto Karolinska de Estocolmo , Suecia, por Lars Leksell , el neurocirujano de origen rumano Ladislau Steiner y el radiobiólogo Börje Larsson de la Universidad de Uppsala , Suecia.
Un Gamma Knife normalmente contiene 201 fuentes de cobalto-60 de aproximadamente 30 curies cada una (1,1 TBq ), colocadas en una matriz hemisférica en un conjunto fuertemente blindado . El dispositivo dirige la radiación gamma a través de un punto objetivo en el cerebro del paciente. El paciente lleva un casco especializado que se fija quirúrgicamente al cráneo, de modo que el tumor cerebral permanezca estacionario en el punto objetivo de los rayos gamma. De este modo se envía una dosis ablativa de radiación a través del tumor en una sesión de tratamiento, mientras que los tejidos cerebrales circundantes se preservan relativamente.
La terapia con Gamma Knife, como toda radiocirugía, utiliza dosis de radiación para matar las células cancerosas y reducir los tumores, administradas precisamente para evitar dañar el tejido cerebral sano. La radiocirugía con Gamma Knife puede enfocar con precisión muchos haces de radiación gamma en uno o más tumores. Cada haz individual es de intensidad relativamente baja, por lo que la radiación tiene poco efecto sobre el tejido cerebral interpuesto y se concentra sólo en el tumor mismo.
La radiocirugía con Gamma Knife ha demostrado ser eficaz para pacientes con tumores cerebrales benignos o malignos de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de tamaño, malformaciones vasculares como una malformación arteriovenosa (MAV), dolor y otros problemas funcionales. [30] [31] [32] [33] Para el tratamiento de la neuralgia del trigémino, el procedimiento se puede utilizar repetidamente en los pacientes.
Las complicaciones agudas después de la radiocirugía con Gamma Knife son raras [34] y están relacionadas con la afección que se está tratando. [35] [36]
Un acelerador lineal (linac) produce rayos X a partir del impacto de electrones acelerados que golpean un objetivo de alto z , generalmente tungsteno. El proceso también se conoce como "terapia de rayos X" o "terapia de fotones". El cabezal de emisión, o " pórtico ", gira mecánicamente alrededor del paciente en un círculo completo o parcial. La mesa donde está acostado el paciente, el "diván", también se puede mover en pequeños pasos lineales o angulares. La combinación de los movimientos del pórtico y de la camilla permiten la planificación informatizada del volumen de tejido que se va a irradiar. Los dispositivos con una alta energía de 6 MeV se utilizan habitualmente para el tratamiento del cerebro, debido a la profundidad del objetivo. El diámetro del haz de energía que sale del cabezal de emisión se puede ajustar al tamaño de la lesión mediante colimadores . Pueden ser orificios intercambiables con diferentes diámetros, que normalmente varían de 5 a 40 mm en pasos de 5 mm, o colimadores de múltiples hojas, que consisten en varias láminas metálicas que se pueden mover dinámicamente durante el tratamiento para dar forma al haz de radiación para que se ajuste a la masa a ablación. A partir de 2017, [actualizar]los Linac eran capaces de lograr geometrías de haz extremadamente estrechas, como de 0,15 a 0,3 mm. Por lo tanto, se pueden utilizar para varios tipos de cirugías que hasta ahora se llevaban a cabo mediante cirugía abierta o endoscópica, como por ejemplo para la neuralgia del trigémino. Los datos de seguimiento a largo plazo han demostrado que es tan eficaz como la ablación por radiofrecuencia, pero inferior a la cirugía para prevenir la recurrencia del dolor. [ cita necesaria ]
Los primeros sistemas de este tipo fueron desarrollados por John R. Adler , profesor de neurocirugía y oncología radioterápica de la Universidad de Stanford , y Russell y Peter Schonberg de Schonberg Research, y comercializados bajo la marca CyberKnife.
Los protones también se pueden utilizar en radiocirugía en un procedimiento llamado Proton Beam Therapy (PBT) o terapia de protones . Los protones se extraen de los materiales donantes de protones mediante un sincrotrón o ciclotrón médico y se aceleran en tránsitos sucesivos a través de un conducto o cavidad circular evacuado, utilizando potentes imanes para dar forma a su camino, hasta que alcanzan la energía necesaria para atravesar un cuerpo humano, normalmente alrededor de 200 MeV. Luego se liberan hacia la región del cuerpo del paciente que se va a tratar, el objetivo de la irradiación. En algunas máquinas, que liberan protones de sólo una energía específica, se interpone una máscara personalizada hecha de plástico entre la fuente del haz y el paciente para ajustar la energía del haz y proporcionar el grado apropiado de penetración. El fenómeno del pico de Bragg de los protones expulsados proporciona a la terapia de protones ventajas sobre otras formas de radiación, ya que la mayor parte de la energía del protón se deposita dentro de una distancia limitada, por lo que el tejido más allá de este rango (y hasta cierto punto también el tejido dentro de este rango) se salva. de los efectos de la radiación. Esta propiedad de los protones, que se ha denominado " efecto de carga de profundidad " por analogía con las armas explosivas utilizadas en la guerra antisubmarina, permite crear distribuciones de dosis conformes incluso alrededor de objetivos de forma muy irregular, y dosis más altas para objetivos rodeados. o respaldado por estructuras sensibles a la radiación como el quiasma óptico o el tronco del encéfalo. El desarrollo de técnicas de "intensidad modulada" permitió lograr conformidades similares utilizando radiocirugía con acelerador lineal. [ cita necesaria ]
En 2013, [actualizar]no había evidencia de que la terapia con haz de protones fuera mejor que cualquier otro tipo de tratamiento en la mayoría de los casos, excepto en un "puñado de cánceres pediátricos raros". Los críticos, respondiendo al número cada vez mayor de instalaciones PBT muy costosas, hablaron de una " carrera armamentista médica " y de "una medicina loca y una política pública insostenible". [37]
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