Análisis de la técnica de gating respiratorio para reducir la toxicidad cardiaca en tratamientos de radioterapia en pacientes con cáncer en la mama izquierda

Abstract

[ES] El cáncer de mama es el tumor maligno más frecuente en mujeres, abarcando una alta incidencia. Uno de los tratamientos en este tipo de tumores es la radioterapia, sin embargo, la radiación indirecta a otros órganos puede tener repercusiones importantes en el futuro. Debido a esto, es importante buscar soluciones óptimas para mejorar los tratamientos administrados a estas pacientes. De la misma manera que ocurre con otros tratamientos contra el cáncer, la radiación puede causar efectos secundarios leves, como el cansancio o los vómitos; y efectos secundarios graves, pudiendo llegar a producir problemas cardiovasculares o toxicidad pulmonar. Uno de los principales problemas derivados de la radiación, actualmente sin resolver, se produce durante la administración de tratamientos radioterápicos en tumores móviles, es decir, en aquellos carcinomas que se desplazan debido a los movimientos respiratorios. Este hecho complica la administración de dosis elevadas de radioterapia, ya que, el margen de radiación debe ser más amplio de lo que el propio tumor exige, lo que supone un mayor riesgo para el tejido sano circundante como ocurre con el cáncer de mama. En el caso de la administración de tratamientos radioterápicos en pacientes con cáncer de mama, en las que ha sido afectada la mama izquierda, el corazón se encuentra muy próximo recibiendo una radiación elevada. El objetivo es reducir la radiación de tejidos y órganos vitales adyacentes, como los pulmones y el corazón. Para ello, se va a hacer uso de la técnica de “gating respiratorio”, que consiste en sincronizar la aplicación de la radiación con la respiración. De esta forma el músculo cardiaco se encuentra despegado de la pared torácica en el momento en que se irradia la mama, reduciendo la toxicidad que llega hasta el corazón. Esta técnica permite administrar la dosis de radiación en una fase seleccionada del ciclo respiratorio del paciente, interrumpiéndose de manera automática cuando el paciente se encuentra respirando en una fase distinta a la programada. Para llevar a cabo esta técnica se precisa de la colaboración de la paciente haciendo uso del método de inspiración profunda. A partir de esto, se sincroniza la respiración con el funcionamiento del acelerador para que la paciente sea tratada únicamente en el momento en el que la paciente esté manteniendo la respiración y se encuentra en el intervalo idóneo. Este intervalo se produce cuando el pulmón se encuentra lleno de aire y la cavidad torácica se amplía, alejando el corazón y evitando la irradiación en ambos órganos. El objetivo principal de este Trabajo Fin de Máster es el estudio de una técnica de tratamiento por radioterapia en pacientes con cáncer de mama, que reduzca la toxicidad recibida por los órganos adyacentes, en especial el corazón. Esta técnica basada en el “gating respiratorio” incorpora un sistema de imagen guiada tanto para los especialistas como para la misma paciente. Utilizando esta técnica, el ciclo respiratorio se muestra gráficamente en la pantalla, lo que permite que la persona pueda observar su propio ciclo y sincronizarlo de forma activa. Así si la paciente sostiene la inspiración, el acelerador se activa y, si la interrumpe, automáticamente se desactiva. De esta forma, la paciente es consciente de cuando tiene que tomar el aire y durante cuánto debe sostenerlo, momento en el cual se producirá la radiación. Esto permite aumentar la precisión de las sesiones de radioterapia debido a la sincronización del ritmo respiratorio. Finalmente, se han recogido los datos de las pacientes a las que se le ha tratado con la técnica de gating, y se ha llevado a cabo una simulación cuando la paciente se encuentra en inspiración y cuando la paciente se encuentra en reposo. A partir de estos datos, se ha realizado un análisis estadístico que permite analizar, principalmente, la toxicidad producida en el corazón en ambos casos y una comparación de estos.

