Radiocirugía

La radiocirugía es una cirugía que utiliza radiación , ^{[ 1 ]} es decir, la destrucción de áreas de tejido seleccionadas con precisión mediante radiación ionizante en lugar de la extirpación con bisturí. Al igual que otras formas de radioterapia , se utiliza habitualmente para tratar el cáncer . La radiocirugía fue definida originalmente por el neurocirujano sueco Lars Leksell como "una única fracción de alta dosis de radiación, dirigida estereotácticamente a una región intracraneal de interés". ^{[ 2 ]}

En la radiocirugía estereotáctica ( SRS ), el término « estereotáctica » se refiere a un sistema de coordenadas tridimensional que permite correlacionar con precisión un objetivo virtual, visible en las imágenes diagnósticas del paciente, con la posición real del objetivo en el paciente. La radiocirugía estereotáctica también puede denominarse radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáctica (SABR) cuando se utiliza fuera del sistema nervioso central (SNC). ^{[ 3 ]}

La radiocirugía estereotáctica fue desarrollada por primera vez en 1949 por el neurocirujano sueco Lars Leksell para tratar pequeñas lesiones en el cerebro que no eran susceptibles de cirugía convencional. El instrumento estereotáctico inicial que concibió utilizaba sondas y electrodos. ^{[ 4 ]} El primer intento de reemplazar los electrodos con radiación se realizó a principios de los años cincuenta, con rayos X. ^{[ 5 ]} El principio de este instrumento era alcanzar la lesión intracraneal con haces estrechos de radiación desde múltiples direcciones. Las trayectorias de los haces convergen en el volumen objetivo, administrando una dosis letal acumulada de radiación en ese lugar, al tiempo que se limita la dosis al tejido sano adyacente. Diez años después se habían logrado avances significativos, debido en gran medida a la contribución de los físicos Kurt Liden y Börje Larsson. ^{[ 6 ]} En ese momento, los haces de protones estereotácticos habían reemplazado a los rayos X. ^{[ 7 ]} El haz de partículas pesadas se presentó como un excelente sustituto del bisturí quirúrgico, pero el sincrociclotrón era demasiado tosco. Leksell procedió a desarrollar una herramienta práctica, compacta, precisa y sencilla que pudiera ser manejada por el propio cirujano. En 1968, esto dio como resultado el Gamma Knife, que se instaló en el Instituto Karolinska y consistía en varias fuentes radiactivas de cobalto-60 colocadas en una especie de casco con canales centrales para la irradiación con rayos gamma. ^{[ 8 ]} Este prototipo fue diseñado para producir lesiones de radiación en forma de hendidura para procedimientos neuroquirúrgicos funcionales para tratar el dolor, los trastornos del movimiento o los trastornos del comportamiento que no respondían al tratamiento convencional. El éxito de esta primera unidad llevó a la construcción de un segundo dispositivo, que contenía 179 fuentes de cobalto-60. Esta segunda unidad de Gamma Knife fue diseñada para producir lesiones esféricas para tratar tumores cerebrales y malformaciones arteriovenosas intracraneales (MAV). ^{[ 9 ]} En la década de 1980 se instalaron unidades adicionales, todas con 201 fuentes de cobalto-60. ^{[ 10 ]}

