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1. Introducción
Los cánceres de células basales y escamosas en la piel ocupan el quinto lugar entre los cánceres más comunes; con cerca de un millón de diagnósticos alrededor del mundo, y muchos casos más sin registro de acuerdo con información de la World Cancer Research Fund en 2018.
El tratamiento convencional para este tipo de el tratamiento convencional para este tipo de cánceres es por medio de cirugía, lo cual conlleva a una serie de complicaciones y/o problemas estéticos1-3. Por este motivo se han desarrollado numerosos tratamientos; entre los cuales se encuentra el tratamiento tópico por medio de radionúclidos, también denominado Braquiterapia Superficial por medio de Radionúclidos (BSR), el cual cuenta con numerosas ventajas respecto al tratamiento convencional y con una efectividad del tratamiento casi del 100%3-5.
La BSR es un tratamiento basado en la aplicación de radionúclidos en la superficie de la piel como se muestra en la Fig. 1, se emplea principalmente renio-188 (188R) distribuido homogéneamente en una crema encima de una lámina plástica para evitar la contaminación en la piel, con el objetivo de impartir una dosis de radiación predominantemente beta, a la profundidad prescrita por el médico oncólogo.
Figura 1 Arreglo geom´etrico de la BSR. En la parte superior se simuló el 188Re distribuido uniformemente en la crema.
La BSR ha sido un tratamiento que recientemente ha tenido mucho auge, debido a que es muy versátil, altamente efectiva y normalmente requiere de una sola sesión. Además de que solo se han reportado efectos adversos a corto plazo3,6,7.
Antes de aplicarse la BSR se requiere hacer una simulación, en donde se tomen en cuenta todos los parámetros involucrados en el tratamiento para hallar la dosis en profundidad, con base en la actividad del radionúclido en la crema y el tiempo de exposición, necesarios para cumplir con la prescripción médica. En este aspecto existen diversos códigos para determinar la dosis en profundidad y su distribución espacial; entre los cuales uno de los más empleados es el Monte Carlo N Particle code (MCNP)8, ya que una de sus ventajas es que se puede obtener la distribución de dosis absorbida (D) en 3D, lo cual brinda información adicional requerida para aplicar la BSR de forma eficaz4. Cabe destacar que una desventaja es que dicho código no es tan confiable cuando realiza el transporte de partículas a escalas micrométricas. Sin embargo, se obtienen buenas aproximaciones que brindan la idea de la magnitud de la energía depositada y el lugar del evento.
Los reportes existentes que se presentan para este tratamiento comúnmente contemplan solamente la dosis absorbida promedio a la profundidad de interés1,3,5, aunque estudios recientes, en búsqueda de brindar mayor información para una comparativa útil entre los tratamientos, reportan la dosis promedio a la profundidad máxima de la lesión, dosis promedio a todo el volumen y dosis promedio en la superficie2,7. Sin embargo, información importante como la homogeneidad en la impartición de la D en el volumen blanco y la D a tejido sano no ha podido ser calculada, situación para la cual la dosimetría tridimensional podría ser especialmente útil, debido a que a veces se encuentran estructuras delicadas cerca del área de tratamiento.
Por lo tanto, en este trabajo se determinó con el método Monte Carlo la distribución tridimensional de la dosis absorbida dada a la piel por el 188Re en el tratamiento tópico de carcinoma de células basales y escamosas, con dicha información se halló la concentración y el tiempo de irradiación necesarios para un tratamiento de BSR con las prescripciones más usadas en el ámbito clínico, así como la dosis absorbida a tejido sano circundante.
2. Materiales y métodos
2.1. Distribución tridimensional
La simulación Monte Carlo se llevó a cabo con la geometría descrita en la Figs. 2a) y 2b), la cual muestra el siguiente sistema: 188Re distribuido homogéneamente en una capa circular de crema con 2 cm de diámetro y 1 mm de espesor, una lámina protectora de poliestireno (mylar) con un grosor de 10 µm.
Figura 2 a) Vista sagital del escenario de simulación, b) Vista isométrica del escenario de simulación, c) Posiciones de los cortes transversales (rojo y azul) y sagitales (verde), las unidades son µm.
La piel fue simulada con un maniquí tipo voxel cuyas dimensiones fueron de 2x2x0.1 cm3, y un tamaño de voxel de 100 µm por lado. La información sobre sobre la composición química de la piel, aire y mylar; así como del decaimiento del 188Re fue extraída del National Institute of Standards and Technology (NIST).
