Treatment Modalities: Radiation Therapy

Treatment Modalities: Radiation Therapy

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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
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Treatment Modalities: Radiation Therapy
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Professional Oncology Education
Treatment Modalities: Radiation Therapy
Time: 23:50
Prajnan Das, M.D., M.P.H.
Assistant Professor
Radiation Oncology
The University of Texas MD Anderson Cancer
Center
Hello, I am Prajnan Das, Faculty Member in the
Department of Radiation Oncology at The University
of Texas MD Anderson Cancer Center. We are
going to talk today about some of the basic
principles regarding radiation therapy.
Spanish Translation
Modalidades de tratamiento: radioterapia
Transcripción del video
Educación Oncológica Profesional
Modalidades de tratamiento: radioterapia
Duración: 23:50
Dr. Prajnan Das, M.P.H.
Profesor djunto
Oncología radiológica
MD Anderson Cancer Center de la Universidad de
Texas
Hola, soy Prajnan Das, Profesor del Departamento
de ncología adiológica en el MD Anderson Cancer
Center de la Universidad de Texas. Hoy
hablaremos sobre algunos principios básicos de la
radioterapia.
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Prajnan Das, M.D., M.P.H.
Assistant Professor
Radiation Oncology
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Objectives
• Upon completion of this lesson, participants will
be able to:
We will talk about the biologic effects of radiation,
how radiation works. We will discuss the steps
involving radiation therapy planning, and we will talk
about some clinical applications and complications
associated with radiation therapy.
Nos referiremos a los efectos biológicos de la
radiación y cómo funciona. Discutiremos los pasos
requeridos para planificar la radioterapia, y
hablaremos de las aplicaciones clínicas y las
complicaciones asociadas con la radioterapia.
First, how does radiation work?
¿Cómo funciona la radioterapia?
– Understand the biologic effects of radiation
– Understand the steps involved in radiation
therapy planning
– Identify selected clinical applications and
complications associated with radiation therapy
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
How Does Radiation Work?
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Types of Radiation
• Non-ionizing
– Do not produce ions in matter
• Microwaves, ultrasound, radio waves
• Ionizing
– Eject orbital electrons and produce ions
• Directly ionizing
– Charged particles (electrons, protons,
alpha particles)
There are two kinds of radiation – non-ionizing and
ionizing. Non-ionizing radiation consists of particles
that do not have enough energy to produce ions in
matter, such as microwaves, ultrasound, and radio
waves. Since these kinds of radiation do not
produce ions in matter, their biologic effects can be
limited. In contrast, ionizing radiation is able to eject
orbital electrons and produce ions. There are two
kinds of ionizing radiation. Directly ionizing, these
are charged particles, such as electrons, protons,
and alpha particles; and indirectly ionizing, and
these are uncharged particles, such as neutrons,
gamma rays, and x-rays.
Hay dos tipos de radiación: no ionizante y ionizante.
La radiación no ionizante consta de partículas que
no tienen energía suficiente para producir iones en
la materia, como las microondas, el ultrasonido y
las ondas de radio. Debido a que estos tipos de
radiación no producen iones, sus efectos biológicos
pueden ser limitados. Por el contrario, la radiación
ionizante puede expulsar electrones orbitales y
producir iones. Hay dos tipos de radiación ionizante:
la radiación directamente ionizante —partículas
cargadas, como electrones, protones y partículas
alfa—; y la indirectamente ionizante —partículas sin
carga, como neutrones, rayos gamma y rayos X—.
Ionizing radiation leads to ionizations. The
ionizations then go on to produce free radicals in
tissue and the free radicals cause DNA damage,
and the DNA damage leads to the biologic effects of
ionizing radiation.
La radiación ionizante provoca ionización que
genera radicales libres en los tejidos. Los radicales
libres provocan daños en el ADN, los cuales
producen los efectos biológicos de la radiación
ionizante.
• Indirectly ionizing
– Uncharged particles (neutrons, gamma rays,
x-rays)
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Effects of Ionizing Radiation
Radiation
Ionizations
Free Radicals
DNA Damage
Biologic Effects
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Radiation and DNA
• Free radicals produce DNA strand breaks
• Single strand breaks are repaired easily
• Double strand breaks difficult to repair
– Most important lesion produced
by radiation
– Can lead to cell death, mutation
or carcinogenesis
– Affects tumor and normal tissue
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Therapeutic Goals
How does radiation damage DNA? The free radicals
can produce strand breaks in the DNA. When strand
breaks are produced in a single strand of DNA, the
single strand breaks can be repaired easily. But
when strand breaks are produced in both strands,
these double strand breaks can be difficult to repair.