Paralelamente a estos avances, se diseñó un enfoque similar para un acelerador lineal de partículas o Linac. La instalación del primer acelerador lineal clínico de 4  MeV comenzó en junio de 1952 en la Unidad de Investigación Radioterapéutica del Consejo de Investigación Médica (MRC) en el Hospital Hammersmith , Londres. ^{[ 11 ]} El sistema se entregó para pruebas físicas y de otro tipo en febrero de 1953 y comenzó a tratar pacientes el 7 de septiembre de ese año. Mientras tanto, el trabajo en el Laboratorio de Microondas de Stanford condujo al desarrollo de un acelerador de 6 MeV, que se instaló en el Hospital de la Universidad de Stanford, California, en 1956. ^{[ 12 ]} Las unidades Linac se convirtieron rápidamente en dispositivos preferidos para la radioterapia fraccionada convencional , pero no fue hasta la década de 1980 que la radiocirugía Linac dedicada se convirtió en una realidad. En 1982, el neurocirujano español J. Barcia-Salorio comenzó a evaluar el papel de la radiocirugía con fotones generados por cobalto y luego por Linac para el tratamiento de MAV y epilepsia . ^{[ 13 ]} En 1984, Betti y Derechinsky describieron un sistema de radiocirugía basado en Linac. ^{[ 14 ]} Winston y Lutz avanzaron aún más en las tecnologías de prototipos de radiocirugía basados ​​en Linac al incorporar un dispositivo de posicionamiento estereotáctico mejorado y un método para medir la precisión de varios componentes. ^{[ 15 ]} Utilizando un Linac modificado, el primer paciente en los Estados Unidos fue tratado en el Hospital Brigham and Women's de Boston en febrero de 1986.

Las mejoras tecnológicas en imágenes médicas e informática han llevado a una mayor adopción clínica de la radiocirugía estereotáctica y han ampliado su alcance en el siglo XXI. ^{[ 16 ] [ 17 ]} La precisión y exactitud de localización que están implícitas en la palabra "estereotáctica" siguen siendo de suma importancia para las intervenciones radioquirúrgicas y se mejoran significativamente a través de tecnologías de guía por imágenes como el N-localizer ^{[ 18 ]} y el Sturm-Pastyr localizer ^{[ 19 ]} que fueron desarrollados originalmente para la cirugía estereotáctica .

En el siglo XXI, el concepto original de radiocirugía se amplió para incluir tratamientos que comprenden hasta cinco fracciones , y la radiocirugía estereotáctica se ha redefinido como una disciplina neuroquirúrgica distinta que utiliza radiación ionizante generada externamente para inactivar o erradicar objetivos definidos, típicamente en la cabeza o la columna vertebral, sin necesidad de una incisión quirúrgica. ^{[ 20 ]} Independientemente de las similitudes entre los conceptos de radiocirugía estereotáctica y radioterapia fraccionada, el mecanismo para lograr el tratamiento es sutilmente diferente, aunque se informa que ambas modalidades de tratamiento tienen resultados idénticos para ciertas indicaciones. ^{[ 21 ]} La radiocirugía estereotáctica tiene un mayor énfasis en administrar dosis altas y precisas a áreas pequeñas, para destruir el tejido objetivo mientras se preserva el tejido normal adyacente. El mismo principio se sigue en la radioterapia convencional, aunque es más probable que se utilicen tasas de dosis más bajas distribuidas en áreas más grandes (por ejemplo, como en los tratamientos VMAT ). La radioterapia fraccionada depende más en gran medida de la diferente radiosensibilidad del objetivo y el tejido normal circundante a la dosis de radiación acumulada total . ^{[ 20 ]} Históricamente, el campo de la radioterapia fraccionada evolucionó a partir del concepto original de radiocirugía estereotáctica tras el descubrimiento de los principios de la radiobiología : reparación, reordenamiento, repoblación y reoxigenación. ^{[ 22 ]} Hoy en día, ambas técnicas de tratamiento son complementarias, ya que los tumores que pueden ser resistentes a la radioterapia fraccionada pueden responder bien a la radiocirugía, y los tumores que son demasiado grandes o están demasiado cerca de órganos críticos para una radiocirugía segura pueden ser candidatos adecuados para la radioterapia fraccionada. ^{[ 21 ]}

