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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO POSGRADO EN CIENCIAS FÍSICAS DOSIMETRÍA INTERNA DE PACIENTES CON LINFOMA NO HODGKIN CANDIDATOS A TRATAMIENTO DE RADIOINMUNOTERAPIA CON [131I]- RITUXIMAB TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS (FÍSICA MÉDICA) PRESENTA: STEVAN HERRERA CAN TUTOR PRINCIPAL: DR. LUIS ALBERTO MEDINA VELÁZQUEZ INSTITUTO DE FÍSICA, UNAM MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR: DRA. OLGA LETICIA ÁVILA AGUIRRE INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES M. EN C. CÉSAR GUSTAVO RUÍZ TREJO INSTITUTO DE FÍSICA, UNAM CIUDAD DE MÉXICO, MAYO 2016 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. A mi esposa Yazmín Cocom Chulim y a mis padres Juan Herrera Aké y Silvia Can Can. Agradecimientos Al Dr. Luis A. Medina Velázquez por sus orientaciones, enseñanzas y apoyo que han sido fundamentales para mi formación académica y profesional. Tiene toda mi admiración y respeto. A los miembros del comité tutor: Dra. Olga L. Ávila Aguirre y M. en C. César G. Ruíz Trejo por las reuniones, comentarios y seguimiento en mi formación académica. A los integrantes del comité sinodal: Dr. Miguel A. Ávila Rodríguez, Dra. Irene Vergara Bahena, M. en C. Carlos A. Reynoso Mejía y M. en C. José Del Real Rivas (Q. E. P. D.) por los comentarios y contribuciones acertadas que enriquecieron enormemente el trabajo. A CONACyT por otorgarme el apoyo económico durante la realización de la maestría. Al Instituto Nacional de Cancerología, en especial al Dr. Osvaldo García Pérez y al departamento de medicina nuclear por permitirme utilizar sus instalaciones para la realización del trabajo y por otorgarme la oportunidad de desarrollarme profesionalmente. Agradezco a los médicos, técnicos, enfermeros y administrativos por todo el apoyo y enseñanzas que me brindaron. Gracias a José de Jesús por ser parte fundamental en mi formación como físico médico, por su profesionalismo, confianza y apoyo incondicional; donde quiera que se encuentre siempre tendrá mi admiración. Al laboratorio de Física Médica del INCan, en especial a la Dra. Irene Vergara quien fue como mi segunda tutora. Gracias por todo su apoyo, paciencia, empatía y conocimiento brindado. Al Dr. Rodrigo Hernández, quien junto con el Dr. Osvaldo García fueron los responsables clínicos del trabajo. A mis compañeros y amigos de la maestría, quienes me acompañaron durante este crecimiento. En especial a Jaziel, Ivonne y Yunuen por su gran amistad que valoro. A mis amigos de Mérida: Alex, Cuauh, Edgar y Eloy que han sido como hermanos y siempre me han acompañado. Por último, pero no menos importante, a mi esposa Yazmín, quien en todo momento ha estado a mi lado, apoyándome con gran amor y cariño en todas las decisiones. A mi mamá, por todo su amor y apoyo para alcanzar mis sueños. A mi papá que me ha enseñado a luchar en la vida para el bien de la familia, por tu gran dedicación, paciencia y apoyo hacia nosotros. A mis hermanos, Gabriel, Ismael y Silvia, quienes siempre amaré. Muchas gracias a todos. Ciudad de México 17 de mayo de 2016 Resumen En este trabajo se realizó un estudio de dosimetría interna en tres pacientes con linfoma no Hodgkin (LNH) de células B, candidatos a radioinmunoterapia (RIT) con [131I]-rituximab. Se implementó un método de radiomarcado del anticuerpo monoclonal rituximab con 131I y se evaluó la eficiencia de radiomarcado, la pureza radioquímica y la estabilidad del [131I]- rituximab in vitro (en suero humano). Posteriormente, se evaluó la cinética y biodistribución en ratas de laboratorio. Para determinar la actividad acumulada en los pacientes se obtuvieron imágenes SPECT/CT (Tomografía Computarizada de Emisión de Fotón Único con Tomografía Computarizada, por sus siglas en inglés) y los cálculos de dosimetría interna a nivel de órganos se realizaron con el software OLINDA/EXM 1.1. Como parte del trabajo, se diseñaron e implementaron procedimientos de protección radiológica para la realización de los estudios de radiomarcado y de dosimetría interna en el Departamento de Medicina Nuclear del Instituto Nacional de Cancerología. El [131I]-rituximab demostró estabilidad in vitro (97±2% hasta las 144 h). La técnica de radiomarcado presentó una eficiencia de 89±6 % y pureza radioquímica de 95±2%. Para el estudio dosimétrico, se le administró a cada paciente 111±6 MBq de 131I-rituximab (5 mg); se estimó la actividad terapéutica (𝐴𝑇) del radioinmunoconjugado con base en una dosis límite de 2 Gy a la médula ósea roja (MO) y se calculó la dosis absorbida en otros órganos críticos (tiroides, bazo y pulmones). Las imágenes SPECT/CT fueron adquiridas a 2, 48 y 96 h después de inyección y se corrigieron por dispersión, atenuación y efecto parcial de volumen. La vida media efectiva promedio del 131I-rituximab en los pacientes fue de 21±10 h, y 𝐴𝑇,prom=1860±432 MBq. Bajo un esquema terapéutico, el órgano con mayor