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04/12/23 1
Radiazioni ionizzanti utilizzate in Radioterapia
Radiazioni direttamente ionizzanti– elettroni veloci– protoni– deutoni...
Radiazioni indirettamente ionizzanti– fotoni (X e gamma)– Neutroni
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Apparecchi per radioterapiacon fasci esterni
Roentgenterapia (<300 kV) Plesioterapia (10 - 80 kV) Telecobalto (1.25 MeV) Acceleratore lineare (3 - 25 MV) (Telecesio) (0.662 MeV) (Betatrone) (4 - 52 MV) [Ciclotrone] ( GeV)
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BETATRONE
31 MeV
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Acceleratore lineare
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Acceleratore Lineare
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Curve di assorbimento in profondità per vari tipi di fotoni
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Curve di assorbimento in profondità per vari tipi di fotoni e profondità nassimo dose (build-up)
kV
137 Cs
60 Co
2-4 MV
6 MV 22 MV
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Curve di assorbimento in profondità per particelle (elettroni veloci e deutoni)
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Curve di isodose per:
- fotoni di 200 kV
- fotoni del 60 Co,
- fotoni di 22 MeV
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Curve di isodose
modificate con filtro a cuneo
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Curve di isodose modificate per
incidenza obliqua
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Schema di acceleratore lineare con lettino
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Schema di telecobalto
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Isotopi per brachiterapia
226Ra 192 Ir
137 Cs
125 I 60 Co
90 Sr - 90 Y
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Unità di misura delle radiazioni ionizzanti Dose di esposizione in aria
Roentgen internazionale (R)KERMA in aria (GY)
Unità di dose assorbita:Gray (Gy): 1 Gy = 100 rad = 1 J/ Kg
Unità di materiale radioattivoCurie (Ci): 1 Ci= attività di 1 g di Ra226
Becquerel (Bq) : 1 Bq = 1 dis/s1 Ci = 3.7x 10 10 dis/s
Trasferimento lineare di energia (LET) (KeV/µm) Efficacia biologica relativa (RBE)
Sievert (Sv): Sv= Gy x Q (Q=fattore qualità)
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Fondamenti radiobiologici
Bersaglio del danno da radiazioni Radiosensibilità
– Tipo cellulare– attività mitotica– ciclo cellulare
Riparazione del danno
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Curve dose-effetto A: esponenziale B: esp. con spalla
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Tasso di sopravvivenza dopo irradiazione (SF) (1)
Modello esponenziale:
SF = eSF: frazione sopravvivente
d: dose assorbita
D0: dose che riduce la sopravvivenza al 37% (e –1)
–d / D0
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Curve dose-effetto: modello lineare-quadratico
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Tasso di sopravvivenza dopo irradiazione (SF) (2)
Modello lineare-quadratico:
SF = e
SF: frazione sopravvivente
: fattore per effetto lineare (singolo colpo)
: fattore per effetto quadratico
–( d + d 2)
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Scala di radiosensibilità(Ellinger)
– Linfociti– Eritroblasti, granulociti...– Mieloblasti– Cripte intestinali, cute...– Endoteli vasali– Connettivi– Tubuli renali– Cellule ossee, nervose, muscolari
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Aberrazioni cromosomiche in rapporto con la fase del ciclo mitotico della cellula irradiata
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Atassia teleangectasica: curve dose-effetto relative a soggetti normali e malati (fibroblasti)
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Fattori che modificano la risposta
Fattori fisici– Dose– Intensità di dose– Modalità di somministrazione– Qualità della radiazione– (Ipertermia)
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Curve sopravvivenza di 4 diverse linee cellulari, irradiate a diversa intensità di dose (brachiterapia)
150 cGy/min 1,6 cGy/min
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Effetto diretto ed indiretto su DNA
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Fattori che modificano la risposta
Fattori chimici– Ossigeno
– Radioprotettori
– Radiosensibilizzanti
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Curve dose effetto per cellule ossigenate ed ipossiche (OER)
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Radiosensibilizzazione con misonidazolo di cellule ipossiche
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Ossigenazione dei tessuti ed effetto della irradiazione
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Curve sopravvivenza per radiazioni di vario LET (cellule di rene umano)
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Fattori che modificano la risposta