Hence double strand breaks are the most important
lesion produced by radiation. Double strand breaks
can lead to cell death, mutation, or carcinogenesis.
And these double strand breaks can affect both
tumor and normal tissue.
¿Cómo daña la radiación al ADN? Los radicales
libres pueden producir rupturas en las cadenas de
ADN. Cuando se producen rupturas en una única
cadena de ADN, esta puede ser fácilmente
reparada, pero cuando ocurren en ambas cadenas,
pueden ser difíciles de reparar. Por eso, las
rupturas de cadenas dobles son las lesiones más
importantes provocadas por la radiación. Las
rupturas de cadenas dobles pueden conducir a
muerte celular, mutación o carcinogénesis, y
también pueden afectar al tumor y al tejido normal.
Since radiation can affect both tumor and normal
tissue, the goal of a radiation oncologist is to
maximize damage to the tumor cells, but minimize
damage to normal tissues.
Como la radiación puede afectar al tumor y al tejido
normal, el objetivo del radiooncólogo es maximizar
el daño a las células tumorales y minimizarlo en los
tejidos normales.
• Maximize damage to tumor cells
• Minimize damage to normal tissues
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Radiation Dose
• Measured in terms of energy imparted by
ionizing radiation per unit mass of matter
The way we measure radiation dose is in terms of
energy imparted by ionizing radiation per unit mass
of matter. The unit of radiation is a Gray (Gy), and a
Gray is one Joule of radiation delivered per kilogram
of matter. Another commonly used unit is a
centigray (cGy) and 1 Gy equals 100 cGy.
La dosis de radiación se mide en términos de la
energía aplicada por la radiación ionizante por cada
unidad de masa de materia. La unidad de radiación
es el gray (Gy), y un gray es un joule de radiación
aplicada por kilogramo de materia. Otra unidad
comúnmente utilizada es el centigray (cGy) y 1 gray
equivale a 100 centigrays.
Radiation is often not given in a single dose but
given in a number of smaller doses spread over
several days. This process of dividing the radiation
dose into a number of smaller doses or fractions is
known as fractionation. The biologic basis of
fractionation are the four "R's": repair of DNA
damage, repopulation of cells, reassortment into cell
cycle and reoxygenation. And these biologic
processes affect the effect of radiation when it is
given over several fractions. For example, a lower
total dose in large fractions can have the same
biologic effect as a higher total dose given in small
fractions over a longer time period. Similarly, single
fractions of radiation can have completely different
effects compared to multiple fractions given daily.
La radiación no suele aplicarse en una única dosis,
sino en dosis pequeñas distribuidas a lo largo de
varios días. La división de la dosis de radiación en
dosis pequeñas o fracciones se conoce como
fraccionamiento. Las bases biológicas del
fraccionamiento son las cuatro “R”: reparación del
daño al ADN, repoblación de células,
recombinación en el ciclo celular y reoxigenación.
Estos procesos biológicos afectan el efecto de la
radiación administrada en varias fracciones. Una
dosis total menor en fracciones grandes puede
tener el mismo efecto biológico que una dosis total
alta en fracciones pequeñas durante un período
prolongado. Las fracciones de radiación simples
pueden tener efectos muy diferentes que múltiples
fracciones diarias.
• 1 Gray (Gy) = 1 Joule/kg
• 1 Gy = 100 cGy
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Fractionation
• Dividing dose into a number of fractions
• 4R’s: repair of DNA damage, repopulation of
cells, reassortment in the cell cycle, reoxygenation
• A lower total dose in large fractions can have
the same biologic effect as a higher total dose
in small fractions
• Single vs. multiple fractions/day can have
different effects
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Factors Affecting Biologic Effects
of Radiation
• Type of radiation
– Depends on the density of ionizations
produced by radiation
• Dose rate
• Type of tissue
– Early responding vs. late responding tissues
• Oxygenation
• Radiosensitization
– Chemotherapy (5-FU, cisplatin) and
biologics (cetuximab)
• Overall treatment time
There are a number of factors that can affect the
biologic effects of radiation. The type of radiation is
important, and this can depend on the density of
ionizations produced by that kind of radiation. The
dose rate of radiation is important, whether you are
giving radiation at a slower rate or at a faster rate.