[CA] El càncer de mama és el tumor maligne més freqüent en dones, abarcant una alta incidència. Un dels tractaments en aquest tipus de tumors és la radioteràpia, però la radiació indirecta a altres òrgans pot tindre repercussions importants en el futur. Degut a açò, és important buscar solucions òptimes per a millorar els tractaments administrats a aquestes pacients. Així com ocorre en altres tractaments contra el càncer, la radiació pot causar efectes secundaris lleus, com el cansanci o els vòmits; i efectes secundaris greus, que poden causar problemes cardiovasculars o toxicitat pulmonar. Un dels principals problemes derivats de la radiació, actualment sense resoldre, es produeix durant l'administració de tractaments radioteràpics en tumors mòbils, és a dir, en aquells carcinomes que es desplacen degut a moviments respiratoris. Aquest fet complica l'administració de dosis elevades de radioteràpia, ja que, el marge de radiació deu ser més ampli del que el propi tumor exigeix, el que suposa un major risc per al teixit sa circumdant com ocorre amb el càncer de mama. En el cas de l'administració de tractaments radioteràpics en pacients amb càncer de mama, en els que ha sigut afectada la mama esquerra, el cor es troba molt pròxim i rep una radiació elevada. L'objectiu és reduir la radiació de teixits i òrgans vitals adjacents, com els pulmons i el cor. Per això, es va a fer ús de la tècnica de "gating respiratori", que consisteix en sincronitzar l'aplicació de la radiació amb la respiració. D'aquesta forma el múscul cardíac es troba separat de la paret toràcica en el moment en el que s'irradia la mama, reduïnt la toxicitat que arriba fins al cor. Aquesta tècnica permet administrar la dosi de radiació en una fase seleccionada del cicle respiratori del pacient, interrompent-se automàticament quan el pacient es troba respirant en una fase distinta a la programada. Per a dur-ho a terme es precisa d'una col•laboració de la pacient, fent ús del mètode d'inspiració profunda. A partir d'ací, es sincronitza la respiració amb el funcionament de l'accelerador per a que la pacient siga tractada únicament en el moment en el que la pacient està mantenint la respiració i es troba en l'interval idoni. Aquest interval es produeix quan el pulmó es troba ple d'aire i la cavitat toràcica s'amplia, allunyant el cor i evitant la irradiació en ambdós òrgans. L'objectiu principal d'aquest Treball de Fi de Màster és l'estudi d'una tècnica de tractament per radioteràpia en pacients amb càncer de mama, que permeta reduir la toxicitat rebuda pels òrgans adjacents, en especial el cor. Esta tècnica basada en el "gating respiratori" incorpora un sistema d'imatge guiada tant per als especialistes com per a la pròpia pacient. Utilitzant aquesta tècnica, el cicle respiratori es mostra gràficament en la pantalla, el que permet que la persona puga observar el seu propi cicle i el puga sincronitzar de forma activa. Així si la pacient sosté la inspiració, l'accelerador s'activa i, si la interromp, automàticament es desactiva. D'aquesta forma, la pacient és conscient de quan ha de prendre l'aire i durant quant de temps l'ha de sostenir, moment en el qual es produirà la radiació. Açò permet augmentar la precisió de les sessions de radioteràpia degut a la sincronització del ritme respiratori. Finalment, s'han recollit les dades de les pacients a les quals se li ha tractat amb la tècnica de *gating, i s'ha dut a terme una simulació quan la pacient es troba en inspiració i quan la pacient es troba en repòs. A partir d'aquestes dades, s'ha realitzat una anàlisi estadística que permet analitzar, principalment, la toxicitat produïda en el cor en tots dos casos i una comparació d'aquests.

[EN] Breast cancer is the most common malignant tumor in women, encompassing a high incidence. One of the treatments in this type of tumors is radiotherapy, however, indirect radiation to other organs can have important repercussions in the future. Because of this, it is important to look for optimal solutions to improve the treatments administered to these patients. Like other cancer treatments, radiation can cause light side effects, such as tiredness or vomiting; and serious side effects, which can lead to cardiovascular problems or pulmonary toxicity. One of the main problems derived from radiation, currently unsolved, occurs during the administration of radiotherapy treatments in mobile tumors, that is, in those carcinomas that are displaced due to respiratory movements. This fact makes difficult the administration of high doses of radiotherapy, since the radiation margin must be wider than the tumor itself demands, which implies a greater risk for the surrounding healthy tissue, as occurs with breast cancer. In the case of the administration of radiotherapy treatments in patients with breast cancer, in which the left breast has been affected, the heart is very close receiving high radiation. The goal is to reduce radiation to adjacent vital organs and tissues, such as the lungs and heart. To do this, the “respiratory gating” technique will be used, which consists of synchronizing the application of radiation with breathing. In this way, the heart muscle is detached from the chest wall at the time the breast is irradiated, reducing the toxicity that achieve the heart. This technique allows the radiation dose to be administered in a selected phase of the patient's respiratory cycle, interrupting automatically when the patient is breathing in a different interval than the programmed one. To carry out this technique, the collaboration of the patient is required, using the deep inspiration method. From this, breathing is synchronized with the operation of the accelerator so that the patient is treated only during the time when the patient is holding her breath and is in the ideal interval. This interval occurs when the lung is full of air and the thoracic cavity is enlarged, distancing the heart and avoiding irradiation in both organs. The main objective of this Master's Thesis is the study of a radiotherapy treatment technique in patients with breast cancer, which reduces the toxicity received by adjacent organs, especially the heart. This technique based on “respiratory gating” incorporates a guided image system for both specialists and the patient herself. Using this technique, the respiratory cycle is graphically displayed on the screen, allowing the person to observe their own cycle and actively synchronize it. Thus, if the patient sustains inspiration, the accelerator is activated and, at the time the patient stops holding her breathing it is automatically deactivated. In this way, the patient is aware of when to take in the air and for how long to hold it, at which time radiation will occur. This allows increasing the precision of radiotherapy sessions due to the synchronization of the respiratory rhythm. Finally, data have been collected from patients treated with the gating technique, and a simulation was carried out when the patient was in inspiration and when the patient was at rest. Based on these data, a statistical analysis has been carried out to analyze, mainly, the toxicity produced in the heart in both cases and a comparison of the two cases.