Se verificó la geometría de la simulación visualmente mediante el software Vised X 22S, como validación del uso correcto del código MCNPX se replicaron resultados previamente reportados en Ec. (6). Se calculó la energía depositada por desintegración para cada voxel de la geometría (MeV/Bq s) donde eV = electronvolt, Bq = Bequerel = (1desintegración / segundo), s = segundo, se realizaron 5(108 historias, con lo que se graficaron las superficies y curvas de isodosis. Los cortes transversales y sagitales se muestran en la Fig. 2c), éstos se realizaron solo en el maniquí voxelizado que representa la piel para describir la forma de la distribución tridimensional de la dosis absorbida a través de curvas isodosis. En la parte superior derecha de la 2a) se puede observar el origen (0,0,0) de los cortes realizados.
2.2 Procedimiento terapéutico
En la práctica clínica, la prescripción de la dosis es de 50 Gy promedio a una profundidad de 300-700 µm, basada en estudios previamente realizados1,2,5,7, a partir de esta se generaron tablas con la actividad, profundidad y tiempo de irradiación necesarios para cumplir con dicha prescripción.
El procedimiento para calcular el tiempo de tratamiento fue el siguiente:
Se calculó el kernel de dosis absorbida para cada voxel mediante la siguiente expresión,
donde KD es el kernel de dosis por voxel, EV es la energía depositada en cada voxel.
Se halló el kernel de dosis promedio
Se calculó la actividad acumulada à necesaria para lograr la prescripción mediante la siguiente ecuación,
Se determinó el tiempo de tratamiento ttrat con base en la actividad inicial en la crema y la actividad acumulada para alcanzar la dosis prescrita mediante la (3),
donde A0 es la actividad inicial y (Re es la constante de decaimiento físico del 188Re.
Adicionalmente se calculó el índice de homogeneidad, el cual se definió como sigue,
donde PDPmin y PDPmáx son el porcentaje de dosis en profundidad mínimo y máximo en el áea de irradiación.
3. Resultados y discusión
3.1. Distribución tridimensional de la D
Los resultados en la Fig. 3 muestran que las superficies de isodosis presentan aproximadamente una forma de paraboloide. Cabe destacar que la fuente radiactiva para la simulación se encuentra en la parte superior de la geometría y comienza en z = 1010 µm, como fue descrito en la Fig. 2.
3.1.1. Cortes transversales
La distribución de la dosis absorbida en la superficie de la piel se logró describir con la Fig. 4a), donde se muestra el área sombreada que representa la región que recibirá el radiotratamiento, se encontró que toda el área en la superficie está encerrada en la curva isodosis del 40% de la dosis máxima y que la región circundante sana recibirá máximo el 30%, mientras que a 1.5 mm de profundidad en el tejido sano solo se recibirá el 10% de la dosis máxima. En las Figs. 4b) y 4c) se presentan dos cortes axiales a 250 y 750 µm, que son las profundidades de interés en la prescripción de la BSR. Para la profundidad de 250 µm la curva de mayor dosis absorbida es la del 70% de la dosis máxima, mientras que en el borde del área de interés la isodosis es del 30%. A diferencia de la dosis absorbida en superficie y en concordancia con la Fig. 3 que muestra la forma de distribución espacial de la dosis absorbida, en el corte transversal a 250 µm de profundidad la isodosis del 10% solo penetra a los 110 μm del tejido sano. Por otro lado, en el corte a 750 µm la curva de mayor dosis absorbida es la del 40% de la dosis máxima, mientras que en el borde del área de interés la isodosis es del 20% y la isodosis del 10% solo penetra a los 63 µm del tejido sano.
3.1.2. Cortes sagitales
De los cortes sagitales señalados en la Fig. 2c), se muestra de manera cualitativa que los cortes a 50 µm y 450 µm de distancia al eje longitudinal no presentan una diferencia tan marcada en cuanto al área que abarcan las curvas isodosis como se observa en las Figs. 5a) y 5b), a diferencia del corte que se encuentra a 950 µm. En el corte sagital a 50 µm, para una profundidad de 250 𝜇m se encuentra la curva del 70% abarcando la mayor longitud (Fig. 5a), línea punteada azul), caso parecido para el corte sagital a 450 µm. En el corte sagital a 950 µm solo se observan las curvas de 40% hasta el 10%, las cuales se cierran abruptamente, lo anterior indica que en la periferia del maniquí no se alcanza la dosis prescrita por lo que para abarcar todo el volumen blanco se tendría que diseñar más grande la fuente radiactiva, con base en la 5b) la fuente en la tiene que sobresalir 2.5 mm de la periferia del volumen blanco para lograr en promedio el 100% de dosis prescrita.
