PLANIRANJE ZRAENJA U BRAHITERAPIJI UVODBrahiterapija je tehnika radioterapije kod koje se izvor (radioaktivni izotop) dovodi u neposredan kontakt sa tkivom koje treba zraiti. Ime joj potjee od grke rjei brahi to znai kratak, stoga to se radi o zraenju na kratkoj distanci izmeu izvora zraenja i tumora koji se zrai, a koja je u rasponu 0.5 do 5 cm maksimalno. Zbog kratke distance, doza opada veoma brzo radi inverznog kvadratnog zakona, pa okolna normalna tkiva primaju veoma malu dozu u odnosu na sami tumor. Tako na pr. kada se 65 Gy daje na 0.5 cm udaljenosti od izvora, doza na 2 cm distance iznosi samo 4.06 Gy! Ove fizike karakteristike brahiterapije imaju i radiobioloke prednosti. Duina zraenja u brahiterapiji zavisi o brzini doze, tj koliine zraenja koje odreeni izvor isporuuje u jedinici vremena. Prema brzini doze brahiterapija se dijeli u tri grupe:

Low Dose Rate LDR (Brahiterapija niske brzine doze) isporuena doza zraenja je40 do 200 cGy/h (0.4 to 2 Gy/h), a tretman traje 24 do 144 sata, koje pacijent provodi u tretmanskoj prostoriji. Iako je doza niska, kontinuirano djelovanja onemoguava repopulaciiju tumorskih stanica, uz zatitu okolnih normalnih tkiva. Historijski, brahiterapija LDR je utemeljena sa izvorima Ra-226 i koritena je kao endokavitarna terapija do unazad 2-3 decenije, a potom zamijenjena sa drugim izotopima-Co-60, I1-192 i Cs-137. Medium Dose Rate (MDR)- Brahiterapija srednje brzine doze: isporuena doza 2 do 12 Gy/h. Koristi se kod izvora Cs-137 u endokavitarnoj terapiji. Kada se koriste izvori MDR, umjesto LDR, pri proraunu potrebna je korekcija doze za -15%. Kao izvori koristi se Cs-137. High Dose Rate (HDR)- Brahiterapija velike brzine doze isporuuje doze vee od 12 Gy/h tj vee od 200 cGy/min. Moderna oprema za remote afterloading HDR brahiterapiju isporuuje doze i do 0.12 Gy/ sec na distanci od 1 cm, to znai zavretak tretmana za nekoliko minuta. Ova terapija se obavlja u adekvatno zatienim prostorijama, omoguujui ambulantni tretman pacijenata. HDR brahiterapija treba biti frakcionirana u nekoliko pojedinanih seansi kako bi se izbjegla oteenja okolnih zdravih tkiva. HDR brahiterapija razvila se najpre upotrebom Co-60, a potom Ir-192.

Za HDR BT potrebna je zatita prostora ekvivalentna onoj za 60Co.Pulse Dose Rate (PDR)-Pulsna brahiterapija je nova tehnologija BT koja primjenjuje kontinuitet LDR BT i naina aplikacije kod HDR BT. Mali takasti izvor (Ir-192) pomjera se korak po korak du apliciranog katetera (tako imitirajui linearni izvor potrebne duine) koristei prednosti HDR kompjuterski kontrolirane aferloading tehnologije. Zavisno o vremenu zadravanja stepujueg (pulzirajueg) izvora u aplikatoru postie se optimizacija doze poput one kod LDR, ukljuujui i zatitu od zraenja, jer se izmeu seansi izvor povlai u sef to omoguava njegu pacijenta, proraun, korekcije itd. Stepujui izvor od 1Ci isporuuje homogenu dozu u radiusu 20 mm oko izvora unutar svoga puta kroz aplikator u tkivu. S poetka, puls isporuuje oko 0.6 Gy po 10 minutnoj ekspoziciji svakog sata. Zbog brze dezintegracije izotopa (za Ir-192 poluivot je 74 dana), kompjuterski program

automatski uraunava aktivitet izvora kod prorauna doze, odnosno, produava se vrijeme perioda pulziranja izvora prema njegovoj dezintegraciji. Ukratko, brahiterapija prema brzini doze prikazana je na sljedeoj tablici: LDR 40-200 cGy/h (0.4 do 2 Gy/h) (tretman 24-144 h) HDR >200 cGy/min (12 Gy/h) MDR izmeu LDR i HDR (> 2 Gy/h - < 12 Gy/h Ultra low- dose rate za permanentne implantate (0.01 do 0.30 Gy/h ( zrnca 125 I,103

