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Revista chilena de neuro-psiquiatría

versión On-line ISSN 0717-9227

Rev. chil. neuro-psiquiatr. v.39 n.1 Santiago ene. 2001

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-92272001000100016 

 

Rev Chil Neuro-Psiquiat 2001; 39(1): 43-51

ARTÍCULO ESPECIAL

 

Radiocirugía

Radiosurgery

Juan Solé

Instituto de Radiomedicina IRAM.


 

Reseña histórica

El origen de la Radiocirugía actual se debe a la brillante aplicación y perseverancia de Lars Leksell (Figura 1), neurocirujano sueco, y de su grupo en la búsqueda de un sistema no cruento y de baja morbilidad para poder tratar algunas patologías funcionales y orgánicas intracerebrales, en una época en que la mortalidad operatoria bordeaba el 40%.

Leksell junto a Börje Larsson, radiobiólogo y radiofísico, en el Instituto Karolinska de Estocolmo y en el Instituto Gustav Werner de Upsala, iniciaron un trabajo cooperativo de investigación básica, en animales y posteriormente en la clínica, basado en un sistema de haces de radiación convergentes, usando rayos X de ortovoltaje.

El término "Radiocirugía" fue acuñado por Leksell en 1951 para describir la destrucción de un blanco intracerebral, localizado estereotáxicamente, sin craneotomía, por medio de una dosis única de radiaciones ionizantes, entregada a través de un sistema de haces convergentes en el blanco.

En los inicios de la década del 50 este grupo sueco presentó a la comunidad internacional la descripción de la técnica y las posibles utilizaciones clínicas prácticas de esta nueva herramienta, la que fue desarrollada para ser utilizada esencialmente en tratamientos de trastornos funcionales, como la neuralgia del trigémino o dolores intratables.

En 1955, en Berkeley, California, John Lawrence y Cornelius A. Tobias usaron un ciclotrón capaz de generar haces de protones, aplicando el mismo principio geométrico de haces convergentes propuesto por Leksell para rayos X, y realizaron una hipofisectomía funcional, para obtener una deprivación hormonal como tratamiento paliativo de pacientes con metástasis óseas múltiples de cáncer de mama. Ya en 1935 este grupo había iniciado la investigación radiobiológica con irradiación de pequeños volúmenes de tejidos sanos y patológicos por medio de partículas alfa de alta energía, protones o deuterones. En 1948 el cuchillo atómico (Atomic Knife), según la denominación de Tobias, había permitido demostrar la posibilidad de destrucción selectiva de tejidos tumorales o normales intracerebrales. Esta idea se extiende a otros centros y es así como la Radiocirugía con partículas generadas en ciclotrones de investigación se inicia en la década del 50 en Upsala, Berkeley y Boston.

Posteriormente, en 1967, Leksell completó el desarrollo y construcción del primer equipo dedicado exclusivamente para Radiocirugía cerebral, el Gamma-unit. Este equipo contenía 179 pequeñas fuentes de Cobalto, colimadas de tal forma que permitía dirigir su radiación hacia un punto central en el espacio. El primer tratamiento con este Gamma-unit, instalado en el Sofiahemmet de Estocolmo, fue realizado en octubre de 1967. Este procedimiento se realizó en un paciente portador de un craneofaringeoma.

Leksell falleció en los Alpes Suizos en 1986. Lo más notable de su legado fue su genialidad creativa en la integración y desarrollo de esta técnica, su gran perseverancia y rigor científico durante un período de más de 20 años en la evaluación de esta nueva arma terapéutica y sus posibles aplicaciones clínicas, antes de entregarla para su uso a la comunidad médica internacional.

En la década del 70 Steiner inicia el uso del Gamma-unit en el tratamiento de las malformaciones arteriovenosas (AVM.)

Figura 1. Lars Leksell, a quien se acredita como uno de los fundadores y el primer impulsor de la radiocirugía moderna.

