IntroduccinLapresenciadediferenciasdedensidadenelcuerpohumano supone uno de los grandes retos en el clculo dedosis para cualquier planificador de radioterapia externa.La situacin ms crtica en cuanto a cambios de densidadsedaenelentornodelascavidadesareascreadasporlos rganos del tracto respiratorio: fosas nasales, faringe,laringe,trquea,bronquios,etc,problemaquehasidoampliamente estudiado y analizado1-13.La cuestin de relevancia clnica no es conocer la do-sis absorbida en aire, sino conocer la dosis absorbida enpuntos del tejido prximos a una cavidad area. Estas zo-nas se caracterizan por un fuerte desequilibrio electrni-co,tantoenlainterfaztejido-airealasalidadelhaz(build-down) como en la interfaz aire-tejido a la entradadel haz en el tejido (re-build-up). Para medir la dosis eno cerca de una interfaz aire-tejido se pueden utilizar dis-tintosmtodosoinstrumentos(cmaraplana1,3,7,9,11,c-maradeextrapolacin2,TLD4-6,11,pelcula7,13,detectorde diamante6,8) o simulaciones Monte Carlo7,10-13. Expe-rimentalmente se observa que la dosis en puntos de teji-doprximosalacavidadesmenorqueladosisqueha-braenesospuntossinohubieracavidad.Lasubdosifi-cacin es mayor con tamaos de campo menores, cavida-desmsgrandesyenergasmsaltas.Porestaraznsuimportanciapuedellegaraserconsiderableentcnicasespecialesqueutilizancampospequeos,comointensi-dad modulada8,13o radiociruga6. Por otro lado, en algu-nostumoresdecabezaycuelloesnecesarioirradiarlamucosa(delalaringeolatrquea)situadaamenosde0,1 mm de profundidad. La subdosificacin de la muco-sapuedellegaral80%deladosisprescrita5(puntosa0,05mmdelasuperficieenirradiacinconcamposopuestos de 6 MV y tamao 6x6 cm2), lo que puede rela-cionarseenalgunoscasosconunabajaprobabilidaddecontrol local del tumor. Encuantoaladosimetraclnica,enestassituacioneslosplanificadoresactualesdanvaloresdedosisporenci-madelosreales,acausadelasdefectuosamodelizacindel transporte electrnico cerca del lmite aire-tejido9,11-13.Estetrabajotratadelcomportamientodeunplanificadorcomercial en dichas situaciones.Mtodo y resultadosEn nuestro hospital disponemos de un planificador XiO4.1 (CMS, EE UU) para la dosimetra clnica de tratamien-tos de radioterapia externa. En localizaciones con heteroge-neidadespronunciadasseutilizaelalgoritmoMultiGridSuperposition14,unalgoritmodeltipoconvolucin/super-posicin que efecta los clculos de dosis en zonas hetero-gneas con una precisin aceptable (~2% en dosis local)15.Sin embargo, en el clculo cerca de cavidades areas es-te algoritmo presenta un artefacto relacionado con la asig-nacin de densidad al aire. La densidad electrnica del ai-re relativa a la del agua es del orden de 0,001. No obstan-te,enlacurvaestequiomtrica(nmerosCT-densidadelectrnica) los usuarios del planificador XiO slo puedenseleccionarladensidadelectrnicadeltejidoenpasosde0,01, con un valor mnimo de 0, de manera que a la horade asignar la densidad al aire (nmero CT -1084) la al-ternativa es asignar al aire densidad 0 o densidad 0,01.NOTA TCNICA Revista de Fsica Mdica 2004; 5(2): 94-98Clculo de dosis alrededor de cavidades areas y asignacinde densidad electrnica en aire en el planificador XiOA. Miambres Moro*, C. Mnguez Aguilar, F.A. Floriano Pardal,F. Garca