Pd)

(International Commission on Radiation Units and Measurements (1985) Dose and volume specification for reporting intracavitary therapy in gynecology, vol. 38. International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, MD) Prednosti brahiterapije su dakle mogunosti isporuke visoke doze zraenja na tumor uz istovremenu veu potedu okolnih zdravih tkiva radi brzog pada doze sa udaljenou od izvora. Takoer, bioloki efekat je vei radi kontinuiranog zraenja. Druga prednost je tana lokalnizacija tumora (ciljnog volumena) i imobilizacija koja otklanja probleme pomjeranja organa i greaka pri namjetanju pacijenta (set-up greke). Nedostaci su to je brahiterapija operativna metoda koja zahtjeva vjetinu terapeuta da doe do tumora (da aplicira izvore), gotovo uvijek neku vrstu anestezije (lokalne ili ope), te adekvatnu zatitu osoblja, pacijenta i ostalih. Brahiterapija se uvijek preporuuje kad je potrebno zraiti lokalizirane tumore malog volumena uz to bolju zatitu zdravih tkiva. Ne preporuuje se kod tumora koji infiltriraju kost, kod tumora ije su margine nejasne i koji su praeni infekcijom. Brahiterapija se koristi kao radikalni samostalni tretman ili u kombinaciji sa eksternalnom radioterapijom (EBRT-external beam radiation therapy).Najee koriteni izotopi u brahiterapiji: Radium (Ra-226): Prvi koriteni prirodni izotop u radioterapiji. Vrijeme poluraspada je 1620 godina. Energija zraka 0.8 MV. Koristi se u obliku igala (za mulae) i tuba za intrakavitarnu BT. Pripada LDR BT. U veini centara u svijetu izbaen je iz upotrebe radi tekoa sa zatitom, a zamijenjen drugim izvorima u fter loading tehnici. Sva iskustva u brahiterapiji ginekolokog karcinoma steena su sa radiumom, a novi izvori i tehnike su komparirane s njim. Iridium (Ir-192) ,je vjetaki izotop dobijen aktivacijom Ir-191. Veijeme poluraspada je 74 dana, a energija zraka 0.38 MV. Koristi se u obliku ica, legure

iridija i platine koja slui za apsorpciju zraenja. Koristi se u intersticijalnoj i

endokavitarnoj BT izvorima LDR, HDR i PDR Kobalt 60 (Co-60)-vjetaki radioizotop dobijen u nuklearnom reaktoru iz Co-59. Vrijeme poluivota je 5,26 godina. Pri dezintegraciji emituje 2 zraka energije 1.17 i 1.33 MV. U BT se koristi u obliku ice inkapsulirane u kouljicu od platine, iridija i elika za endokavitarno HDR zraenje. Danas se rjee koristi. Cezium (Cs-137) vjetaki dobijen radionuklid fisijom urana 235 u nuklearnom reaktoru. Koristio se ranije i u teleterapiji, ali je zbog niske energije zraka , 0.66 MV, sada u upotrebi u BT. Ekonomian je radi poluivota od 30 godina. U intrakavitarnoj terapiji koristi HDR izvori se u obliku zrnaca-peleta koji se prema potrebnoj duini izvora povlae iz sefa i formiraju tretmanski voz. U intersticijalnoj LDR BT izvori su smjeteni u tanke katetere razliitih duina koji se afterloding tehnikom dopremaju iz kontejnera u aplicirane krute nosae-uplje igle sa zatvorenim vrhom. Intersticijalna BT sa ceziumom daje odline rezultate lokalne kontrole i estetskog efekta kod radioterapije dojke nakon potednog zahvata. Jod 125 (I-125)- gama emiter energije 0.028 MV, sa vremenom poluraspada 60 dana. Koristi se u obliku zrnaca za permanentnu implantaciju kod tumora koji su nepristupani i zahtijevaju hirurki pristup laparotomijom ili torakotomijom kao tumori pankreasa, plua. Paladium 103 (Pd-103) gma emiter energije 0.027 MV. Vrijeme poluraspada mu je 17 dana pa je stoga podobniji od I-125 za permanentnu intersticijalnu BT. Stroncium (Sr-90)- koristi se kao HDR izvor u obliku plaka za zraenje povrnih tumora konjunktive. Vrijeme poluraspada je 29 dana, energija zraka 0.546 MeV. Ittrium (Yt-90)0.93 MeV -mean 64.0 hours Izotopi koji se koriste u brahiterapiji:Izvor Energija MV Oblik Poluivot Dose rate