Fattori biologici– Attività proliferativa
– Differenziazione
– Fase del ciclo cellulare
– Meccanismi di riparazione
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Indicazioni della Radioterapia oncologica
In rapporto a– Radiosensibilità– Radiocurabilità
Finalità :– radicale o curativa– precauzionale– palliativa– sintomatica
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Dosi da somministrare
In rapporto a:– tipo istologico– estensione del processo– presenza di organi critici– tolleranza dei tessuti
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Frazionamento della dose
Frazionamento convenzionale Frazionamento multiplo giornaliero
– frazionamento accelerato
– iperfrazionamento Dose unica Trattamento continuo (brachiterapia)
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Associazione radio-chirurgica
Radioterapia:– preoperatoria
– post-opeatoria
– intraoperatoria
– “sandwich”
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Associazione radio-chemioterapica
Indipendenza degli effetti tossici Incremento dell’effetto terapeutico Sincronizzazione cellulare Reclutamento e ripopolamento Riduzione del volume tumorale
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Radio-chemioterapia Cronologia
Sequenziale Concomitante
Alternante
Importanza del Cisplatino
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Tecniche di trattamentoFasci esterni
Determinazione del volume bersaglio Individuazione degli organi critici
Scelta di dosi e frazionamento
Pianificazione del trattamento
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Tecniche di irradiazioneFasci esterni
Campi fissi:– un campo diretto– due campi contrapposti– campi convergenti con cuneo– campi tangenziali– campi multipli– campi sagomati– Trattamenti conformazionali
Tecniche cinetiche Tecniche stereotassiche
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Curieterapia
Endocavitaria Di contatto Interstiziale Endoluminale Problemi di radioprotezione
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Curieterapia: indicazioni
Trattamenti esclusivi, integrati, palliativi Principali applicazioni cliniche:
– Cute e parti molli, cavo orale, orofaringe– Mammella– Ginecologia– Retto, prostata – Encefalo– Altre (trachea, bronchi, polmone, vie biliari..)
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Indicazioni principalidella radioterapia oncologica
Carcinomi cutanei Tumori del capo e collo Carcinoma mammario Linfomi Tumori del SNC Neoplasie ginecologiche Carcinoma del retto-sigma Terapie palliative (scheletro, encefalo, .....)
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Radioterapia non-oncologica(1)
Meccanismi d’azione non chiariti
Possono essere implicati:– Effetto chimico
(ionizzazione, pH, radicali);
– Effetto selettivo sui linfociti T
– Mediatori cellulari
Vengono utilizzate basse dosi (centinaia di cGy)
Maggiore frazionamento Indicazione solo se non vi
sono alternative Indicazioni varie (flogosi
e non)
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Radioterapia non-oncologica(2)
Paronichia Psoriasi Herpes zoster Siringomielia Induratio penis
plastica
Angiomi cavernosi Cheratiti ... Periartrite s.o. Spondilite
anchilopoietica Cheloidi Malattie autoimmuni
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Danni da radiazioni
Effetti graduati e stocastici Reazioni acute Reazioni tardive Frequenza del danno in funzione di:
– Radiosensibilità individuale– Dose totale e frazionamento
Manifestazioni a carico dei vari distretti
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DANNI SOMATICIDA RADIOTERAPIA
Effetti graduati e stocastici (statistici) Reazioni acute.
– In genere reversibili, sono tipiche dei tessuti a rapido rinnovamento (cute, mucose, midollo emopoietico). Se la reazione è molto intensa in corso di terapia, questa va sospesa.
Danni tardivi. – Sono tipici dei tessuti a lento rinnovamento, di per sé poco
sensibili, per lesione vascolare e connettivale.
Reazioni acute e danni tardivi sono in rapporto con dose e frazionamento (curve di isoeffetto)
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DANNI DA RADIOTERAPIACUTE E SOTTOCUTE
Prevedibili con le “curve di Strandqvist” Reazioni acute.
– Eritema, epidermolisi secca, caduta temporanea dei peli, epidermolisi umida, depilazione definitiva, lesioni degli annessi.
– Sono tipiche dei trattamenti con basse energie (massimo della dose in superficie). Con alte energie sono dovute a contaminazione elettronica del fascio. In genere riparano in 4-6 settimane.
Danni tardivi. – Discromia sclerosi, teleangectasie, radionecrosi acuta e
tardiva. Cancerizzazione
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DANNI DA RADIOTERAPIAMUCOSA ORALE E FARINGE
Reazioni acute. Disepitelizzazione, essudazione, complicanze infettive,
edema della sottomucosa. In genere regrediscono. Se la dose è stata eccessiva possono
essere irreversibili. Danni tardivi.