En 1975 se instaló un gamma-unit de segunda generación, denominado GammKnife, en el Radiumhemmet del nuevo Hospital Karolinska de Estocolomo. Este equipo contaba con un mayor número de fuentes de cobalto (201). Karolinska fue durante mucho tiempo el único lugar del mundo en que se realizaba Radiocirugía con fotones.

En 1977 Barcia y Solorio en España desarrollaron una técnica para irradiar MAV por medio de un sistema de fuegos cruzados, a través de 35 campos fijos en un equipo de Cobalto convencional.

En 1982, Derechinsky y Betti en Buenos Aires y posteriormente en 1986 en París, desarrollaron y adaptaron la técnica de haces cruzados de irradiación, en un Acelerador Lineal. Paralelamente aparecieron aplicaciones similares en Vicenza, Italia, con Colombo y Sturm en Heidelberg.

Recién a principios de los 80 se instalaron dos Gammaknife de tercera generación fuera de Suecia, el primero por Bunge en Buenos Aires, Argentina, en 1984, y el segundo por Forester en Sheffield, Inglaterra, en 1985. En 1984, en Pittsburgh, se iniciaron los trámites de compra del primer Gammaknife, que se instaló tres años después.

En 1987 en Boston, basados en los informes de Betti, Colombo y Sturm, se inicia en Norteamérica la Radiocirugía con Acelerador Lineal.

En 1992 J. Loeffler instaló el primer Acelerador Lineal construido comercialmente para uso exclusivo en Radiocirugía en el Joint Center for Radiation Therapy en Boston. Este mismo grupo inicia el desarrollo de la radioterapia estereotáxica fraccionada, que combina la precisión de la radiocirugía con los conceptos radiobiológicos que fundamentan la radioterapia convencional.

Radiobiología y desarrollo

El efecto final de la Radiocirugía desde el punto de vista biológico es producir radionecrosis en los tejidos y con ello la oclusión en una MAV, la reducción de volumen o detención del crecimiento en un tumor benigno o metástasis, o una alteración funcional determinada. El gran progreso de la computación y de la imagenología (TC y RM) a partir de los 80 ha desencadenado una explosión en el desarrollo y uso de esta técnica, al mejorar y simplificar su manejo, facilitando y asegurando la localización y tratamiento de pequeñas lesiones (Figura 2).

En la Radiocirugía estereotáxica participan diferentes especialidades y disciplinas, neurocirugía, radioterapia, radiología, física médica e ingeniería. Esta combinación y convergencia de especialidades y disciplinas ha llevado a un gran desarrollo de nuevas formas de Radiocirugía, de gran sofisticación, lo que ha permitido mejorar los resultados y disminuir la morbilidad asociada al tratamiento, convirtiendo esta disciplina en un arma muy efectiva y segura como complementaria de la cirugía clásica.

Equipos utilizados

Como era de esperar, dadas las bases teóricas, los elementos físicos empleados, y las características de la radiación electromagnética, no se observan diferencias en los resultados clínicos reportados por los diferentes centros entre los sistemas que emplean fotones gamma provenientes de fuentes convergentes fijas (Gamma-unit) y aquellos que emplean rayos X de alta energía producidos por los Aceleradores lineales de electrones.

Figura 2. Reconstrucción tridimensional de un blanco intracraneal de radiocirugía, representación esquemática del tratamiento y curvas de isodosis de irradiación con Acelerador Lineal (IRAM).