Figure 5 Curvas de isodosis para el corte sagital del eje central a la periferia a una distancia de: a) 50 µm b) 450 µm y c) 950 µm. Las líneas punteadas azul y roja representan la profundidad a 250 y 750 µm respectivamente.
Cabe mencionar que, el estudio realizado empleó una geometría cilíndrica para el volumen blanco irradiado, lo que permite describir el comportamiento de la distribución de la D en la periferia del volumen blanco, esta información es útil ya que permitió conocer la cantidad de energía depositada y su distribución dentro del tejido sano adyacente a la región blanco a tratar. Por lo que, a partir de esta información se puede determinar la forma y el tamaño de la fuente radiactiva (crema con 188Re) para tratar cualquier área de cáncer de células escamosas o basales sea cual sea la forma y el tamaño del área a tratar, que por lo general el tamaño está entre 7 cm2 y 10 cm22.
Con base en las Figs. 4 y 5 si la dosis de 50 Gy es prescrita a una profundidad de 250 µm, la dosis absorbida máxima fuera del área de irradiación en ese corte es de 22 Gy para el corte más superficial, la dosis fuera del área de irradiación es de 29 Gy. Mientras que si la dosis es prescrita para una profundidad de 750 µm la dosis máxima a nivel superficial es de 51 Gy. De acuerdo a los resultados anteriores, con la geometría definida en este trabajo, es posible realizar un tratamiento con una prescripción de 50 Gy para una profundidad de 250-650 µm, sin exceder los límites de dosis recomendados para la epidermis. Sin embargo, si se excede la dosis absorbida a la epidermis para un tratamiento a 750 µm.
La mayor parte de la bibliografía presenta limitaciones de dosis para la piel tomando en cuenta fraccionamientos convencionales9,10. En el caso de la BSR se ha tomado como referencia la limitación de dosis para la epidermis en una sola sesión, siendo dicho límite de 45 Gy11.
3.2. Procedimiento terapéutico
Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla I, donde se incluye la actividad inicial, el tiempo de irradiación en dependencia de la profundidad, la concentración radiactiva y actividad específica por área.
Tabla I Tabla de tratamiento en MBq.
| Actividad inicial (MBq) | Profundidad 250 µm Tiempo de irradación (mín) | Profundidad 350 µm Tiempo de irradación (mín) | Profundidad 450 µm Tiempo de irradación (mín) | Profundidad 550 µm Tiempo de irradación (mín) | Profundidad 650 µm Tiempo de irradación (mín) | Profundidad 750 µm Tiempo de irradación (mín) | Concentración radiactiva (MBq/ml) | Radiactividad específica por área (MBq/cm2) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 206 | 234 | 263 | 296 | 334 | 380 | 52.3 | 15.92 |
| 100 | 99 | 112 | 125 | 140 | 157 | 178 | 104.7 | 31.83 |
| 150 | 65 | 74 | 82 | 92 | 103 | 116 | 157.0 | 47.75 |
| 200 | 49 | 55 | 61 | 69 | 77 | 86 | 209.4 | 63.66 |
| 250 | 39 | 44 | 49 | 55 | 61 | 69 | 261.7 | 79.58 |
| 300 | 32 | 36 | 41 | 45 | 51 | 57 | 314.1 | 95.49 |
| 350 | 28 | 31 | 35 | 39 | 43 | 49 | 366.4 | 111.41 |
| 400 | 24 | 27 | 30 | 34 | 38 | 42 | 418.8 | 127.32 |
| 450 | 22 | 24 | 27 | 30 | 34 | 38 | 471.1 | 143.24 |
| 500 | 19 | 22 | 24 | 27 | 30 | 34 | 523.4 | 159.15 |
Los resultados encontrados son comparables con estudios realizados previamente2,3; el tiempo de irradiación con el cual se han llevado a cabo la BSR en el área clínica va desde 15 minutos a 2 horas, encontrándose este rango para una actividad inicial de 50 a 500 MBq de acuerdo a los resultados tabulados.