dosis absorbida sería la tiroides (5.8±0.8 Gy, 14±2 Gy y 50±7 Gy), el paciente que recibiría 50±7 Gy no siguió las indicaciones para el bloqueo de tiroides. La dosis absorbida en los demás órganos presentarían diferencias de hasta 1.4% respecto a su dosis máxima tolerable. Mientras que la dosis a lesiones estarían entre 1-38 Gy, dependiendo de su tamaño tumoral. El estudio dosimétrico en los tres pacientes de este estudio mostró que la RIT con [131I]- rituximab no presenta una radiotoxicidad crítica en los órganos de interés si se cumplen las indicaciones. Este trabajo mostró la importancia de realizar una dosimetría interna personalizada, con infraestructura y equipamientos adecuados, además de cuidados radiológicos estandarizados dentro de un esquema de trabajo integral en equipo con médicos, enfermeros, técnicos, físicos médicos y radioquímicos. Abstract This work reports the results of an internal dosimetry study in three patients with non- Hodgkin lymphoma (NHL) of B cell who are candidates for radioimmunotherapy (RIT) with [131I]–rituximab. A radiolabelling procedure of rituximab with 131I was implemented; radiolabelling efficiency, radiochemical purity and in vitro and in vivo stability were evaluated. Single Photon Emission Computed Tomography with X-Ray Computed Tomography (SPECT/CT) was used to estimate the cumulated activity of [131I]–rituximab in patients and the commercial software OLINDA/EXM 1.1 was used to calculate the internal dose at the organ level. A radiation protection protocol was designed to implement the radiolabelling procedures and the dosimetric study in the Nuclear Medicine Department of the National Institute of Cancerology. Radiolabelling efficiency was 89±6% and radiochemical purity of 95±2%. The in vitro (in human serum) stability of [131I]-rituximab was greater than 97±2% after 144 h. About 111±6 MBq of 131I-rituximab (5 mg) was administered to each patient to estimate the therapeutic activity (𝐴𝑇) needed to get a 2 Gy maximum dose in red bone marrow (BM) and to determine the absorbed dose to critical organs (thyroid, lungs and spleen). The SPECT/CT scans were acquired at 2, 48 and 96 h post-injectionimages were corrected by scattering, attenuation and partial volume effect. The effective half-life of 131I-rituximab was 21±10 h and 𝐴𝑇,mean= 1860±432 MBq. The thyroid was the organ with higher absorbed dose (5.8±0.8 Gy, 14±2 Gy y 50±7 Gy), the patient who received 50±7 Gy does not follow the recommendations for thyroid blocking; the other organs showed differences up to 1.4% in the maximum tolerable dose. The absorbed dose in tumor lesions was between 1-38 Gy. The results demonstrate that RIT with [131I]-rituximab does not show critical radiotoxicity in normal organs. This work showed the importance of an individual internal dosimetry study for RIT with the use of an adequate infrastructure and equipment, in addition to radiation protection lineaments and teamwork. Tabla de contenido Introducción.……………………………………………………………………………………...2 Antecedentes……………………………………………………………………………………..5 Hipótesis y objetivos…………………………………………………………………………….8 Marco teórico .......................................................................................... 9 1.1 Linfoma no Hodgkin ........................................................................................... 9 1.1.1 Sistema linfático ............................................................................................... 9 1.1.2 Linfoma no Hodgkin (LNH) ............................................................................ 12 1.2 Generalidades del Yodo-131 (131I) .................................................................... 16 1.2.1 Biodistribución normal.................................................................................... 16 1.2.2 Propiedades nucleares .................................................................................. 16 1.2.3 Método de yodación ...................................................................................... 17 1.3 Protección radiológica y diseño de blindajes .................................................... 18 1.3.1 Protección radiológica.................................................................................... 18 1.3.2 Diseño de blindajes ....................................................................................... 22 1.4 Dosimetría interna ............................................................................................ 26 1.4.1 Conceptos fundamentales ............................................................................. 26 1.4.2 Sistema MIRD ............................................................................................... 27 1.4.3 OLINDA ......................................................................................................... 30 Metodología .......................................................................................... 