The type of tissue is important. In general, you can
divide tissues into early responding tissues and late
responding tissues. Early responding tissues
typically include rapidly proliferating cells, such as
skin and gastrointestinal mucosa. And these tend to
be more sensitive to radiation and also exhibit
damage from radiation early in the time course. Late
responding tissues typically include cells that do not
proliferate at a fast rate, such as neurons or renal
cells. And these tend to be more resistant to
radiation and exhibit damage from radiation at a
later point in time. As we discussed earlier, for DNA
damage to take place from radiation, you need free
radicals, and free radical production requires
oxygen. Hence, the level of oxygenation in a tissue
can affect the role of radiation. And hypoxic cells
tend to be less sensitive to radiation. A number of
agents can be used for radiosensitization, such as
chemotherapeutic agents, 5-FU, cisplatin, and
biologic agents such as cetuximab. And these have
been shown to enhance the effects of radiation in
randomized trials. The overall treatment time is also
important. Hence, if gaps are introduced in the
middle of a patient's radiation therapy course, the
therapeutic effects of radiation may be diminished.
Existe una cantidad de factores que pueden afectar
los efectos biológicos de la radiación. El tipo de
radiación es importante, y esto depende de la
densidad de las ionizaciones producidas por ella. La
tasa de dosis es importante, ya sea menor o mayor.
El tipo de tejido también tiene importancia.
Podemos dividirlo en tejidos de respuesta temprana
y de respuesta tardía. Los tejidos de respuesta
temprana generalmente incluyen células de rápida
proliferación, como las mucosas capilares y
gastrointestinales, que tienden a ser más sensibles
a la radiación y a manifestar sus daños de forma
temprana. Los tejidos de respuesta tardía incluyen
células que no proliferan a una tasa acelerada,
como las neuronas y las células renales, que
tienden a ser más resistentes a la radiación y
manifiestan daños a mayor plazo. Para que haya
daño al ADN por radiación, deben existir radicales
libres, cuya producción requiere oxígeno. Por eso,
el nivel de oxigenación en un tejido puede afectar la
función de la radiación. Las células hipóxicas
suelen ser menos sensibles a la radiación. Se
pueden usar diversos agentes de
radiosensibilización: agentes quimioterapéuticos, 5FU, cisplatino y agentes biológicos, como el
cetuximab, que en estudios aleatorizados
demostraron mejorar los efectos de la radiación. El
tratamiento general también es importante. Si se
producen brechas en la mitad del tratamiento con
radioterapia de un paciente, los efectos terapéuticos
de la radiación pueden disminuir.
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
So far, we have been talking about how radiation
works. Next, we are going to be talking about how
radiation is given.
Hasta ahora hemos hablado sobre cómo actúa la
radiación. Ahora nos referiremos a la aplicación de
radiación.
The first step in the radiation planning process is
simulation. For radiation simulation, the patient has
to be positioned. We have to decide whether to
position the patient prone or supine, what position
the arms or legs have to be in. And the patient then
gets immobilized with devices, such as
thermoplastic masks for the head and neck, cradles
for the body, and these allow us to place the patient
in the same position every day in a reliable and
reproducible manner. Once the patient is positioned,
the patient gets imaged. In the past, fluoroscopy
was used, but this has largely been replaced by CT
scans now. The photo here shows an example of a
CT scan used for radiation simulation. A number of
newer techniques have been introduced in the
simulation process. Image fusion can be used to
fuse head images and MR images with CT images
so that the target can be delineated more
accurately. 4-D CT images can be used to track
motion of a tumor and normal structures over time
while the patient breathes. And this can be
El primer paso para planificar la radiación es la
simulación. Para ello, el paciente debe estar
posicionado en decúbito prono o supino, y elegimos
la posición de brazos y piernas. Luego se lo
inmoviliza con dispositivos como máscaras
termoplásticas para cabeza y cuello, o cunas para
el cuerpo, que nos permiten colocarlo en la misma
posición todos los días de una manera confiable y
reproducible. Una vez posicionado, se toman
imágenes. Antes se utilizaba fluoroscopia, pero ha
sido reemplazada por la tomografía computada.
Aquí vemos un equipo de tomografía computada
para simulación de radiación. Se han introducido
nuevas técnicas al proceso de simulación.
Podemos fusionar imágenes de la cabeza con
resonancias magnéticas y tomografías computadas,
para delinear el objetivo con precisión. Las
tomografías computadas de 4 dimensiones
permiten rastrear el movimiento de tumores y
estructuras normales mientras el paciente respira.
Esto puede ser importante para órganos como los
How is Radiation Given?
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Simulation
• Position patient
– Immobilization with masks,
body cradles
• Image patient
– Fluoroscopy → CT scan
– Newer techniques: image
fusion, 4-D CT
• Reference marks
– Ink marks, tattoos
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Treatment Planning
• Contour radiation targets, other organs
• Design beam arrangement
– Number, size, orientation
• Design blocks to protect normal structures
– Cerrobend, multi-leaf collimators (MLC)
important for organs such as the lungs and the liver
which move when a patient breathes. Once a
patient is positioned and imaged, reference marks
are placed on the patient using ink marks or tattoos,
and the patient can be lined up to these every day
for treatment.