Últimamente, tanto el Gamma Knife como los programas de radiocirugía Linac están disponibles comercialmente en todo el mundo. Si bien el Gamma Knife está dedicado a la radiocirugía, muchos Linacs están construidos para la radioterapia fraccionada convencional y requieren tecnología y experiencia adicionales para convertirse en herramientas dedicadas a la radiocirugía. No hay una diferencia clara en la eficacia entre estos diferentes enfoques. ^{[ 23 ] [ 24 ]} Los principales fabricantes, Varian y Elekta, ofrecen Linacs dedicados a la radiocirugía, así como máquinas diseñadas para el tratamiento convencional con capacidades de radiocirugía. Sistemas diseñados para complementar los Linacs convencionales con tecnología de conformación de haz, planificación del tratamiento y herramientas de guía por imágenes para proporcionar. ^{[ 25 ]} Un ejemplo de un Linac dedicado a la radiocirugía es el CyberKnife , un Linac compacto montado en un brazo robótico que se mueve alrededor del paciente e irradia el tumor desde un gran conjunto de posiciones fijas, imitando así el concepto del Gamma Knife.

El principio fundamental de la radiocirugía es la ionización selectiva del tejido mediante haces de radiación de alta energía. La ionización consiste en la producción de iones y radicales libres que dañan las células . Estos iones y radicales, que pueden formarse a partir del agua celular o de materiales biológicos, pueden causar daños irreparables al ADN, las proteínas y los lípidos, provocando la muerte celular. De esta forma, se lleva a cabo la inactivación biológica en el volumen de tejido a tratar, con un efecto destructivo preciso. La dosis de radiación se suele medir en grays (un gray (Gy) equivale a la absorción de un julio de energía por kilogramo de masa). Una unidad que intenta tener en cuenta tanto los diferentes órganos irradiados como el tipo de radiación es el sievert , una unidad que describe tanto la cantidad de energía depositada como la eficacia biológica.

Cuando se utiliza fuera del SNC, puede denominarse radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) o radioterapia ablativa estereotáctica (SABR). ^{[ 3 ]}

La radiocirugía es realizada por un equipo multidisciplinario de neurocirujanos , radiooncólogos y físicos médicos para operar y mantener instrumentos altamente sofisticados, precisos y complejos, como aceleradores lineales médicos, la unidad Gamma Knife y la unidad Cyberknife. La irradiación de alta precisión de las zonas objetivo del cerebro y la columna vertebral se planifica utilizando información de imágenes médicas obtenidas mediante tomografía computarizada , resonancia magnética y angiografía .

La radiocirugía está indicada principalmente para el tratamiento de tumores, lesiones vasculares y trastornos funcionales. Es fundamental aplicar un criterio clínico riguroso a esta técnica, considerando el tipo de lesión, la patología (si está disponible), el tamaño, la localización, la edad y el estado de salud general del paciente. Las contraindicaciones generales para la radiocirugía incluyen lesiones de tamaño excesivo o lesiones demasiado numerosas para un tratamiento práctico. Los pacientes pueden ser tratados de forma ambulatoria en un plazo de uno a cinco días . En comparación, la estancia hospitalaria promedio para una craneotomía (neurocirugía convencional, que requiere la apertura del cráneo) es de aproximadamente 15 días. El resultado de la radiocirugía puede no ser evidente hasta meses después del tratamiento. Dado que la radiocirugía no elimina el tumor, sino que lo inactiva biológicamente, la ausencia de crecimiento de la lesión se considera normalmente un éxito del tratamiento. Las indicaciones generales para la radiocirugía incluyen muchos tipos de tumores cerebrales, como neuromas acústicos , germinomas , meningiomas , metástasis , neuralgia del trigémino , malformaciones arteriovenosas y tumores de la base del cráneo, entre otros.