Vicente, L. Prez Gonzlez, J.J. Torres Escobar Servicio de Oncologa Radioterpica. Seccin de RadiofsicaHospital Universitario de La Princesa. Madrid.Correspondencia:A.Miambres.ServiciodeRafiofsicayProtec-cin Radiolgica. Hospital U. Marqus de Valdecilla. Avda de Valde-cilla s/n. 39008 Santander. E-mail: angelmm_hup@yahoo.esFecha de recepcin: 12-7-2004Fecha de aceptacin: 13-9-2004Asignandoalairedensidad0seobservaqueladosisdentro de cavidades grandes (mayores de 1 cm de dime-tro aproximadamente) disminuye bruscamente a cero paratodaslasenergas(Figura1).Experimentalmenteseob-servaqueladosisenunacavidadareapuededisminuirenlacavidad,peronuncadeformatanextrema7,11.Porotra parte, si se asigna al aire densidad 0,01 desaparecenlosartefactosdeclculo,peroconelinconvenienteestavezdequeladensidadrealdelaireesdiezvecesmenorde 0,01.La cuestin consiste en qu densidad electrnica asig-nar al aire (0,01 0) para que la dosis en puntos de tejidoprximosalacavidadsealomscorrectaposible.Paraello se compararon los clculos del planificador XiO conmedidas o modelizaciones Monte Carlo en distintos ma-niquesconcavidadesareaspublicadasenlabibliogra-fa8,10,13.NoesunmtodototalmenteexactopuestoquelascalidadesdeloshacesutilizadosenlosartculosnosonexactamentelascalidadesdelplanificadorXiOdenuestrohospital,perosuficientesisolamentesedeseaobtener una estimacin aproximada del efecto.En la Figura 2 se comparan los clculos del planifica-dor con los datos obtenidos por Monte Carlo de Allen Liy cols.10para una cavidad rectangular (3 cm de espesor yClculo de dosis alrededor de cavidades areas y asignacin de densidad electrnica en aire en el planificador XiO 95a bcFigura1.Comparacinentreladosis calculada por el planificadorXiOcondensidadeselectrnicasenaire0,1,0,010.a)Maniqudeaguaconcavidadcilndricadeairede2cmdedimetro,cuyocentro est situado a 7,5 cm de lasuperficiey100cmdelfoco.b)Rendimiento en profundidad en eleje de un haz de 6 MV y tamaode campo 4x4 cm2en el isocentro.c) Rendimiento en profundidad enelejedeunhazde25MVytamaodecampo4x4cm2enelisocentro.20x20 cm2de seccin). El planificador XiO calcula conelalgoritmoMultiGridSuperpositionparahacesde6MVy25MVdeunaceleradorSaturne43(Varian,EEUU). La simulacin Monte Carlo utiliza el cdigo EGS4para haces de 6 MV y 24 MV.En la Figura 3 se comparan los clculos del planificadorXiO con las medidas de De Wlamynck y cols.8y los datosobtenidos por Monte Carlo de Martens y cols.13para una ca-vidad cilndrica de 2 cm de dimetro. Los clculos del plani-ficador son anlogos a los del caso anterior. Las medidas serealizaron con un detector de diamante8con un volumen ac-tivode0,21mmdeespesory3,6mmdedimetro(PTW-Freiburg, modelo 60003, Alemania) para un haz de 6 MV deun acelerador SL25 (Elekta, Reino Unido). En la simulacinMonte Carlo13se modela un haz de 6 MV de un aceleradorSLi plus (Elekta, Reino Unido) con el cdigo EGS4.Adems, en la Figura 1 se muestran los rendimientos enprofundidad calculados por el planificador XiO en un ma-niqu con una cavidad area de 2 cm de dimetro. Para te-ner una idea de cmo calculara el planificador con densi-dad en aire 0,001 es til comparar sus clculos con densi-dades0,1y0,01.Porestaraznsemuestranenlafiguralos rendimientos