The next step in the radiation planning process is
treatment planning. This involves the radiation
oncologist going through the CT images slice by
slice and outlining the radiation targets and other
organs on every slice. This process is called
contouring. Once the targets are delineated through
the contouring process, we have to design the beam
arrangement. We have to decide how many beams
we will use, what size the beams are going to be,
and what their orientation or angles are going to be.
Then each beam can be shaped using blocks so
that the target is treated, but normal structures are
protected. Blocks can be made with a lead®
containing material called Cerrobend . Nowadays,
fields are typically blocked using multi-leaf
collimators which are thick leaves in the head of a
radiation treatment machine that can move in and
out of the field, thus shaping the field.
pulmones y el hígado, que se mueven al respirar.
Una vez que el paciente es posicionado y se le
toman imágenes, se le colocan marcas de
referencia utilizando tinta o tatuajes, las cuales
permitirán alinearlo en las siguientes sesiones de
tratamiento.
El siguiente paso del proceso de radiación es
planificar el tratamiento. El radiooncólogo debe
observar las imágenes de la tomografía computada,
corte por corte, y delinear los objetivos de la
radiación y otros órganos en cada imagen. Este
proceso se denomina contorneado. Una vez que los
objetivos son contorneados, debemos diseñar la
distribución de los haces, decidir cuántos haces
utilizar, qué tamaño tendrán y cuál será su
orientación o ángulo. Cada haz puede ser
conformado utilizando bloqueos para tratar el
objetivo mientras se protegen las estructuras
normales. Los bloqueos pueden realizarse con un
®
material que contiene plomo, llamado Cerrobend .
Actualmente los campos se bloquean utilizando
colimadores multilámina, que son láminas gruesas
en el cabezal de un equipo de radiotratamiento que
puede moverse dentro y fuera del campo,
cambiando así su forma.
8
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Treatment Machines
• Cobalt-60
• Linear accelerators
– Photons
– Electrons
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Case Study
• 66 year old man, resectable pancreatic cancer
• Plan: Pre-op chemo-RT → Surgery
• CT simulation
– Supine, arms up, body cradle
• Contouring
– Tumor, LN, kidneys, liver, spinal cord
• 4-field technique
Once a patient goes through simulation and
treatment planning, we are now ready to treat the
patient. A variety of treatment machines can be
used. In the past, radiation was most commonly
delivered using Cobalt-60, which is an isotope that
generates radiation. Cobalt-60 is still widely used in
developing countries. In the developed world,
Cobalt-60 is commonly used in gamma ray
machines for stereotactic treatments. However, the
most common method of delivering external beam
radiation therapy is by using linear accelerators. The
photo here shows an example of a linear
accelerator used to deliver radiation therapy. Linear
accelerators can generate two different kinds of
radiation, photons and electrons, and these have
different clinical applications.
Una vez finalizadas la simulación y la planificación
del tratamiento de un paciente, podemos comenzar
a tratarlo. Es posible utilizar una variedad de
equipos de tratamiento. En el pasado, la radiación
era comúnmente aplicada utilizando cobalto-60, que
es un isótopo radiactivo. El cobalto-60 sigue siendo
utilizando en los países en desarrollo, pero en los
países desarrollados, usualmente se utiliza en
equipos de rayos gamma para tratamientos
estereotácticos. El método más común para aplicar
radioterapia de haz externo es con aceleradores
lineales. Vemos aquí un ejemplo de acelerador
lineal para radioterapia. Los aceleradores lineales
pueden generar dos tipos de radiación —fotones y
electrones—, que tienen distintas aplicaciones
clínicas.
Next, we will go through a case study that illustrates
the steps of radiation planning that we have been
talking about. The patient here is a 66-year-old man
who had resectable pancreatic cancer. After
multidisciplinary discussion, we recommended preoperative chemoradiation followed by surgery. We
used a CT-based simulation technique. The patient
was placed in a supine position with his arms up. A
body cradle was used for immobilization, and then
CT images of the abdomen were obtained. We then
went through the CT images slice-by-slice and
outlined the tumor, surrounding lymph nodes
regions, and normal structures, such as the kidneys,
liver and spinal cord. We decided to treat this
patient with a 4-field technique: anterior, posterior,
and two lateral fields.