La radiocirugía estereotáctica de las metástasis espinales es eficaz para controlar el dolor hasta en el 90 % de los casos y garantiza la estabilidad de los tumores en la evaluación por imágenes en el 95 % de los casos, siendo más eficaz para las metástasis espinales que afectan a uno o dos segmentos. Por otro lado, la radioterapia externa convencional es más adecuada para la afectación espinal múltiple. ^{[ 26 ]}

La radiocirugía estereotáctica ( SRS) puede administrarse sola o en combinación con otras terapias. Para las metástasis cerebrales, estas opciones de tratamiento incluyen la radioterapia de cerebro completo (WBRT), la cirugía y las terapias sistémicas. Sin embargo, una revisión sistemática reciente no encontró diferencias en los efectos sobre la supervivencia general o las muertes por metástasis cerebrales al comparar el tratamiento con SRS sola con el tratamiento con SRS más WBRT o WBRT sola. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

La radioterapia estereotáctica se está extendiendo a otras lesiones, incluyendo el cáncer de hígado, el cáncer de pulmón, el cáncer de páncreas, etc.

El New York Times informó en diciembre de 2010 que se habían producido sobredosis de radiación con el método de radiocirugía con acelerador lineal, debido en gran parte a las medidas de seguridad inadecuadas en los equipos adaptados para la radiocirugía estereotáctica. ^{[ 29 ]} En los EE. UU., la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) regula estos dispositivos, mientras que el Gamma Knife está regulado por la Comisión Reguladora Nuclear .

Esto demuestra que la inmunoterapia puede ser útil para el tratamiento de la necrosis por radiación tras la radioterapia estereotáctica. ^{[ 30 ]}

La selección del tipo de radiación y el dispositivo adecuados depende de muchos factores, como el tipo de lesión, su tamaño y su ubicación con respecto a estructuras críticas. Los datos sugieren que se pueden obtener resultados clínicos similares con todas las técnicas empleadas. Más importantes que el dispositivo utilizado son las indicaciones del tratamiento, la dosis total administrada, el esquema de fraccionamiento y la conformidad del plan de tratamiento.

El bisturí gamma (también conocido como bisturí gamma Leksell) se utiliza para tratar tumores cerebrales mediante la administración de radioterapia gamma de alta intensidad, concentrando la radiación en un volumen reducido. Este dispositivo fue inventado en 1967 en el Instituto Karolinska de Estocolmo , Suecia, por Lars Leksell , el neurocirujano de origen rumano Ladislau Steiner y el radiobiólogo Börje Larsson, de la Universidad de Uppsala , Suecia.

Un Gamma Knife suele contener 201 fuentes de cobalto-60 de aproximadamente 30  curies cada una (1,1  TBq ), dispuestas en una matriz hemisférica dentro de un blindaje reforzado . El dispositivo dirige la radiación gamma hacia un punto específico del cerebro del paciente. Este lleva un casco especializado fijado quirúrgicamente al cráneo, de modo que el tumor cerebral permanece fijo en el punto de irradiación. De esta forma, se aplica una dosis ablativa de radiación al tumor en una sola sesión de tratamiento, mientras que los tejidos cerebrales circundantes se ven relativamente protegidos.

La radiocirugía con bisturí gamma, al igual que otras técnicas de radiocirugía, utiliza dosis de radiación para destruir las células cancerosas y reducir el tamaño de los tumores, administrándolas con precisión para evitar dañar el tejido cerebral sano. Esta técnica permite enfocar con exactitud múltiples haces de radiación gamma en uno o más tumores. Cada haz individual tiene una intensidad relativamente baja, por lo que la radiación tiene poco efecto sobre el tejido cerebral circundante y se concentra únicamente en el tumor.

La radiocirugía Gamma Knife ha demostrado ser eficaz para pacientes con tumores cerebrales benignos o malignos de hasta 4 cm (1,6 pulgadas) de tamaño, malformaciones vasculares como la malformación arteriovenosa (MAV), dolor y otros problemas funcionales. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} Para el tratamiento de la neuralgia del trigémino, el procedimiento puede utilizarse repetidamente en los pacientes.