Las diferencias entre los equipos de fuentes fijas (Gamma-unit) y los Aceleradores lineales, es tán en su valor de adquisición e instalación, existiendo diferencias de 10 veces más en el valor final, en los primeros con respecto a los segundos. Es necesario tener en mente que los aceleradores lineales son equipos ya instalados y en uso mayoritario en Radioterapia convencional y que en forma parcial se usan en Radiocirugía, siendo sólo necesario adquirir los accesorios correspondientes para su adaptación para Radiocirugía. En cambio los equipos tipo Gamma-unit son de uso exclusivo en Radiocirugía, lo que obviamente encarece su operación y dificulta su financiamiento. Otra diferencia a tener en cuenta es la versatilidad del equipo. A partir del uso de la Radiocirugía con Aceleradores Lineales se han desarrollado técnicas de fraccionamiento para tratamientos de procesos tumorales malignos y de volumen mediano y grande. Hay que recordar que en el tratamiento de tumores malignos, la finalidad no es producir necrosis sino la muerte biológica de las células tumorales con el mínimo daño a las células normales. Las técnicas de dosimetría y localización desarrolladas para Radiocirugía han sido exitosamente aplicadas en la radioterapia convencional, y a su vez se ha incorporado el fraccionamiento a la radiocirugía, en el tratamiento de tumores malignos del Sistema Nervioso Central pediátricos.

a. Gamma-unit (GammaKnife, Our): (130 equipos en uso en el mundo) para lesiones pequeñas hasta 15 mm, sólo en tratamientos de dosis única, tiene limitaciones de uso en determinadas localizaciones anatómicas. Posee 201 fuentes milimétricas de cobalto 60 (Figura 3) colocadas en una hemiesfera alrededor de un punto focal común (GammaKnife) o 35 fuentes dinámicas (Our).

Figura 3. Corte esquemático de unidad gamma-unit y fotografías de las unidades de tratamiento Gamma Knife y Our.

Figura 4. Acelerador lineal en tratamiento de Radiocirugía (IRAM).

b. Aceleradores lineales: (X-Knife) (250 equipos) diferentes firmas comerciales han desarrollado los accesorios de hardware y software para adecuar los Aceleradores lineales a radiocirugía (Figura 4). Se usan en lesiones pequeñas y medianas de más de 15 mm, sin limitación en la localización de la lesión, teniendo una mayor ductilidad en la conformación de la dosis. Además se pueden realizar tratamientos fraccionados y Radiocirugía extracraneal.

c. Ciclotrones: (30 equipos en uso) partículas alfa, protones (Figura 5). Limitado a los centros que disponen de este equipo de investigación, no existen ventajas, hay mayor morbilidad reportada y dificultad en su empleo masivo.

Figura 5. Unidad de tratamiento de protones, Ciclotrón.

 

Figura 6. Equipo Cyberknife, prototipo.

e. CyberKnife: (3 equipos en uso) es un acelerador lineal de media energía, 6 MV montado en un brazo robótico (Figura 6). Está en período de desarrollo, no presentaría ninguna limitación por localización anatómica ni para su uso en tratamientos fraccionados o extracraneales. No está autorizado por el FDA para su comercialización o uso clínico no experimental.

Aplicaciones clínicas

En 1988 se trataron sólo 500 pacientes en todo el mundo, mientras que en 1998 hubo más de 20.000 nuevos pacientes tratados. La frecuencia de los diversos usos de la radiocirugía se muestra en la Figura 7.

Operación

Desde el punto de vista práctico los tratamientos de Radiocirugía ocupan de 2 y media a 6 horas, según la técnica y el equipo empleados, lo que incluye la colocación del marco estereotáxico, Angiografía, TC o RM de localización. En éstos se debe incluir todo el cráneo y en la zona de interés se hacen cortes a cada milímetro; por lo habitual se adquieren sobre 70 imágenes, que se transmiten por vía ethernet a la estación de trabajo en que está instalado el programa de Radiocirugía y que contiene las características del equipo de tratamiento (Gamma-unit o A. Lineal). Se inicia entonces el procesamiento de las imágenes, se dibuja y determinan los límites de la lesión a tratar, de los órganos de riesgo, etc. En esta etapa, es crucial la participación de todo el equipo médico y técnico, en que el Neurocirujano y/o Neuro-radiólogo realiza una fina identificación de la lesión y estructuras anatómicas de riesgo, lo que permite así la conformación de la dosis a dar, limitando el daño a producir solamente a la región seleccionada.

Figura 7. El gráfico muestra las frecuencias de utilización de la radiocirugía.

