Fundamentos del registro de software
El proceso de registro de software (registration) de imágenes juega un papel clave en la oncología moderna. Para superponer una imagen sobre otra se utilizan algoritmos automatizados, aunque en determinadas situaciones clínicas el especialista debe realizar una corrección manual.
La superposición ideal de las estructuras suele verse obstaculizada por factores objetivos. Las principales causas de imprecisión incluyen:
- Los movimientos del paciente o el desplazamiento de sus órganos internos entre las distintas fases de la exploración.
- La diferencia en la resolución espacial de los aparatos de TC y RM.
- La presencia de distorsiones espaciales.
- El uso de cortes tomográficos de grosor desigual.
Para mitigar estos errores, se implementan activamente programas de registro deformable (deformable registration). La esencia de esta tecnología radica en la distorsión dirigida de una de las imágenes para lograr su coincidencia más exacta posible con las estructuras anatómicas de la otra exploración.
Radioterapia guiada por imagen (IGRT)
Las técnicas de radioterapia guiada por imagen tienen como objetivo la administración precisa de la dosis al tumor y la protección de las estructuras sanas. Se clasifican según la dimensionalidad de los datos obtenidos:
Imagen planar (2D) Se basa en la obtención de dos radiografías estáticas, por lo general a 90 grados la una de la otra (en proyecciones anteroposterior y lateral). El método ayuda a evaluar la posición de las estructuras óseas o de un tumor visible mediante radiación X convencional. El principal problema del método radica en que el uso de energías terapéuticas del acelerador lineal (6–18 MeV) proporciona un contraste extremadamente bajo entre el aire, los huesos y los tejidos blandos en comparación con la imagen kilovoltaje (kV) de baja energía.
Imagen volumétrica (3D) Permite identificar el órgano diana y los tejidos sanos circundantes en la posición de tratamiento directamente en el acelerador lineal (antes o durante la terapia). Los datos obtenidos se superponen al mapa dosimétrico de la TC de planificación.
Para obtener una imagen volumétrica en el acelerador se emplean cuatro métodos principales:
- TC de haz cónico (CBCT): Utiliza un tubo de kV montado en el gantry a 90 grados respecto al cabezal de tratamiento, el cual gira alrededor del paciente.
- TC megavoltaje: Emplea un haz en abanico de energía megavoltaje para crear una imagen volumétrica de verificación (imagen helicoidal).
- TC sobre raíles: El tomógrafo se ubica en la misma sala que el acelerador, y la camilla del paciente se gira 180 grados para trasladarlo al escáner.
- Ultrasonido: Se emplea para el control de posición 3D de la diana en pacientes con cáncer de próstata o de vejiga.
De la estática a la imagen 4D
La imagen tetradimensional tiene en cuenta los movimientos del tumor y de los órganos adyacentes a lo largo del tiempo.
Dentro del enfoque clásico, el volumen tumoral macroscópico se ampliaba hasta el volumen diana clínico para cubrir las zonas de diseminación microscópica de la enfermedad. A continuación, se le añadía un margen adicional para compensar los errores de posicionamiento del paciente y cualquier desplazamiento anatómico, conformando así el volumen diana de planificación final.
El enfoque moderno (con 4D) utiliza la fluoroscopia de kilovoltaje o la CBCT para realizar una medición cuantitativa precisa de la movilidad tumoral:
- El volumen macroscópico se determina en el punto medio y en las posiciones extremas de la amplitud de movimiento.
- A partir de ellos se crean los volúmenes clínicos ampliados.
- La combinación de estos volúmenes forma un volumen diana interno único.
- A este solo se le añade un pequeño margen para los posibles errores geométricos de posicionamiento.
Una opción alternativa es el seguimiento («tracking») del tumor directamente durante la sesión de irradiación utilizando imágenes 4D de kV o MV. Para una mejor visibilidad de la diana cuando sus contornos son imprecisos, se implantan en el tejido marcadores fiduciales (fiducial markers). Un ejemplo de seguimiento complejo es el sistema CyberKnife, que combina el control radiográfico con el seguimiento óptico del movimiento.
Aplicación práctica del control de posición
En la práctica, antes de iniciar la irradiación se utiliza el dispositivo de imagen integrado del acelerador lineal.
En el control bidimensional, se generan radiografías digitalmente reconstruidas a partir de la TC de planificación, sobre las cuales se contornean las referencias óseas. Estos contornos se superponen a las imágenes actuales de kilovoltaje del paciente tumbado en la camilla de tratamiento. Si se detecta una discrepancia (por ejemplo, en la imagen anteroposterior se observa que la mandíbula inferior y las apófisis espinosas se encuentran 3–4 mm por encima del nivel planificado), es necesario reubicar al paciente o corregir los campos. Tales desplazamientos son frecuentes en los tumores de cabeza y cuello debido a la pérdida de peso del paciente: la máscara termoplástica de inmovilización comienza a ajustarse holgadamente, permitiendo la movilidad de la cabeza.
Un control más avanzado lo proporciona la TC de haz cónico. Por ejemplo, ante un tumor laríngeo en estadio T4, el aparato realiza una exploración directamente en la camilla de tratamiento antes de la fracción. La imagen se reconstruye en los planos sagital, coronal y transversal, tras lo cual se fusiona con la TC de planificación. La zona de fusión se visualiza mejor en los cortes coronales y sagitales, ya que la CBCT abarca una longitud menor en dirección craneocaudal. A diferencia de las imágenes 2D, la CBCT visualiza de forma excelente los tejidos blandos, permitiendo corregir la posición en tres dimensiones. Esto garantiza una cobertura adecuada del tumor con la dosis y la protección de los tejidos sanos.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué surgen imprecisiones durante el registro por software de la TC y la RM?
Las imprecisiones surgen debido a los movimientos del paciente o de sus órganos internos entre las exploraciones, la diferencia en la resolución de los aparatos, las distorsiones espaciales y el uso de diferentes grosores de corte.
¿Cuál es el principal inconveniente de la imagen planar 2D a energías terapéuticas?
Las imágenes obtenidas con energías terapéuticas (6–18 MeV) presentan un contraste muy deficiente entre el tejido óseo, los tejidos blandos y el aire en comparación con las imágenes de kilovoltaje.
¿Cómo se resuelve el problema del desplazamiento del paciente antes de una sesión de radioterapia?
Las imágenes reales se comparan con las radiografías digitalmente reconstruidas de referencia. Si se detectan discrepancias, se requiere la reubicación del paciente o la corrección de los campos de irradiación.
¿Para qué sirve la imagen tetradimensional (4D)?
Permite evaluar cuantitativamente la movilidad del tumor a lo largo del tiempo. Esto es indispensable para la formación precisa del volumen diana interno y la minimización de los márgenes por errores.
Qué más repasar sobre el tema
- Algoritmos de registro deformable (deformable registration)
- Formación de los volúmenes GTV, CTV y PTV en la planificación clásica y 4D
- Aplicación de la TC de haz cónico (CBCT) en aceleradores lineales
- Uso de marcadores fiduciales y seguimiento tumoral
- Errores de posicionamiento de los pacientes en radioterapia de cabeza y cuello
Estudia el tema completo en el curso de «Diagnóstico por Imagen»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre «Fusión de imágenes de TC y RM» y otras 2 199 páginas de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 10 videoclases de la materia
Otros temas de la sección «Diagnóstico por la imagen en oncología»
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.