La radioterapia dei gliomi cerebrali: tecniche convenzionali e speciali

 

Giuseppe Minniti

 

 

Indirizzo:

Cattedra di Radioterapia,

Università di Roma “Sapienza”,

II Facoltà di Medicina e Chirurgia,

Ospedale Sant’Andrea,

Via di Grottarossa 1035-1039, 00189, Roma

 

 

La radioterapia consiste nella somministrazione di radiazioni ionizzanti a un tessuto neoplastico con l’intento di distruggere le cellule tumorali cercando al tempo stesso di non danneggiare i tessuti normali circostanti. Il razionale dell’impiego della radioterapia nel trattamento dei tumori consiste nella diversa sensibilità tra le cellule tumorali e le cellule normali al danno da radiazioni. Queste ultime riescono a riparare il danno prodotto dalle radiazioni sul DNA tra una seduta e l’altra di radioterapia, mentre nelle cellule tumorali i meccanismi di riparazione sono molto meno efficienti.

 

Le radiazioni possono essere somministrate secondo varie tecniche. Nella radioterapia con fasci esterni le radiazioni vengono prodotte da un acceleratore lineare di particelle, laddove nella brachiterapia la sorgente radioattiva è posta in stretta vicinanza del tumore da irradiare. Negli ultimi decenni si è assistito ad un notevole miglioramento di tutti gli aspetti della radioterapia ed allo sviluppo di tecniche sempre più precise di irradiazione come la radiochirurgia stereotassica, la radioterapia stereotassica frazionata e la radioterapia ad intensità modulata (IMRT).

 

Lo scopo della moderna radioterapia è quello di somministrare la massima dose di radiazioni al tumore cercando di ridurre la quota di tessuto cerebrale normale irradiato ad alte dosi. Questo è possibile grazie all’accurata localizzazione del tumore con immagini di  risonanza magnetica (RM) e tomografia computerizzata (TC), ad una migliore immobilizzazione del paziente, alla pianificazione del trattamento in 3-D, ed al miglioramento delle tecniche che consentono una somministrazione localizzata delle radiazioni.

 

Aspetti tecnici della Radioterapia

I pazienti irradiati per un tumore cerebrale sono caratteristicamente immobilizzati in una maschera personalizzata di materiale termoplastico capace di garantire un’accuratezza del riposizionamento di circa 2-5 mm.  Le immagini utilizzate per la pianificazione del trattamento, ottenute con il paziente in posizione supina ed immobilizzato nella maschera, sono generalmente ottenute con la TC e la RM, che successivamente vengono co-registrate attraverso software di fusioni di immagini. La lesione tumorale visibile rappresenta il gross target volume (GTV), laddove il clinical target volume (CTV) è il volume di irradiazione che considera l’infiltrazione microscopica del tumore ai tessuti circostanti. Al GTV/CTV viene aggiunto un margine in 3D che rappresenta il volume finale di irradiazione e tiene conto delle incertezze dovute ai possibili errori di riposizionamento del paziente e della somministrazione del trattamento. Questo volume è detto planning treatment volume  (PTV) ed è dato dall’espansione di 4-8 mm oltre il CTV. La pianificazione del trattamento in 3D ha lo scopo di ottenere una distribuzione della dose più uniforme nel volume irradiato di somministrare la dose più bassa possibile ai tessuti cerebrali normali circostanti, e comunque entro i limiti di tolleranza delle strutture critiche come il chiasma ottico, i nervi cranici, il tronco cerebrale. Una migliore distribuzione è in genere ottenuta attraverso l’utilizzazione di numerosi fasci radianti (in genere 3-6) che sono conformati in modo da riprodurre esattamente la forma del tumore (radioterapia conformazionale). Questo avviene attraverso l’uso di collimatori multilamellari; le lamelle, che hanno in genere uno spessore di 4-8 mm, sono posizionate automaticamente sulla base di informazioni trasferite direttamente dal computer. Per garantire una buona qualità di cura, è necessario effettuare dei controlli radiologici che verifichino l’esatto posizionamento del paziente durante il trattamento; a questo fine si utilizzano film portali che sono immagini radiografiche acquisite mediante apposite pellicole ad alta definizione alloggiate nel lettino di trattamento o su strutture mobili dell’unità radioterapica. Queste immagini sono confrontate con immagini radiografiche digitali ricostruite (DRR) a partire dalle immagini TC ed acquisite in corso di pianificazione.