Veamos un caso de estudio para ilustrar los pasos
de planificación de radiación que hemos
mencionado. Se trata de un paciente de 66 años
con cáncer de páncreas extirpable. Después de una
discusión multidisciplinaria, recomendamos
quimiorradiación preoperatoria seguida de cirugía.
Optamos por una técnica de simulación basada en
la tomografía computada. El paciente fue colocado
en decúbito supino, con los brazos hacia arriba. Lo
inmovilizamos con una cuna y realizamos una
tomografía computada del abdomen. Analizamos
las imágenes corte por corte y delineamos el tumor,
las regiones de nódulos linfáticos circundantes y las
estructuras normales, como los riñones, el hígado y
la médula espinal. Decidimos tratarlo con una
técnica de 4 campos: anterior, posterior y dos
campos laterales.
9
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Fields
AP
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Isodose Plan
The figure on the left shows the anterior field and
the figure on the right shows the lateral field used to
treat this patient. The large red structure in the
middle of the field shows the pancreatic tumor. The
other colored structures show other lymph node
regions that were included in the target. The red and
blue boxes show the actual radiation fields, and the
white stripes show the multi-leaf collimators that
were used to block parts of the field and shape the
field.
A la izquierda vemos el campo anterior y a la
derecha el campo lateral empleado para tratar al
paciente. La gran estructura roja en medio del
campo indica el tumor del páncreas. Las estructuras
coloreadas son otras regiones de nódulos linfáticos
que se incluyeron en el objetivo. Los recuadros rojo
y azul muestran los campos de radiación reales, y
las líneas blancas corresponden a colimadores
multilámina que bloquean partes del campo y
cambian su forma.
Once the fields are designed, we can evaluate the
radiation plan using isodose curves. We obtain
isodose curves for each slice of the CT scan and
want representative slices shown here. Each
isodose line represents a particular dose of radiation
therapy. In this case, the prescription dose was
5040 cGy as shown by the white line. As you can
see, the tumor is being adequately covered by the
white line. In contrast, normal structures, such as
the bowel, liver, and kidneys, are getting much
lower doses of radiation.
Una vez que los campos se han diseñado,
podemos evaluar el plan de radiación usando
curvas de isodosis. Obtenemos estas curvas para
cada corte de la tomografía. Queremos los cortes
representativos que vemos aquí. Cada línea de
isodosis corresponde a una dosis particular de
radioterapia. En este caso, la dosis prescrita era
5040 centigrays, como lo indica la línea blanca que
rodea el tumor. En contraste, las estructuras
normales, como el intestino, el hígado y los riñones,
reciben dosis más bajas.
LAT
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
DVH
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
IMRT
• Intensity modulated radiation therapy
• Computer aided optimization
• Multiple beams, multi-leaf collimation
• Highly conformal RT to targets
• Minimizes dose to normal tissues
• Dose painting of targets
You can quantify doses received by the target and
normal structures using a DVH or Dose Volume
Histogram. In this figure, the x-axis shows the
radiation dose, and the y-axis shows the proportion
of each organ that is receiving that dose. As you
can see from the green line on the top, the tumor
and the targeted lymph nodes, 100% of those are
getting the prescribed dose of 5040 cGy. The dose
to the spinal cord is shown in red. The maximum
dose the spinal cord can tolerate is 45 Gy. As you
can see, no part of the spinal cord is getting more
than 30 Gy. The orange line shows dose to the liver.
The tolerance dose for the liver is 30 Gy. As you
can see, less than 10% of the liver is getting more
than 30 Gy. Similarly, the kidneys are also within the
acceptable tolerance limits.
Podemos cuantificar las dosis recibidas por el
objetivo y por las estructuras normales con un DVH
o histograma de dosis-volumen. En esta figura, el
eje horizontal muestra la dosis de radiación, y el
vertical indica la proporción de cada órgano que
recibe esa dosis. La línea verde en la parte superior
señala que el 100% del tumor y los nódulos
linfáticos de objetivo reciben la dosis prescrita de
5040 centigrays. La dosis de la médula espinal se
muestra en rojo. La dosis máxima que la médula
puede tolerar es 45 grays y vemos que ninguna de
sus partes recibe más de 30 grays. La línea naranja
es la dosis del hígado, el cual tolera hasta 30 grays.
Menos del 10% del hígado está recibiendo más de
30 grays. Los riñones también están dentro de los
límites de tolerancia aceptables.
Radiation therapy can also be delivered using IMRT
which stands for Intensity Modulated Radiation
Therapy. IMRT uses computers to optimize the
radiation plan. Multiple beams are used, and these
beams are shaped with multi-leaf collimation in
complex patterns. This allows us to deliver highly
conformal radiation therapy to the target, but
minimize dose to surrounding normal tissues. IMRT
also allows dose painting so that different areas of a
target can be treated with different prescribed
doses.