Najee Indikacije

Radium-226 Cesium-137 Cobalt-60 Iridium-192

Tube,igle Pelete, igle Tube,pelete ice,pelete

LDR

2.450.8 MeV

1.620 god 30 god 5 god 74 dana

Ginekol.cancerHistorijski znaaj

LDR,MDR 0.662 HDR LDR,HDR 1.17 i 1.33 0.38

Ginekol.,urogenitalniDojka, ostalo

Ginekoloki endokavitar.LDR intersticij., endovaskul.u kardiologiji HDR Ginekol.

Iod-125 Iod-131Stroncium-90

Zrnca Zrnca Oni plak

LDR LDR HDR

0.028 MV 0.61 MeV 0.36 MV0.546 MeV

60 dana 8 dana 29 dana

Permanentna intersticijal. Permanent. Tumori konjunktive

Nain izvoenja brahiterapije Do 1960-ih radiaktivni izvori (u obliku igala ili aplikatora za intrakavitarnu terapiju) implantirali su se direktno. Pri tome je izloenost zraenju osoblja koje rukuje izvorima i njeguje apliciranog pacijenta bila velika, a mogunost zatite mala radi visoke energije zranih snopova. Sa uvoenjem afterloading tehnike (naknadnog ulaganja izvora u ve aplicirane nosae-aplikatore, ekspozicija zraenju je znatno reducirana. Najpre se radilo o manuelnom afterloading-u, a potom su konstruisane maine koje su iz sefa automatski (putem komprimiranog zraka) dopremale izvore u aplikatore- remote afterloading tehnika. Danas se je sa ovom tehnikom ekspozicija osoblja maksimalno reducirana ili eliminirana. Brahiterapija se inae izvodi na nekoliko naina, a izvori i aplikatori su konstruisani da na najbolji nain omogue ove tehnike: Povrinska brahiterapija: Radioaktivni izvori se stavljaju na kou kod povrinskih malignih lezija i to pomou mulaa-mase poput one koja se koristi u stomatologiji za uzimanje otisaka zubala. Ranije se uglavnom koristio Ra-226 u obliku igala, danas se ova tehnika rijetko koristi i zamijenjena je elektronima linearnog akceleratora. Intersticijalna brahiterapija : Izvori zraenja se impalntiraju u tkivo direktno putem rigidnih zatvorenih nosaa-igala ili fleksibilnih katetera. Implantacija ovih nosaa vri se hirurkim putem-intraoperativno ili naknadno postoperativno (sl. 1 i 2) . Nakon njihovog plasiranja, izvori se unose naknadno manuelno (manulni afterloading), ili danas najee tele dirigovanim dopremanjem izvora iz zatitnih kontejnera (remote after loading), to obezbjeuje punu zatiu osoblja koje provodi ovu tehniku.

Intersticijalna brahiterapija tumora dojke -fleksibilni kateteri

Intersticijalna brahiterapija tumora dojke -rigidne igle

Kao izvori zraenja ranije se koristio radium- Ra-226, a danas Ir-192 i Cs-137, u obliku ica ili zrnaca. Intersticijalna brahiterapija se obino koristi kod tumora dojke, prostate, rodnice, anusa, vrata. Intrakavitarna brahiterapija provodi se tako to se radioaktivni izvori putem raznih kateteraaplikatora unose u tjelesne upljine i tako dovode u neposredni kontakt sa oboljelim organomtumorom. Ova tehnika se najee koristi kod zraenja karcinoma grlia i tijela meterice, gdje je nazamjenljiva drugim ehnikama RT, rodnice, bronha, jednjaka, anusa. Intrakavitarna brahiterapija obino se kombinuje sa teleterapijom (sl.3)

DOZIMETRIJA Distribucija doze oko radioaktivnih izvora ovisi o fizikalnim svojstvima izotopa,ukljuujui vrstu kapsule u kojoj je smjeten, kao i aktivitet izvora i inverzni kvadratni zakon. Na distanci veoj od trostruke duine izvora, inverzni kvadratni zakon ima praktinu primjenu. Na kraoj distanci od izvora dozimetrija je kompleksnija.