Ésta es la etapa más delicada y fundamental del tratamiento y por lo tanto es la que consume más tiempo; durante este período el paciente está en reposo con el marco puesto en la habitación a la espera de la selección de los haces y ángulos de tratamiento. Posteriormente a esta planificación y antes de realizar el tratamiento, se procede a la comprobación radiológica y dosimétrica de los isocentros seleccionados, usando técnicas de imágenes radiológicas, correlacionadas con las imágenes virtuales. Esto equivale a una simulación radiológica y dosimétrica. La tolerancia para aceptar diferencias entre ambas es de fracciones de milímetro.

Figura 8a. Curvas de isodosis en el tratamiento de un neurinoma del acústico en el plano sagital y en reconstrucción tridimensional en un tratamiento de Radiocirugía en un A. Lineal (IRAM).

Terminada esta etapa de localización y planificación se inicia el tratamiento que habitualmente en los Aceleradores Lineales es de una hora o menos, siendo en el Gamma-unit sólo de media hora.

En resumen, la Radiocirugía realizada en un equipo Gamma-unit tiene una duración promedio de 2-3 horas frente a 4 a 6 horas en un Acelerador Lineal no dedicado, reduciéndose a la mitad en un Acelerador Lineal dedicado.

Figura 8b. Histogramas dosis-volumen para el tumor (neurinoma del acústico) y el tronco encefálico, en el mismo paciente.

Complicaciones: están en relación directa al volumen de dosis máxima y las zonas elocuentes comprometidas. Es necesario respetar las dosis máximas recomendadas para las estructuras y nervios comprometidos en los volúmenes a tratar.

Tratamientos específicos

Radiocirugía Funcional: 3% de los pacientes tratados

La búsqueda de un tratamiento alternativo a la cirugía para los trastornos funcionales y las neuralgias fue la principal motivación de Leksell en el desarrollo de la Radiocirugía; sin embargo, la gran dosis necesaria para obtener respuesta ha ido asociada a complicaciones inaceptables en cantidad y magnitud, y es por eso que muy pocos centros en el mundo utilizan la Radiocirugía para esta finalidad.

Las dosis usadas son:

­ Para dolor intratable en Talamotomías, palidotomías, 120 a 180 Gy

­ Neuralgias del Trigémino, 70 a 90 Gy. Se ha reportado hasta 90% de respuesta con desaparición del dolor en 60% de los casos.

Lesiones Vasculares

MAV: presenta el 24 % de los pacientes tratados.
Uso en MAV no operables por localización, rechazo del paciente, o en lesiones residuales post cirugía resectiva o intravascular. Las dosis usadas son del orden de 16-18 Gy, con lo que se obtiene obliteraciones del 50 al 85% a 24 meses y sobre 90% a tres años. La magnitud de la respuesta está en relación inversa al tamaño de la lesión. En estas lesiones el seguimiento es con RM cada 6 meses. Al cierre de la lesión se procede a confirmarlo con Angiografía biplanar. Cuando no hay un resultado satisfactorio en el primer tratamiento se puede proceder a un retratamiento, el que obtiene un 65% de éxito.

Angioma Cavernoso

Poca experiencia acumulada con resultados aceptables, sólo se justificaría en caso de más de 2 crisis hemorrágicas en lesiones ubicadas en áreas quirúrgicamente inaccesibles.

Neoplasias Benignas: 40% de los tratamientos.

1. Neurinoma del Acústico ("Schwanoma"): 18% de los tratados.
Dosis de 12 Gy obtienen una respuesta objetiva de estabilización o reducción del volumen superior al 85% con conservación de la audición (Figura 7.) La respuesta de los pacientes con NF2 es similar a los no NF2. Su indicación es en el Neurinoma en que se desea conservar la audición, en el paciente que rechaza la cirugía, o como complementario de una cirugía parcial.

2. Neurinomas del trigémino o del foramen yugular. 0,5% de los tratados
Mismo principio que en el caso anterior. Respuesta similar sobre el 85% de control a 10 años.

