Diseño y fabricación de maniquí prototipo antropomórfico para controles de calidad en tratamientos de Braquiterapia Ginecológica HDR 3D

Abstract

La Braquiterapia 3D HDR (high doce rate) es una técnica de irradiación localizada de alta precisión con mínimos efectos adversos, que mediante el uso de una fuente radioactiva milimétrica permite tratar lesiones en distintas localizaciones con una mayor cantidad de radiación emitida por unidad de tiempo utilizando un sistema de imágenes en tres dimensiones y técnicas de planificación avanzadas. El uso de imágenes para la planificación de tratamientos ha evolucionado de 2D a 3D, incluyendo tomografía computada y resonancia magnética. El Hospital Oncológico de Córdoba, realizó tratamientos de Braquiterapia intracavitaria ginecológica HDR durante seis años consecutivos con fuente de 192Ir y basándose en planificación bidimensional (2D) mediante el uso de películas de rayos X ortogonales. Con el objetivo de avanzar en tecnología y reducir costos, la institución adquirió un nuevo equipo de Braquiterapia para ser utilizado con fuente de 60Co y aplicadores de materiales tales que posibilitaron la adquisición de imágenes por Tomografía Computada y Resonancia Magnética con el fin de introducir un método de planificación tridimensional (3D). Entre los diversos controles que se deben realizar a las partes involucradas, como puede ser la dosis, tiempos de exposición, planificación, etc., en la braquiterapia, el más importante es el que involucra todo el proceso de principio a fin. Para poder llevar a cabo este trabajo se requiere de un maniquí o “phantom” lo más similar posible a un paciente para reproducir las condiciones exactas. En nuestro país no hay desarrollo comercial de maniquí específico para braquiterapia y las empresas que ofrecen dichos dispositivos son extranjeras. En el presente trabajo se desarrolló el proceso de diseño, fabricación y prueba de un maniquí antropomórfico para el control de calidad de principio a fin (End to end, E2E) de un tratamiento completo de braquiterapia ginecológica HDR 3D. Una vez corroborado el buen funcionamiento del dispositivo, con el fin de asegurar una correcta entrega del tratamiento, se realizaron conjuntamente mediciones de QA (quality assurance) sobre la unidad HDR, la fuente radiactiva y su conjunto dosimétrico, el equipo de adquisición de imágenes, el Sistema de Planificación de Tratamientos (TPS), y, por último, sobre el procedimiento en general. Además, se implementó una nueva técnica de prueba dosimétrica mediante placas radio-crómicas EBT3 (nombre de modelo de las placas radiosensibles) que resultaron muy satisfactorias e implica un nuevo avance en control de calidad en lo que respecta al área pública del país. Así mismo permitió realizar una comparación con resultados de mediciones anteriores arrojando resultados muy favorables y de alto impacto para la nueva técnica. La incorporación de este nuevo dispositivo y las pruebas realizadas con él permitieron actualizar el Programa de Garantía de Calidad de la institución, y establecer una base para poder implementarlo en otros servicios de Braquiterapia ginecológica HDR guiada por imágenes 3D del país. Además, cumple la función de capacitación de residentes y el perfeccionamiento de las técnicas de braquiterapia ginecológica intracavitaria.

3D HDR (High dose rate) brachytherapy is a technique of localized high precision irradiation with minimal adverse effects, which, by using a millimetric radioactive source, allows treating lesions in different locations with a greater amount of radiation emitted per unit of time using a system of three-dimensional images and advanced planning techniques. The use of images for treatment planning has evolved from 2D to 3D, including computed tomography and magnetic resonance imaging. The Oncological Hospital of Córdoba carried out intracavitary gynecological HDR brachytherapy treatments for six consecutive years with a 192Ir source based on two-dimensional (2D) planning using orthogonal X-ray films. With the aim of advancing technology and reducing costs, the institution acquired a new brachytherapy equipment to be used with a 60Co source and applicators of such materials that enabled the acquisition of images by computed tomography and magnetic resonance imaging in order to introduce a three-dimensional (3D) planning method. Among the various controls that must be carried out on the involved parts, such as dose, exposure times, planning, etc., in brachytherapy, the most important is the one that involves the entire process from start to finish. To carry out this work, a mannequin or "phantom" is required that is as similar as possible to a patient to reproduce the exact conditions. In our country, there is no commercial development of a specific mannequin for brachytherapy, and the companies that offer such devices are foreign. In this work, the process of designing, manufacturing, and testing an anthropomorphic dummy for end-to-end (E2E) quality control of a complete 3D HDR gynecological brachytherapy treatment was developed. Once the proper functioning of the device was corroborated, in order to ensure a correct delivery of the treatment, QA (quality assurance) measurements were jointly performed on the HDR unit, the radioactive source and its dosimetric assembly, the imaging acquisition equipment, the Treatment Planning System (TPS), and finally on the procedure in general. In addition, a new dosimetric test technique was implemented using EBT3 radiochromic plates that were very satisfactory and represent a new advance in quality control in the public area of the country. It also allowed a comparison with previous measurement results, yielding very favorable and high-impact results for the new technique. The incorporation of this new device and the tests carried out with it allowed updating the institution's Quality Assurance Program and establishing a basis for implementing it in other services of 3D image-guided gynecological HDR brachytherapy in the country. Additionally, it serves as training for residents and the improvement of intracavitary gynecological brachytherapy techniques.