Demonstração de um dispositivo de imagiologia por raios ortogonais para apoio à radioterapia externa de fotões

Palavras-chave: Imagiologia de baixa dose em radioterapia,Low-dose imaging for radiotherapy,Tomografia planar de megavoltagem,Rotation-free megavoltage tomography,Deteção de raios X,X-ray detection

A radioterapia é hoje em dia, depois da cirurgia, a modalidade mais utilizada no tratamento oncológico. As técnicas mais modernas de  radioterapia oferecem tratamentos de conformacionalidade cada vez mais elevada, representando assim um potencial benefício clínico incalculável para o doente. No entanto, este aumento da conformacionalidade requer que se evitem deslocamentos mínimos no posicionamento do doente e que se conheça com grande precisão a sua morfologia interna a quando do tratamento por forma a evitar uma sub-exposição do tumor à dose planeada ou uma sobre-exposição de órgãos em risco existentes na proximidade do tumor. A radioterapia guiada por imagem (IGRT) tem como objetivo proporcionar ao médico radioncologista informação pertinente relativa à anatomia do doente aquando do tratamento, por forma a prevenir tais alterações na dose depositada em relação ao planeado. O conceito OrthoCT (acrónimo do inglês orthogonal computed tomography), o qual se apoia na imagiologia por raios ortogonais, consiste numa técnica de imagiologia de baixa dose em investigação para auxiliar nos tratamentos de radioterapia por feixe externo. A OrthoCT é baseada na deteção da radiação dispersa no doente e emitida perpendicularmente à direção do feixe incidente. Essa radiação pode ser coletada posicionando-se um sistema de deteção 1D baseado num colimador multi-fatias paralelo ao eixo do feixe coletando. Esta técnica pode ser potencialmente útil para a obtenção de imagens do tipo on-board (i.e., na imagiologia do doente quando este se encontra já deitado e imobilizado prestes a receber um tratamento de radioterapia) ou para monitorização de tratamentos em tempo real. Neste trabalho são apresentados resultados de simulação Monte Carlo obtidos com a ferramenta de simulação GEANT4 e um fantoma antropomórfico, de modo a analisar a potencial utilização da imagiologia por raios ortogonais para auxiliar na irradiação do pulmão, cabeça e próstata. No caso do estudo do pulmão e da cabeça foi analisada a capacidade do sistema em detetar variações no posicionamento e/ou tamanho do tumor ou em alterações morfológicas do doente eventualmente induzidas pela radiação. Em ambos os casos, as imagens obtidas com um sistema completo (incluindo o colimador multi-fatia, os cristais de cintilação e a leitura dos sinais em modo de integração de corrente) mostram uma elevada correlação visual, quer com as distribuições de dose simuladas, quer com as  estruturas do fantoma e as diferentes anatomias/morfologias implementadas. No que respeita ao estudo da irradiação da próstata, devido à falta de contraste na região abdominal (presença de tecidos moles), foi criado um modelo de incorporação de um agente de contraste iodado por forma a auxiliar à obtenção de imagens pela técnica de imagiologia por raios ortogonais. No entanto, os resultados obtidos com as quantidades de agente de contraste injetadas na realização de uma tomografia computorizada (CT) convencional permitiram concluir a inviabilidade da utilização de tais agentes na técnica OrthoCT, devido à falta de contraste entre tecido tumoral e tecido saudável. Tal situação pode ser contornada pela utilização de marcadores fiduciais. Estes marcadores consistem em pequenos objetos metálicos (habitualmente de ouro) e são utilizados no auxílio da irradiação da próstata com o intuito de tornar o posicionamento do doente o mais exato possível. Os resultados da simulação mostram uma boa correlação visual entre as imagens OrthoCT obtidas e as estruturas do fantoma e o posicionamento dos marcadores fiduciais. De facto, apesar da baixa dose utilizada (de alguns mGy) foi possível detetar desvios simulados de 3 mm. Outra tarefa realizada no âmbito desta investigação consistiu no desenvolvimento e construção de um pequeno detetor protótipo. Este baseia-se em cintiladores de ortosilicato de gadolínio (GSO) acoplados a tubos fotomultiplicadores (PMT), com o colimador composto por fatias de chumbo. Foram realizadas medidas de prova de conceito com um fantoma heterogéneo de acrílico com uma cavidade de ar num linac operado a 6 MV e na modalidade sem filtro aplanador. Os resultados obtidos dão conta da capacidade da técnica em obter imagens da morfologia do fantoma sem a necessidade de rotação do linac, comprovando-se assim a exequibilidade de um sistema deste género.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais