El pasado jueves día 16/03/2023 a las 17:00 h, el Sr. Diego Jurado hizo la lectura de la tesis doctoral titulada: “Nueva metodología de análisis de distribuciones de dosis por algoritmos de cálculo de dosis absorbida en radioterapia externa que simulan el transporte de radiación en medio”, dirigida por el Dr. Joan Carles Vilanova Busquets y el Dr. Rafael Fuentes Raspall y tutorizada por la Dra. Elisabeth Pinart Nadal.
Resumen
Actualmente conviven distintos tipos de algoritmos de cálculo de dosis por radioterapia externa con fotones de MV. Los más antiguos son los de convolución/superposición (C/S), que consideran a todos los medios como agua de diferentes densidades y reportan las dosis en agua rodeada de agua (Dw,w). Posteriormente se incorporan los algoritmos avanzados, que moldean detalladamente el transporte de radiación en el medio y permiten reportar la dosis en medio rodeado de medio (Dm,m) o en agua rodeada de medio (Dw,m). Los algoritmos avanzados mejoran en exactitud pero, a diferencia de los de C/S, sus valores de dosis son sensibles a la composición atómica del medio, lo que requiere nuevas consideraciones en el análisis de las distribuciones de dosis y en la optimización de los planes.
El objetivo principal de este trabajo es proponer una metodología de análisis de las distribuciones de dosis absorbida obtenidas con algoritmos que moldean el transporte de radiación en el medio que posibilite el uso de los criterios y parámetros establecidos internacionalmente por los algoritmos previos. Evaluar si la metodología propuesta permite discernir si los valores de dosis alterados se deben a efectos de la composición de los tejidos o a una planificación sub-óptima.
Las dosis de los algoritmos avanzados se expresan de forma que sus valores no sean sensibles a la composición atómica, lo que formalmente implica introducir una nueva cantidad de dosis que llamamos dosis en medio como de referencia (Dref,m*). Dref,m* se vincula a un medio de referencia y se define como la dosis absorbida en un vóxel de este medio rodeado de un medio con la misma composición pero con las mismas propiedades de transporte de radiación que el original. Se desarrolla una sistemática para derivar las distribuciones de Dref,m* post-procesante Dm,m o Dw,m aplicando un factor de corrección (CF) a cada vóxel que depende de su composición. La obtención de los CFs se realiza dentro del sistema de planificación con dos maniquíes virtuales con densidad y composición variables. Se realiza una prueba de concepto para el algoritmo avanzado Acuros XB y un haz de 6 MV, comparando los resultados de Dref,m*, Dm,m, Dw,m y Dw,w del algoritmo AAA de C/S en varios casos. Por último se evalúa el funcionamiento de Dref,m* y del resto de cantidades en el proceso de optimización mediante tres casos representativos que se optimizan sobre el PTV siguiendo los criterios establecidos por Dw,w para conseguir las mismas distribuciones de dosis . Se analizan las diferencias entre cantidades en cuanto a fluencia de radiación, robustez y complejidad.
Los resultados muestran que los valores de Dw,w de C/S no dependen de la composición del medio, pero el modelado del transporte de radiación puede no cumplir los requisitos de exactitud en algunos casos. Los algoritmos avanzados resuelven este punto, pero los valores de dosis son sensibles a la composición del medio: Dm,m presenta valores de dosis inferiores (-1% sistemático) y zonas frías en hueso (-4%) y metal (-10% ), mientras que Dw,m presenta zonas calientes (10% hueso y 32% en metal). El método desarrollado para obtener Dref,m* es sencillo y fácil de implementar. Las distribuciones de Dref,m* mantienen las bondades del transporte de radiación y no presentan estas zonas frías/calientes, lo que habilita su evaluación con los criterios establecidos. En la optimización, intentar compensar las inhomogeneidades de dosis de Dm,m y Dw,m introduce compensaciones de fluencia que hacen que los pacientes se traten de forma distinta y empeoran inherentemente la robustez. Dref,m* es la cantidad más consistente en todos los casos, proveniente de los algoritmos avanzados pero sin necesitar de estas compensaciones extra, lo que hace que los planes sean robustos de forma natural y que los pacientes se sigan tratando de forma similar.
Podemos concluir diciendo que valores de Dm,m y Dw,m de los algoritmos avanzados son sensibles a la composición del medio. Esta sensibilidad, distinta por Dm,m y Dw,m, puede alterar las distribuciones de dosis, impactar en su análisis y, durante la optimización, introducir compensaciones de fluencia que alteran las dosis impartidas a los pacientes y empeoran la robustez. Se ha desarrollado una nueva sistemática de análisis consistente en expresar las distribuciones de dosis en términos de Dref,m* para que sus valores no dependan de la composición del medio. Obtener Dref,m* es factible, habilita el uso de los criterios de análisis establecidos por los algoritmos previos y discierne si los valores de dosis alterados se deben a efectos de composición oa un plan sub-óptimo. Dref,m* permite obtener planes robustos, recuperar las dosis impartidas a los pacientes, posibilita la trazabilidad con la experiencia clínica, facilita la transición a los algoritmos avanzados y puede ser útil en planificación automática y actividades multicéntricas. Independientemente, la distribución final debe reportarse en Dm,m o Dw,m para correlacionar con los resultados clínicos.