La radioterapia también puede aplicarse con IMRT
o Radioterapia de Intensidad Modulada. La IMRT
emplea computadoras para optimizar el plan de
radiación. Se usan haces múltiples, los cuales son
conformados con una colimación multilámina de
patrones complejos. Esto nos permite aplicar al
objetivo radioterapia altamente conformada, a la
vez que minimizamos la dosis a los tejidos
normales circundantes. La IMRT también permite
demarcar zonas de dosis, para que las diferentes
áreas puedan tratarse con las distintas dosis
prescritas.
11
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
IMRT Beams
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
IMRT for Anal Cancer
As I mentioned, IMRT uses multiple beams shaped
in complex manners as shown by these
radiographs.
La IMRT usa haces múltiples de formas complejas,
como vemos en estas radiografías.
This is an example of a patient treated with IMRT for
squamous cell anal cancer. The red structure
represents the primary tumor which is being treated
to a dose of 54 Gy as shown by the red line. An
involved lymph node is shown by the blue structure
which is being treated with a dose of 50 Gy as
shown by the blue line. Other lymph node regions
shown by the green --- shown in green are being
treated with a dose of 45 Gy as shown by the green
line. Note that the radiation dose lines are bending
away from critical structures, such as the bowel,
genitalia, and femoral heads. Thus, IMRT allows us
to treat the target but spare normal tissues in a
manner that cannot be always achieved using
conventional treatment plans.
Este es un ejemplo de un paciente tratado con
IMRT por cáncer anal de células escamosas. La
estructura roja representa el tumor primario que
está siendo tratado con una dosis de 54 grays,
rodeado por la línea roja. La estructura azul
muestra un nódulo linfático afectado, tratado con
una dosis de 50 grays, rodeado por la línea azul.
Otras regiones de nódulos linfáticos, marcadas en
verde, reciben dosis de 45 grays, indicadas por la
línea verde. Observamos que las líneas de las dosis
de radiación se alejan de las estructuras críticas,
como el intestino, los genitales y las cabezas
femorales. La IMRT nos permite tratar el objetivo
pero evita los tejidos normales, lo que no siempre
se puede lograr con los planes de tratamiento
convencionales.
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Proton Therapy
• Special physical properties
• Deposit dose within a short
distance (Bragg peak)
• Minimal dose beyond
Bragg peak
Another exciting innovation in the field of radiation
therapy is proton therapy. Protons are charged
particles with special physical properties that are
different from that of photons, which is what we
typically use in using our linear accelerators. In the
figure, the x-axis shows the depth from the surface
into the body of a patient, and the y-axis shows
relative radiation dose. The green line shows dose
distribution from a 15 megavoltage photon beam. As
you can see, near the skin surface there is some
sparing, but then the dose peaks and then falls
gradually. So if you needed to treat a tumor, say at
a depth of 20 cm, regions that are right behind it and
right ahead of it would get similar doses of radiation.
In contrast, a proton beam behaves very differently
as shown by the red line. As you can see, there is a
certain entrance dose, but then the dose rises up
very rapidly and dose gets deposited within a short
distance known as the Bragg peak. Beyond the
Bragg peak, the dose falls off abruptly and there is
minimal dose beyond the Bragg peak. This allows
us to treat an organ while delivering minimal dose to
surrounding normal structures.
Otra interesante innovación en el campo de la
radioterapia es la terapia de protones. Los protones
son partículas cargadas con propiedades físicas
especiales distintas de las de los fotones —que es
lo que típicamente usamos con nuestros
aceleradores lineales—. En la figura, el eje
horizontal muestra la profundidad desde la
superficie al interior del cuerpo del paciente, y el eje
horizontal es la dosis de radiación relativa. La línea
verde corresponde a la dosis de distribución de un
haz de fotones de 15 megavoltios. Cerca de la
superficie de la piel hay una dosis baja, que luego
alcanza un pico y cae gradualmente. Si
necesitamos tratar un tumor a 20 cm de
profundidad, las regiones que se encuentran detrás
y delante del tumor reciben dosis de radiación
similares. En contraste, un haz de protones tiene un
comportamiento diferente, indicado por la línea roja.
Hay una dosis de entrada determinada, que se
eleva rápidamente y se acumula a una corta
distancia, denominada pico de Bragg. Pasado el
pico de Bragg, la dosis cae abruptamente, hasta
alcanzar una dosis mínima. Esto nos permite tratar
un órgano aplicando dosis mínimas a las
estructuras normales circundantes.