con tres asignaciones de densidad en aire:0,1, 0,01 0.96 A. Miambres, et al.a bcFigura2.ComparacinentreladosiscalculadaporelplanificadorXiOcondensidades electrnicas en aire 0,01 0yunasimulacinMonteCarlo(AllenLiycols.10).a)Maniqudeaguaconunacavidadrectangulardeairede3cm de espesor y 20x20 cm2de seccin,cuyocentroestsituadoa10cmdelasuperf icieya100cmdelfoco.b)Dosisrelativaenelejedeunhazde6MV y tamao de campo 5x5 cm2en elisocentro.Serepresentaladosisenaguaenpuntosprximosalacavidad:lasdistanciaspositivassemidendesdelainterfazaire-agua(de11,5cmdeprofundidadenadelante)ylasnegativassemidendesdelainterfazagua-aire(de8,5cmdeprofundidadhacia atrs). Dosis relativa respecto a ladosisenmaniquhomogneo.c)Dosisrelativa en el eje de un haz de 25 MV ytamaodecampo5x5cm2enelisocentro.Discusin y conclusionesLasubdosificacinpredichaporlasimulacinMonteCarloenlaFigura2besdel90%a1mmdelasuperfi-cie, para el haz de 6 MV, frente al 99% y 97% calculadospor el planificador para densidades en aire 0,01 y 0 res-pectivamente. A ms de 3 mm de la superficie la diferen-ciaentrelasimulacinMonteCarloyelplanificador(para ambas densidades) es menor del 2%. En el caso de25MV(Figura2c)lasimulacinMonteCarloprediceunasubdosificacindel72%a1mmdelasuperficie,mientrasqueelplanificadorXiOproporciona94%y87% en el mismo punto, para densidades en aire 0,01 y 0respectivamente. Estos datos indicaran que sera preferi-ble asignar al aire densidad 0, pues as la subdosificacincalculada se aproxima ms a la real.LacavidaddelaFigura2,porsugrantamao,noesrepresentativadelascavidadesqueseencuentranenelcuerpohumano.LacavidaddelaFigura3,cilndricayde 2 cm de dimetro, est ms prxima a la situacin re-al. La subdosificacin predicha en este caso por la simu-lacinMonteCarloparaelcampode10x1cm2(Figura3b) es de 63% a 1 mm de la superficie, 75% por el detec-tordediamantey78%porelplanificadorparaambasClculo de dosis alrededor de cavidades areas y asignacin de densidad electrnica en aire en el planificador XiO 97a bcFigura3.ComparacinentreladosiscalculadaporelplanificadorXiOcondensidadeselectrnicasenaire0,010, unasimulacinMonteCarlo(Martensycols.13)ymedidascondetectordediamante(DeWlamynckycols.8). a) Maniqu de agua con cavidadcilndrica de aire de 2 cm de dimetro ycuyocentroestsituadoa3cmdelasuperficie y a 98 cm del foco. b) Dosisrelativaenelejedeunhazde6MVytamaodecampo10x1cm2enelisocentro(DFI=100cm)paraleloalacavidadcilndrica.Serepresentaladosisenaguaenpuntosprximosalainterfazaire-agua(de4cmdeprofundidadenadelante). Dosisrelativarespectoadosisenmaniquhomogneo.c)Dosisrelativaenelejede un haz de 6 MV y tamao de campo10x2cm2enelisocentro(DFI=100cm) paralelo a la cavidad cilndrica.98 A. Miambres, et al.densidades (0,01 0). A partir de 6 mm de la interfaz ladiferencia entre las cuatro curvas es menor del 2%. Conelcampode10x2cm2(Figura3c)lasubdosificacinpredichaa1mmlainterfazesdeun88%porMonteCarlo, 93% por el detector de diamante y 91% por el pla-nificador XiO para las dos densidades. A partir de 3 mmde la interfaz la diferencia entre las cuatro curvas es me-nordel2%.Lasdiferenciasparaestetamaodecamposon pequeas y, de hecho, De Wlamynck y cols.8realiza-ron medidas con el detector de diamante para campos de10x3 