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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