Le lamelle dei collimatori multilamellari possono essere utilizzate anche per modulare l’intensità dei fasci di radiazione che si muovono sotto il controllo del computer creando campi modulati e questa tecnica viene chiamata radioterapia ad intensità modulata (IMRT). L’IMRT rappresenta quindi un’evoluzione della radioterapia conformazionale 3D con il potenziale di ottenere una maggiore conformità al target e nel tempo stesso minimizzare la dose radiante ai tessuti normali circostanti. Tale tecnica è particolarmente utile in caso di tumori con forme complesse e regioni concave in vicinanza di organi a rischio. I trattamenti in IMRT sono generati usando un sistema detto di “planning inverso”, che elabora il piano di trattamento sulla base di una specifica prescrizione di dose, generata sulla base della tolleranza degli organi a rischio circostanti il tumore. La possibilità di avere immagini di alta definizione durante il trattamento per verificare in tempo reale la posizione del paziente caratterizza la radioterapia guidata dalle immagini (IGRT). Questa metodica si ottiene grazie a moderne apparecchiature di radioterapia che hanno incorporati dei sistemi tecnologici per la visualizzazione delle immagini.

La Tomoterapia è un’apparecchiatura per radioterapia a fasci esterni in cui la sorgente radiogena ruota in sincronia con un detettore TC attorno al lettino in un movimento longitudinale continuo. La sorgente radiogena dell'apparecchiatura è costituita da un acceleratore lineare, generalmente da 6 MV. Sull'uscita radiante dell’acceleratore è posto un collimatore a lamelle che con il loro rapido movimento provvedono a modulare e scomporre il fascio di radiazione (IMRT). Dal lato opposto un sistema di rivelazione allo Xeno provvede a raccogliere le radiazioni che attraversano il paziente ed a ricostruire, durante l'effettuazione del trattamento, un’immagine in 3D ad alta energia della regione irradiata (IGRT). La Tomoterapia si configura quindi come una tecnica di tipo IMRT/IGRT.

Le tecniche stereotassiche rappresentano un’evoluzione della radioterapia conformazionale con ulteriori miglioramenti nell’immobilizzazione del paziente, nell’imaging e nella somministrazione della dose radiante (Tabella 1). La radioterapia stereotassica può essere effettuata come trattamento in singola frazione (radiochirurgia), che può essere considerata come una forma estrema di ipofrazionamento, o come trattamento frazionato. La radiochirurgia può essere somministrata utilizzando una sorgente di cobalto (Gamma Knife) o un acceleratore lineare come per  la radioterapia stereotassica frazionata. La principale innovazione tecnica della radioterapia stereotassica in confronto alla radioterapia convenzionale è il miglioramento dell’immobilizzazione del paziente usando un casco invasivo o riposizionabile che utilizza un sistema di markers fiduciali esterni, come avviene per le tecniche stereotassiche utilizzate in neurochirurgia. La radiochirurgia è generalmente effettuata con il paziente immobilizzato con un casco stereotassico che viene fissato al cranio con delle viti in anestesia locale, permettendo un’accuratezza del posizionamento inferiore al millimetro. Nella radioterapia stereotassica frazionata viene usato un casco riposizionabile o una maschera termoplastica di alta precisione con  un’accuratezza della metodica nella regione di 1-1.5 mm.