13
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Brachytherapy
• Brachy: Short distance
• Radioactive material
placed within the body
• Dose decreases rapidly
with distance from the
radioactive material
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Most of the examples of radiation that we have
talked about so far involve teletherapy or external
beam radiation therapy. Another way of delivering
radiation therapy is brachytherapy. Brachy means
short distance. In brachytherapy, the radioactive
material, radioisotopes, are placed within the body,
either within a body cavity or within the tissues. The
radiation dose decreases rapidly with distance from
the radioactive material, and this allows us to treat
the tumor to a high dose, but spare surrounding
normal structures. The radiograph here shows an
example of a prostate cancer patient treated with
brachytherapy. The little gray specks within the
prostate show individual radiation seeds that were
placed into the prostate to treat this patient.
La mayoría de los ejemplos de radiación que
mencionamos usan teleterapia o radioterapia de
haz externo. Otra forma de aplicar radioterapia es la
braquiterapia, o terapia de corta distancia. En la
braquiterapia, se coloca material radiactivo —los
radioisótopos— dentro del cuerpo, en una cavidad
corporal o dentro de los tejidos. La dosis de
radiación decrece rápidamente al alejarse del
material radiactivo, y esto nos permite tratar el
tumor con una dosis alta, evitando las estructuras
normales circundantes. Esta radiografía muestra un
ejemplo de un paciente de cáncer de próstata
tratado con braquiterapia. Las pequeñas marcas
grises dentro de la próstata indican semillas
radiactivas individuales que fueron colocadas
dentro de la próstata para tratar al paciente.
In the last section, we are going to discuss some
clinical issues pertinent to radiation therapy.
En la última sección discutiremos cuestiones
clínicas relativas a la radioterapia.
Clinical Issues
14
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Roles of Radiation Therapy
• Primary treatment/definitive
– Prostate, lung, head and neck, cervix, anal canal
• Post-operative
– Breast, stomach
• Pre-operative
– Rectum, esophagus
• Consolidative after chemo
– Lymphoma
Radiation therapy can have a variety of roles in the
care of a cancer patient. Radiation therapy can be
used for primary treatment in the definitive setting,
such as for prostate cancer, lung cancer, head and
neck cancer, cervical cancer, and anal canal
cancer. And for many of these cancers, radiation is
given concurrently with chemotherapy. Radiation
therapy can be used for post-operative treatment for
breast cancer and stomach cancer, for preoperative treatment of rectal and esophageal
cancer. Radiation therapy is used for consolidation
after chemotherapy for many lymphomas. And
radiation can also be used for palliation of
symptoms.
La radioterapia puede tener una variedad de
funciones en el cuidado de un paciente con cáncer.
Puede usarse como tratamiento primario o
definitivo, como en el cáncer de próstata, de
pulmón, de cabeza y cuello, cervical, y del canal
anal. En muchos de estos cánceres, se aplica junto
con la quimioterapia. La radioterapia puede ser un
tratamiento postoperatorio en el cáncer de mama y
de estómago, y un tratamiento preoperatorio en el
cáncer de recto y esófago. Se utiliza luego de la
quimioterapia para consolidar muchos linfomas.
También puede utilizarse para paliar síntomas.
It is important to keep in mind that there are certain
indications for urgent radiation therapy, and these
patients need to be referred to a radiation oncologist
on an emergent basis. Examples include spinal cord
compression, brain metastasis with symptoms, SVC
syndrome with progressive symptoms, uncontrolled
bleeding, or peripheral nerve involvement with
symptoms.
Es importante tener en cuenta que existen ciertas
indicaciones para la radioterapia urgente. Estos
pacientes deben ser referidos de emergencia a un
radiooncólogo. Por ejemplo, compresión de la
médula espinal, metástasis cerebral con síntomas,
síndrome de vena cava superior con síntomas
progresivos, hemorragia no controlada y afectación
sintomática de nervios periféricos.
• Palliative
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Indications for Urgent RT
• Spinal cord compression
• Brain metastasis with symptoms
• Superior Vena Cava (SVC) syndrome with progression
• Uncontrolled bleeding
• Peripheral nerves with symptoms
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Complications from RT
• Complications mainly occur locally, in organs
that are in the RT field
Radiation can cause a variety of complications or
side effects. These complications mainly occur
locally in organs that are in the radiation field. Some
complications can occur during treatment or within
days or weeks while some complications can be
long term and can appear after months or years.
La radiación puede provocar una variedad de
complicaciones o efectos secundarios, que ocurren
sobre todo localmente en los órganos dentro del
campo de radiación. Otras pueden ocurrir durante el
tratamiento, o días o semanas más tarde. Las hay
incluso a largo plazo que aparecen meses o años
más tarde.