y 10x4 cm2pero no las muestran en su artculo por-que el efecto estudiado es insignificante para estos tama-os de campo. Tambin se observa en la Figura 3c que ladosiscalculadaporelplanificadorcondensidad0enlainterfaz (63%) es an menor que la predicha por la simu-lacinMonteCarlo(75%),loquepodraestarcausadopor que la dosis calculada por el planificador es cero engran parte de la cavidad. Por tanto, lo que en las Figuras2b, 2c y 3b sugera un mejor acuerdo entre el clculo delplanificador con densidad en aire 0 y la dosis real, ahoraparece ms bien consecuencia del clculo equivocado dela dosis en aire por el planificador.Por ltimo, en la Figura 1 se presentan los rendimien-tos en profundidad calculados por el planificador XiO enun maniqu con una cavidad area para tres asignacionesde densidad en aire: 0,1, 0,01 y 0. Las dimensiones de lacavidad (2 cm de dimetro) y del tamao de campo (4x4cm2)representanunodeloscasosmsdesfavorablesenel uso habitual del planificador XiO en nuestro Servicio.Conasignacindedensidad0seobservaqueladosiscalculada es cero, en claro desacuerdo con los valores dedosisenaireobtenidosporsimulacinMonteCarloencavidades areas7,11. Respecto a los puntos de tejido pr-ximosalainterfazladiferenciaentreladosiscalculadaporelplanificadorcondensidades0,1y0,01espeque-a:un2%a1mmdelainterfaz,ymenosde1%de2mmenadelante,paraambasenergas.Estonosllevaasuponer que la dosis que calcula el planificador en tejidoprximo a la interfaz aire-tejido con densidad 0,01 en ai-re no debe ser muy distinta de la que calculara si la den-sidad asignada fuera 0,001. Esta suposicin se ve confir-mada por el hecho de que Allen Li y cols.10no hallarondiferenciassignificativasenlasdosisobtenidasenestaszonas por simulacin Monte Carlo cuando se aumentabala presin del aire de la cavidad de 1 atm a 10 atm.En conclusin, decidimos que en la curva estequiom-tricadelplanificadorXiOalnmeroCTdelaireleco-rrespondieraunadensidadelectrnicarelativaiguala0,01. Descartamos el valor 0 porque el clculo equivoca-do de la dosis en aire que se da en este caso puede provo-car que la dosis en puntos de tejido prximos a la inter-faz aire-tejido sea errneamente baja. Suponemos que elclculo que hara el planificador con la densidad real delaire (0,001) no sera muy distinta de la que hace con den-sidad 0,01. Adems podemos estimar, en las condicioneshabituales en nuestro Servicio (tamaos de campo mayo-resde4x4cm2ycavidadesmenoresde3cmdedime-tro),elerrorenlosclculosdelplanificador:enpuntosdel tejido a ms de 5 mm de la interfaz aire-tejido la di-ferenciaconladosisrealesdelordendel2%,de2a5mmdelainterfazladosiscalculadaporelplanificadorpuede ser hasta un 5% mayor que la dosis real, y en pun-tos de tejido a menos de 2 mm de la interfaz la dosis cal-culadaporelplanificadorpuedeserhastaun10-20%mayor que la dosis real.Referencias1. YoungMEJ,KornelsenRO."Dosecorrectionsforlow-densitytissueinhomogeneitiesandairchannelsfor10MVx-rays".MedPhys 1983; 10: 450-455.2. BeachJL,MendiondoMS,MendiondoO."Acomparisonofair-cavityinhomogeneityeffectsforcobalt-60,6and10MVx-rayphoton beams". Med Phys 1987; 14:140-144.3. Klein EE, Chin LM, Rice RK, Mijnheer BJ. 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