3. Meningiomas: 12% de los tratados
Es una alternativa aceptable para pequeñas lesiones irresecables por su localización o residuales, ya sea en dosis única o fraccionada de acuerdo al volumen, particularmente en lesiones que no tengan contacto con la vía óptica o el quiasma. Dosis: 12 ­ 18 Gy según volumen de la lesión y tolerancia de las estructuras vecinas. Respuesta: en 95% de los casos se observa detención del crecimiento, con 40% de reducción del volumen pre-tratamiento.

4. Meningioma del Seno Cavernoso:
Dosis 18 Gy, cuidando que la vía óptica reciba una dosis menor a 8 Gy.

5. Adenoma de la Hipófisis: 9% de los pacientes tratados
Dosis 18-25 Gy, según funcionalidad del adenoma, de uso en casos muy especiales, respuesta de funcionalidad dentro de los 6 meses. El riesgo de la Radiocirugía es el daño potencial en la vía óptica, por lo que se prefiere la Radioterapia convencional fraccionada o la Radiocirugía fraccionada (Radioterapia Estereotáxica) aunque su respuesta funcional es más lenta, apareciendo entre 12 a 24 meses.

6. Hemangioblastomas: 86% de control a los dos años de seguimiento.

Neoplasias malignas: 33% de los tratados

1. Metástasis Cerebral: 30 % de los pacientes
Es el tumor intracraneano más frecuentemente diagnosticado a causa del aumento de sobrevida de los pacientes con cáncer diseminado y las modernas técnicas de neuroimágenes.

 

El empleo de la Radiocirugía en el tratamiento de las metástasis ha cambiado el manejo de éstas, al demostrar que se mejora la calidad de vida de estos pacientes en forma significativa, al elevar el control local de la enfermedad. Está justificado su uso en casos seleccionados de pacientes con expectativas de sobrevida de más de 6 meses, de 1 a 3 lesiones de mediano tamaño, sin signos de hipertensión endocraneana, con estabilización de la enfermedad basal, y en casos especiales de metástasis cerebrales recidivadas post cirugía o radioterapia encefálica previa. Dosis: 16 ­ 20 Gy. Respuesta: reducción de volumen a los 30-45 días sin importar el tipo histológico, control local del 65 a 95%, con disminución de las muertes por falla en el SNC (del 50% al 25%), se duplica el tiempo de sobrevida (26 semanas versus 56) en relación con el estándar actual de tratamiento (radioterapia exclusiva de encéfalo) y con reducción de las muertes por compromiso del SNC (50% al 25%) debido al mejor control intracraneano de la enfermedad (60% a 87%). Es equivalente al control local y sobrevida que se obtiene con cirugía convencional y radioterapia encefálica.

Figura 9. Tratamientos realizados hasta la fecha en nuestra Institución (IRAM).

2. Astrocitomas
Buenos resultados en experiencias puntuales en astrocitomas de bajo grado y pequeño tamaño.

3. Glioblastomas recidivados: de igual respuesta en recidivas que con la radioterapia intersticial pero con menos complicaciones.

4. Glioblastomas: como tratamiento de sobreimpresión luego de irradiación externa, hay varios ensayos clínicos en curso, pero aún no es terapia estándar.

Futuro

El gran desarrollo de la tecnología de procesamiento de imágenes y sistemas de fijación temporal o permanente asociada a la Radiocirugía, ha entregado nuevas armas y técnicas a los grupos de tratamiento de radioterapia convencional. La aplicación de los conceptos y técnicas de conformación de los campos de radiación han permitido disminuir la morbilidad de los tratamientos, aumentar las dosis de radiación y, como consecuencia, aumentar el control local de la enfermedad con toxicidad aceptable.

La Radioterapia estereotáxica o Radiocirugía fraccionada ha abierto la posibilidad de tratar procesos tumorales malignos de bajo grado y mediano volumen con mínima morbilidad y similar control local a los de Radiocirugía en lesiones de pequeño volumen. Esto es de vital importancia en el manejo de tumores en neuro-oncología pediátrica.