Examples of complications include fatigue, skin
toxicity such as erythema and desquamation.
Radiation to the brain can lead to somnolence or
cognitive loss. That to the head and neck area could
potentially lead to mucositis and xerostomia.
Radiation to the lung can cause pneumonitis; to the
upper GI can lead to nausea and esophagitis; and
to the lower GI can lead to diarrhea and proctitis.
Radiation therapy to the genitourinary system can
cause cystitis, urethritis or sexual dysfunction.
Radiation can also cause myelosuppression. Two of
the most important long-term side effects of
radiation include cardiovascular toxicity and second
malignancies.
Entre las complicaciones podemos citar fatiga y
toxicidad cutánea, como eritema y descamación. La
radiación cerebral puede causar somnolencia o
pérdida cognitiva. La radiación aplicada a la cabeza
y al cuello genera mucositis y xerostomía. En los
pulmones, puede causar neumonitis; en el tracto
gastrointestinal superior, náuseas y esofagitis; y en
el tracto gastrointestinal inferior, diarrea y proctitis.
En el sistema genitourinario produce cistitis, uretritis
o disfunción sexual, y también mielosupresión. Dos
de los efectos secundarios a largo plazo más
importantes de la radiación son la toxicidad
cardiovascular y los tumores malignos secundarios.
• Some complications occur during treatment or
within days or weeks
• Some complications appear after months or years
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Examples of Complications
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Fatigue
Skin: erythema, desquamation
CNS: somnolence, cognitive loss
Head and Neck: mucositis, xerostomia
Lung: pneumonitis
Upper GI: nausea, esophagitis
Lower GI: diarrhea, proctitis
GU: cystitis, urethritis
Hem: myelosuppression
Cardiovascular toxicity
Second malignancies
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Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Role of the Radiation Oncologist
• Evaluates whether patient is appropriate for RT
– Integral part of multidisciplinary team
• Plans and delivers radiation therapy
– Aided by physicists, dosimetrists, therapists
• Treats symptoms and side-effects
• Monitors for relapses and long-term toxicity
• Specialized procedures
– Brachytherapy, Intraoperative radiotherapy
Treatment Modalities:
Radiation Therapy
Conclusions
• Radiation is an important treatment modality for
the management of cancer
• Treatment planning includes simulation, contouring
targets and designing beam arrangements
• Specialized radiation techniques include
intensity modulated radiation therapy, proton
therapy and brachytherapy
What is the role of a radiation oncologist? A
radiation oncologist evaluates whether a particular
patient is appropriate for radiation. And in doing so,
the radiation oncologist functions as an integral part
of the multidisciplinary oncology team. Next, the
radiation oncologist plans and delivers radiation
therapy. This is a team effort and the radiation
oncologist is aided by physicists, dosimetrists, and
radiation therapists. Radiation oncologists help treat
symptoms and side effects of radiation and also
monitors these patients in the long term for relapses
and long-term toxicity. Finally, the radiation
oncologist performs specialized procedures, such
as brachytherapy and intraoperative radiation
therapy.
¿Cuál es la función de un radiooncólogo? Evaluar si
un paciente determinado es un candidato apto para
la radiación. Al hacerlo, el radiooncólogo se
desempeña como una parte fundamental del equipo
de oncología multidisciplinario. Luego, debe
planificar y aplicar la radioterapia. Esta es una tarea
de equipo, en la que es asistido por físicos,
dosimetristas y radioterapeutas. Los radiooncólogos
ayudan a tratar los síntomas y los efectos
secundarios de la radiación. También controlan a
estos pacientes en cuanto a recaídas y toxicidad a
largo plazo. Por último, el radiooncólogo realiza
procedimientos especializados, como braquiterapia
y radioterapia intraoperatoria.
In conclusion, we have discussed today that
radiation has an --- is an important treatment
modality for the management of cancer. The
treatment planning process includes simulation,
contouring targets, and designing beam
arrangements. Specialized radiation techniques
include Intensity Modulated Radiation Therapy,
Proton Therapy, and Brachytherapy. We have also
discussed some clinical issues relevant to radiation
therapy. Thank you for your attention.
Hemos explicado que la radiación es una modalidad
de tratamiento importante para tratar el cáncer. Su
proceso de planificación incluye simulación,
delineación de objetivos y diseño de distribución de
haces. Las técnicas de radiación especializada son
radioterapia de intensidad modulada, terapia de
protones y braquiterapia. También describimos
ciertas cuestiones clínicas relevantes para la
radioterapia. Gracias por su atención.
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