Selekcija radioaktivnog materijalaDa bi se pokrile sve indikacije za brahiterapiju, trebaju biti pristupani radioizotopi. razliiti

Prednosti LDR remote afterloading kontrole su:

Izloenost zraenju osoblja je virtualno eliminisana, Bolja kontrola izodozne distribucije, Mala mogunost da se izvori ostave na pogreno mjesto ili izgube, Mala priprema izvora za rad, Medicinsko osoblje se ne pouruje; nema straha od izlaganja zraenju dok njeguju pacijenta, Postavljanje izvora u aplikator, njihovo povlaenje u kontejner i evidentiranje je automatsko

Nakon to se prazni aplikatori plasiraju u pacijenta, izvori se pneumatski dovode iz kontejnera upljim cijevima-kanalima spojenim sa aplikatorima aktiviranjem sa udaljenosti. Sistem sortiranja i transporta (tretmanski voz) odabire tano planirane izvore. Sigurnosti mehanizam provjere korektne konekcije aplikatora i pozicije izvora je integralna komponenta sistema. Takoer se automatski biljei i formira hard kopija cijele procedure tretmana. Oprema omoguava izvoenje brahiterapije za mnogobrojne anatomske lokalizacije.

Inverzni kvadratni zakon

Kod brahiterapije prostorni raspored radioaktivnih izvora u ciljnom volumenu je odabran tako da se postigne to je mogue vea homogenost doze. Dozna inhomogenost je ve prisutna kod samih izvora tako to je oko samog izvora visoka doza koja moe izazvati nekrozu, a izmeu izvora niska, to moe dovesti do recidiva. Stoga se moraju slijediti pravila aplikacije izvora prema preporuenim nainima kako bi doza oko apliciranih izvora bila homogena. Na pr. izvori u obliku kuglica (kao kod Cs-137) poredaju se u aplikatoru na tanoj udaljenosti jedan od drugog, tako da pad doze na odreenoj udaljenosti jednog izvora, kompenzira se iz druge kuglice. Tako se praktino od kuglica formira linearni izvor ( poput ice). U intersticijalnoj brahiterapiji, ranije koriteni Manester sistem (Paterson i Parker pravila aplikacije) dozimetrije, kada se radilo sa izvorima Ra-226, posljednjih decenija sa uvoenjem Ir-192 i drugih, koristi se Pariki sistem aplikacije odn.dozimetrije (prema tvorcima sistema iz Parikih instituta Ville Juifs i Institute Curie ( ref: Dutriex A, Marinello G. The Paris system. In:Pierquin, Wilson JF, Chassagne D, eds. Modern brachytherapy New York: Masson, 1987;2542.).

Kao to su u teleterapiji fotonskim snopovima preporuke u propisivanju, biljeenju i izvjetavanju usvojene prema pravilima ICRU 50 i 62 (ref: International Cmmission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Prescibing, recording and reporting photon beam therapy, ICRU Report 50, and Report 62, Bethesda, MD USA, 1993), tako su u brahiterapiji prihva ene preporuke ICRU report 38 (1985). Ovaj izvjetaj daje vodi o izvjetavanju absorbovane doze i volumena u intrakavitarnoj brahiterapiji, a ICRU report 58 (1997) definie preporuke za izvjetavanje u itersticijalnoj brahiterapiji. Zakljuak: Brahiterapija kao tehnika radioterapije koristi male koliine radioaktivnih izotopa (iji se aktivitet mjeri u milikirijima, za razliku d teleterapije sa Co-60 gdje su izvori aktiviteta po nekoliko hiljada kirija). Izvor zraenja se dovodi u neposredan kontakt sa tumorom (ciljnim volumenom) i to putem igala ili katetera intersticijalno (kao na pr.kod tumora dojke), ili posebnih aplikatora u tjelesne upljine endokavitarno (kao kod ginekolokog Ca). Zbog kratke distance izmeu izvora i tumora, doza u neposrednoj blizini izvora je velika, a prema periferiji naglo pada (inverzni kvadratni zakon), pa su okolna tkiva znatno manje ozraena i poteena su. Stoga je ova tehnika, zahtjevna za rad, ali idealna gdje treba u neposrednoj blizini tumora potediti normalna tkiva. Stoga je nezamjenljiva kod karcinoma uterusa (cerviksa), kod nekih tumora djejeg doba, mnogo se koristi kod karcinoma prostate, anusa, tumora vrata, usta...