La Radiocirugía estereotáxica extracerebral (dosis única) está siendo evaluada en ensayos de investigación clínica. Se han conseguido resultados promisorios en lesiones vertebrales, metástasis hepáticas, tumores de la nasofaringe per prima como sobreimpresión, o como rescate de la recidiva local.

El CyberKnife: Creado en Sunnyvale, CA. será un gran avance para la Radioterapia estereotáxica y Radiocirugía intra y extra cerebral por su versatilidad de movimientos.

Experiencia Nacional

En nuestra Institución, IRAM, iniciamos los tratamientos de Radiocirugía en octubre de 1996, con un Acelerador Lineal, GE Saturno 41 utilizando energía de 6 MV, y un hardware y software de radiocirugía desarrollado en el German Cancer Research Center de Heidelberg, por V. Sturm, W. Schlegel y O. Pastyr y comercializado por Leibinger de Freiburg, Alemania.

Desde 1996 hemos recibido en interconsulta alrededor de 350 pacientes, de los cuales sólo hemos tratado 73, es decir, uno de cada 5 (Figura 9.) Esto se debe a que el procedimiento sólo debe realizarse en pacientes muy seleccionados y luego de un cuidadoso análisis.

Nuestros pacientes tratados se distribuyen en las patologías siguientes:

­ 27 MAV
­ 23 Meningiomas
­ 14 Neurinomas del acústico
­ 8 Metástasis
­ 1 meduloblastoma recidivado.

Los resultados obtenidos y las respuestas esperadas de oclusión o reducción de volumen se han ido presentando según la experiencia internacional reportada, es decir, en las MAV el cierre entre los 12 a 24 meses, en los Neurinomas, estabilización del volumen tumoral con regresión parcial a partir de segundo año muy similar a los Meningiomas y en las Metástasis, reducción del volumen tratado dentro de los primeros 60 días y con control local de la zona tratada con cifras esperadas sobre el 65% a 2 años.

No se ha presentado ningún desenlace fatal directa o indirectamente a consecuencia del tratamiento. La morbilidad ha sido mínima, hemos tenido 2 pacientes con crisis de parestesia por irritación del facial en Neurinomas del acústico tratados a dosis superiores a 12 Gy (dosis de 16 o 18 Gy de uso habitual en los primeros años.) Estas crisis se presentaron en los primeros 6 a 12 meses después del tratamiento, y tuvieron una regresión rápida con el uso de corticoides.

Esta experiencia nacional, si bien pequeña y aún con una mediana de seguimiento de alrededor de 2 años, al ser similar en sus resultados a la reportada por centros de mayor experiencia, nos parece alentadora.

Agradecimientos

Al Dr. Ramón Baeza, Director Médico del Instituto de Radiomedicina, por sus invaluables sugerencias en la confección de este manuscrito.

A mis colegas y colaboradores que me han acompañado en el estudio, desarrollo y aplicación de esta técnica en nuestra Institución y en especial por su esfuerzo, dedicación y capacidad al Dr. José Miguel Selman, neurocirujano, y TM Luis Schwartzmann, físico médico

 

REFERENCIAS

1. Steiner L. Radiosurgery. Baseline and Trends, Raven Press, 1992         [ Links ]

2. Tepper J. Stereotactic Radiosurgery. Seminars in Radiation Oncology 1995; 5:3         [ Links ]

3. Kondziolka D. Radiosurgery. 3erd. International Radiosurgery Society Meeting, Madrid 1997, vol 2, Karger, 1998         [ Links ]

4. La Radiothérapie Stéréotaxique en France, Cancer Radiothérapie. Elsevier 1998; 2:2         [ Links ]

5. Applications of Radiosurgery. Neurosurgery Clinics of North America, april 1999         [ Links ]

6. Petrovich Z. Combined Modality Therapy of Central Nervous System Tumors. Springer-Verlag, 2001        [ Links ]

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