 

Nell’unità funzionale Gamma Knife il paziente viene fissato in un casco semisferico e viene utilizzato un fascio di fotoni gamma proveniente da 201 sorgenti di 60Co focalizzato in un unico punto detto isocentro. Le dimensioni del fascio radiante possono essere modificate cambiando la grandezza dei collimatori,  che hanno un diametro di 4-18 mm. Tumori di grandi dimensioni e non sferici sono invece trattati dalla combinazione di diversi fasci sferici usando una tecnica definita multi-isocentrica. Durante la fase di pianificazione del  trattamento al computer vengono definiti il numero e la distribuzione degli isocentri, cosi come possono essere chiuse alcune delle sorgenti radianti, per adattarsi meglio alla forma del tumore. La distribuzione ottimale della dose in radiochirurgia, utilizzando un acceleratore lineare, viene invece ottenuta con l’uso di 10-20 campi fissi con tecnica mono o multi-isocentrica, oppure, in alternativa, con l’uso di 6-10 archi di rotazione (tecnica ad archi dinamici con collimatori micro-lamellari).

 

La radioterapia stereotassica frazionata viene effettuata utilizzando in genere campi fissi multipli ad ogni sessione giornaliera. Vengono impiegati un numero maggiore di fasci radianti rispetto alla radioterapia conformazionale (6-12 fasci radianti) che vengono conformati alla forma del tumore con l’uso dei collimatori micromultilamellari (2-4 mm), permettendo così una migliore distribuzione della dose al target ed un maggior gradiente di dose tra tumore e tessuti sani circostanti.

 

Più recentemente un sistema radiochirurgico robotizzato immagine-guidato (Cyberknife) è stato impiegato per l’esecuzione della radiochirugia stereotassica. La posizione e i movimenti del paziente, che viene fissato con una normale maschera termoplastica, vengono misurati da due camere a raggi X diagnostiche e comunicanti in tempo reale al braccio robotico. Il sistema ottiene lo stesso livello di precisione della radiochirurgia, tuttavia con il vantaggio che può essere utilizzato per trattamenti in più frazioni nei pazienti non trattabili con radiochirurgia.

 

Per riassumere, la precisione ottenuta con le più recenti tecniche stereotassiche permette di ridurre significativamente il tessuto cerebrale normale irradiato ad alte dosi rispetto alla radioterapia conformazionale. La radiochirurgia rappresenta una tecnica di maggiore precisione rispetto alla radioterapia stereotassica frazionata; tuttavia alte dosi di radiazioni somministrate in singola frazione sono generalmente più tossiche per il tessuto cerebrale normale che dosi equivalenti somministrate con la radioterapia stereotassica frazionata. Nella pratica clinica la radiochirurgia viene in genere impiegata con relativa sicurezza in lesioni di diametro massimo di 2.5-3 cm, distanti almeno 3-5 mm da strutture critiche. Al contrario, non vi è restrizione nella grandezza dei tumori che possono essere irradiati con la radioterapia stereotassica frazionata poichè la dose radiante totale somministrata è nell’ambito delle dosi di tolleranza previste per le normali strutture cerebrali, compreso l’apparato ottico.

 

La radioterapia a fasci esterni con dosi di 60 Gy in 30 frazioni è efficace in pazienti affetti da gliomi di grado III e IV (glioblastoma) sia nel migliorare la sopravvivenza che nel mantenere e migliorare le funzioni neurologiche. Tuttavia la radioterapia riesce soltanto a ottenere un controllo temporaneo della malattia e la morte avviene quasi sempre per progressione locale del tumore. L’aggiunta della chemioterapia con temozolomide concomitante ed adiuvante alla radioterapia ha dimostrato un  miglioramento della sopravvivenza rispetto alla sola radioterapia (14.6 vs 12.1, p < 0.0001) ed attualmente rappresenta il trattamento standard nei pazienti con glioblastoma. L’uso del boost stereotassico non ha dato miglioramenti significativi della sopravvivenza. Pazienti con condizioni neurologiche scadute, basso performance status o con età avanzata possono essere trattati in modo appropriato con regimi ipofrazionati (30-40 Gy in 6-15 frazioni) con significativi benefici sulla sopravvivenza. La radiochirurgia (alla dose di 14-16 y) e la radioterapia stereotassica frazionata (30 40 Gy in 5-15 frazioni) possono sono utilizzate in pazienti selezionati al momento della progressione/recidiva dei gliomi maligni con modesti vantaggi sulla sopravvivenza.

 

 

Per la corrispondenza:

gpcantore@neuromed.it