Estudios previos han reportado la D promedio prescrita solamente en el área de irradiación1,3,5, algunos otros han sido un poco más específicos reportando la D promedio en la superficie de la piel encima del tumor, a todo el volumen tumoral y en el área irradiada2,7. Desde una perspectiva más rigurosa y con base en las recomendaciones de los reportes del ICRU10, no es suficiente reportar estos parámetros, debido a que no expresan de manera adecuada la homogeneidad de la energía impartida a la región blanco. En vista de que la D se prescribe sobre el área de irradiación, es apropiado reportar la homogeneidad con la que se imparte la dosis absorbida a través del índice de homogeneidad (IH), el cual fue calculado con la Ec. (4). Donde el porcentaje de dosis en profundidad (PDP) máximo y mínimo sobre el área definida por una rebanada a una profundidad dada, corresponde al centro y la periferia del área de irradiación respectivamente como se muestra en la Fig. 6.
Figura 6 Representación del PDP máximo y mínimo dentro de un corte transversal. La parte sombreada representa al área irradiada.
En el caso de que el área de interés sea homogéneamente irradiada IH=1, y conforme IH se aleja de la unidad, menor homogeneidad existe sobre el área irradiada. En la Tabla II se presentan los IH calculados para las profundidades estudiadas en esta investigación.
Tabla II Índice de homogeneidad (IH) para distintas profundidades.
| Profundidad (µm) | 250 | 350 | 450 | 550 | 650 | 750 |
| IH | 2.34 | 2.45 | 2.52 | 2.50 | 2.50 | 2.62 |
Lo anterior concuerda con las Figs 4 y 5, pero este Índice describe de manera totalmente cuantitativa como va disminuyendo la homogeneidad de la irradiación cuando aumenta la profundidad.
La BSR es una modalidad de tratamiento que poco a poco se está adoptando como una opción viable y eficaz para el tratamiento de carcinoma de células basales y escamosas. Entre sus principales características destacan la simplicidad de su aplicación puesto que requiere normalmente de una sesión, se puede adaptar a cualquier superficie y su eficacia ronda el 100%1-3,5,7, además de que es completamente indolora.
Un aspecto controversial de la BSR es la magnitud de la D, debido a que se aplica dosis única de 50 Gy, en este aspecto se ha observado en terapias con fotones de kilovoltaje que no es recomendable rebasar la barrera de los 20 Gy12,13. Sin embargo, la distribución de la dosis absorbida dada por fotones de kilovoltaje y betas del 188Re es muy diferente dada la diferencia en el alcance entre fotones y betas, por lo que serían necesarios estudios adicionales que permitan evaluar alguna barrera para la BSR, con lo que se prevenga algún daño al paciente tratado.
Con los resultados mostrados en este trabajo se muestra una descripción cuantitativa de la D en la región blanco y adyacente (tejido sano), mostrando que la BSR no solo es eficaz en el tratamiento de cáncer de células basales y escamosas, además es segura ya que las altas dosis no se imparten más allá de 2 mm dentro del tejido sano. Además se han reportado excelentes resultados cosméticos en la mayoría de los pacientes tratados, los cuales tampoco han reportado problemas postratamiento7.
La dosimetría tridimensional por Monte Carlo del tratamiento tópico de carcinoma de células escamosas y basales con 188Re permitió describir y analizar el comportamiento de la energía impartida en todo el volumen de interés. Gracias a esto se calcularon aspectos relevantes para la aplicación de la BSR como la dosis máxima fuera del área irradiada y la homogeneidad de la dosis absorbida dentro del área de irradiación, con lo que se puede decir que la BSR no solo es eficaz, sino también segura siempre y cuando no se encuentre un órgano sano de riesgo a menos de 2.5 mm del área a irradiar.
4. Conclusiones
Usando la configuración terapéutica descrita en este trabajo que es la que se emplea en la práctica clínica, se concluye que es posible dar tratamiento a profundidades de 250 a 650 µm sin rebasar el límite de dosis absorbida recomendado para la epidermis, el cual se rebasa si se alcanza la dosis prescrita a una profundidad 750 µm.
El presente análisis dosimétrico tridimensional muestra que la Braquiterapia superficial con betas emitidas por el 188Re es una técnica de radiotratamiento eficaz contra el cáncer de células escamosas y basales, segura para el tejido sano circundante y en general para el paciente, lo que la convierte en la técnica de radiotratamiento más económica, segura, eficaz, práctica e indolora, que como plus después del tratamiento presenta excelentes resultados cosméticos.