Las complicaciones agudas tras la radiocirugía con Gamma Knife son raras, ^{[ 35 ]} y están relacionadas con la afección que se está tratando. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

Un acelerador lineal (linac) produce rayos X mediante el impacto de electrones acelerados que chocan contra un blanco de alto número atómico (z) , generalmente tungsteno. Este proceso también se conoce como "radioterapia" o "fototerapia". El cabezal emisor, o " gantry ", gira mecánicamente alrededor del paciente en un círculo completo o parcial. La mesa donde yace el paciente, la "cabina", también se puede mover en pequeños pasos lineales o angulares. La combinación de los movimientos del gantry y de la camilla permite la planificación computarizada del volumen de tejido que se va a irradiar. Los dispositivos con una alta energía de 6 MeV se utilizan comúnmente para el tratamiento del cerebro, debido a la profundidad del blanco. El diámetro del haz de energía que sale del cabezal emisor se puede ajustar al tamaño de la lesión mediante colimadores . Pueden ser orificios intercambiables con diferentes diámetros, que suelen variar de 5 a 40 mm en pasos de 5 mm, o colimadores multilámina, que consisten en varias láminas metálicas que se pueden mover dinámicamente durante el tratamiento para adaptar el haz de radiación a la masa que se va a ablacionar. En 2017, los aceleradores lineales eran capaces de lograr geometrías de haz extremadamente estrechas, como de 0,15 a 0,3 mm. Por lo tanto, se pueden utilizar para varios tipos de cirugías que hasta ahora se realizaban mediante cirugía abierta o endoscópica, como la neuralgia del trigémino. Los datos de seguimiento a largo plazo han demostrado que es tan eficaz como la ablación por radiofrecuencia, pero inferior a la cirugía en la prevención de la recurrencia del dolor.

Los primeros sistemas de este tipo fueron desarrollados por John R. Adler , profesor de neurocirugía y radioterapia oncológica en la Universidad de Stanford , y por Russell y Peter Schonberg en Schonberg Research, y se comercializaron bajo la marca CyberKnife.

Los protones también se pueden usar en radiocirugía en un procedimiento llamado terapia con haz de protones (PBT) o terapia de protones . Los protones se extraen de materiales donantes de protones mediante un sincrotrón o ciclotrón médico y se aceleran en sucesivos tránsitos a través de un conducto o cavidad circular al vacío, utilizando potentes imanes para dar forma a su trayectoria, hasta que alcanzan la energía necesaria para atravesar un cuerpo humano, generalmente unos 200 MeV. Luego se liberan hacia la región del cuerpo del paciente que se va a tratar, el objetivo de irradiación. En algunas máquinas, que administran protones de una energía específica, se interpone una máscara de plástico hecha a medida entre la fuente del haz y el paciente para ajustar la energía del haz y proporcionar el grado de penetración adecuado. El fenómeno del pico de Bragg de los protones eyectados confiere a la terapia de protones ventajas sobre otras formas de radiación, ya que la mayor parte de la energía del protón se deposita dentro de una distancia limitada, por lo que el tejido más allá de este rango (y en cierta medida también el tejido dentro de este rango) se salva de los efectos de la radiación. Esta propiedad de los protones, denominada « efecto de carga de profundidad » por analogía con las armas explosivas utilizadas en la guerra antisubmarina, permite crear distribuciones de dosis uniformes alrededor de objetivos incluso con formas muy irregulares, y administrar dosis más altas a objetivos rodeados o protegidos por estructuras sensibles a la radiación, como el quiasma óptico o el tronco encefálico. El desarrollo de técnicas de «modulación de intensidad» permitió alcanzar uniformidades similares mediante radiocirugía con acelerador lineal.

En 2013 no existía evidencia de que la terapia con haz de protones fuera mejor que otros tipos de tratamiento en la mayoría de los casos, salvo en un pequeño número de cánceres pediátricos poco frecuentes. Los críticos, en respuesta al creciente número de instalaciones de terapia con haz de protones muy costosas, hablaron de una " carrera armamentística médica " y de "medicina descabellada y políticas públicas insostenibles". ^{[ 38 ]}

• Treating Tumors that Move with Respiration Book on Radiosurgery to moving targets (July 2007)
• Shaped Beam Radiosurgery Book on LINAC-based radiosurgery using multileaf collimation (March 2011)