Atrofia della mucosa, sclerosi e retrazione della sottomucosa, atrofia delle ghiandole salivari con xerostomia.
La riduzione della saliva ed il suo pH acido favoriscono una tipica “carie rampante da radiazioni” che interessa il colletto dei denti.
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DANNI DA RADIOTERAPIATUBO DIGERENTE
Reazioni acute. Iperemia, disepitelizzazione, essudazione, che interessano la
mucosa del segmento irradiato (esofago per trattamenti del torace; stomaco, tenue e crasso per terapia sull’addome)
La sintomatologia (disfagia, dispepsia, diarrea, proctite) dipende dal tratto interessato e può comparire in corso o alla fine del trattamento.
La terapia è sintomatica.
Danni tardivi. Atrofia della mucosa, fibrosi, stenosi, perforazioni, necrosi.
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DANNI DA RADIOTERAPIAPOLMONE E PLEURA
Reazioni acute. Il polmone è sensibile. Congestione, edema bronchiale e settale, essudazione
alveolare causano il quadro tipico di “polmonite attinica”, che all’esame RX del torace ripete la forma del campo di RT.
Alte dosi di bleomicina possono essere concausa. Sintomatologia: Febbre, tosse, dispnea. La terapia: corticosteroidi, antibiotici.
Danni tardivi. Fibrosi polmonare, mediastinica, pleurica.
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DANNI DA RADIOTERAPIACUORE E PERICARDIO
Reazioni acute. Pericardite essudativa e costrittiva, alterazioni fibro-ialine
del miocardio, lesioni endoteliali. Le lesioni possono essere dovuta in parte all’uso
contemporaneo di farmaci cardiotossici (adriamicina) Sintomatologia: causata dalla pericardite. La terapia: corticosteroidi e sintomatici.
Danni tardivi. Pericardite costrittiva, miocardiosclerosi, cardiopatia
dilatativa.
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DANNI DA RADIOTERAPIASCHELETRO
La dose assorbita dallo scheletro dipende dall’energia del fascio utilizzato (kV)
Si considerano solo danni tardivi. Adulti: Osteoporosi, necrosi ossea, fratture patologiche,
infezioni secondarie. Le lesioni sono conseguenza del danno vascolare.
Età pediatrica: Alterato sviluppo di parti scheletriche e strutture articolari, in rapporto con dose assorbita, sede trattata, evoluzione scheletrica. In genere si osserva ipoplasia (cranio, rachide, torace, bacino, arti). Possibile induzione di tumori (sarcomi).
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DANNI DA RADIOTERAPIASISTEMA EMO-LINFOPOIETICO
I tessuti emo-linfopoietici sono tra i più sensibili alle radiazioni ionizzanti
Reazioni acute. Leucopenia, piastrinopenia, anemia, in rapporto con
l’entità del volume irradiato e la sede anatomica. Possono comparire complicanze settiche ed emorragie. In genere si ha normalizzazione, ma campi molto estesi e dosi elevate possono dare aplasia midollare.
Danni tardivi. Può residuare leucopenia e piastrinopenia. Possibile
evoluzione leucemica.
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DANNI DA RADIOTERAPIARENE E VESCICA
Reazioni acute. Il rene presenta elevata sensibilità alla irradiazione. Si può
osservare “nefrite acuta da radiazioni” per alterazioni flogistiche, degenerative e necrotiche di glomeruli, tubuli e vasi. La vescica è sede di cistite acuta per trattamenti ginecologici.
Danni tardivi. Nefrite cronica, per sclerosi e fibrosi, in rapporto a dose e
quantità di parenchima irradiato. Può comparire ipertensione.
Nella vescica si possono osservare cistite cronica, sclerosi vescicale e fistole.
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DANNI DA RADIOTERAPIASISTEMA NERVOSO CENTRALE
Reazioni acute. L’edema cerebrale è sempre da prevedersi nella
irradiazione dell’encefalo. Si previene e si tratta con alte dosi di corticosteroidi (desametazone).
Reazioni analoghe si osservano per il midollo spinale, in rapporto con l’estensione e la dose.
Danni tardivi. Demielinizzazione, necrosi, mielite trasversa. I danni tardivi sono in gran parte dovuti alla
alterazione dei vasi