32 2.1 Indicaciones de protección radiológica ............................................................. 32 2.2 Controles de calidad del equipo SPECT/CT ..................................................... 33 2.3 Técnica de radiomarcado ................................................................................. 35 2.3.1 Pruebas in vitro ............................................................................................... 35 2.3.2 Pruebas in vivo .............................................................................................. 36 2.4 Dosimetría interna a nivel órgano ..................................................................... 37 2.4.1 Criterios de inclusión de pacientes................................................................. 37 2.4.2 Administración del radiotrazador .................................................................... 38 2.4.3 Adquisición de imágenes SPECT/CT ............................................................. 38 2.4.4 Procesamiento y reconstrucción de imágenes ............................................... 39 2.4.5 Cuantificación de actividad ............................................................................ 40 2.4.6 Cálculo de dosis absorbida ............................................................................ 41 Resultados y discusión ........................................................................ 43 3.1 Indicaciones de protección radiológica ............................................................. 43 3.1.1 Cálculo de blindajes ....................................................................................... 43 3.1.2 Indicaciones para la terapia ........................................................................... 45 3.2 Control de Calidad ............................................................................................ 47 3.3 Técnica de radiomarcado ................................................................................. 48 3.3.1 Eficiencia de radiomarcado ............................................................................ 48 3.3.2 Estabilidad en suero humano ......................................................................... 48 3.3.3 Cinética y biodistribución en ratas ................................................................. 48 3.4 Dosimetría interna ............................................................................................ 51 3.4.1 Pacientes incluidos ........................................................................................ 51 3.4.2 Dosimetría interna a nivel órgano .................................................................. 52 3.4.3 Trabajo a futuro ............................................................................................. 57 Conclusiones ........................................................................................ 58 Apéndice A. Análisis farmacocinético………………………………………………………59 Apéndice B. Método de Wahl..………………………………………………………………. 61 Capítulo 4. Introducción El LNH es un cáncer que se origina en los linfocitos; los linfocitos se encuentran en los ganglios linfáticos y otros tejidos, e. g. bazo o médula ósea. Existen más de 30 variantes de LNH, entre el 70% y 90% son linfomas de células B con 14 variedades; el complemento corresponde al linfomas de células T (Guerra et al. 2013), (American Cancer Society, 2014). En México, el LNH constituyó la tercera causa de cánceres en hombres (7.83%), y en mujeres fue la sexta (3.97%) durante el 2003 (Secretaria de Salud, 2009). En los últimos años se han observado incremento en la incidencia, aunque se desconocen las causas, se le relaciona con la edad, principalmente adultos mayores de 50 años. De acuerdo con la guía para LNH del Instituto Nacional de Cancerología (INCan 2011a), el diagnóstico se realiza en tejido ganglionar o extraganglionar que se obtiene por biopsia escisional. Bajo la sospecha diagnóstica, se procede a la inmunohistoquímica con anticuerpos anti CD45, CD20 y CD3. La estadificación se determina a partir de estudios de imagen, como pueden ser CT, PET-CT y resonancia magnética, entre otros. El tratamiento depende del tipo de linfoma y su estadio, comúnmente se utiliza quimioterapia (i. e., CHOP, Ciclofosfamida, Doxorrubicina, Vincristina y Prednisona), o radioterapia externa. En México se ha incorporado el uso de inmunoterapia en combinación con quimioterapia presentando buenos resultados, especialmente en casos quimio- resistentes, donde uno de los principales anticuerpos utilizados es el rituximab. El rituximab es un anticuerpo monoclonal IgG1 quimérico, con fracción variable murina y región constante humana, que se unen a la fosfoproteína transmembranal CD20 expresada por los linfocitos B humanos y en la mayoría de células tumorales B (aprox. 93%) (Setoain et al. 2006). El rituximab es aplicado como monoterapia o en combinación con agentes Introducción 3 quimioterapéuticos, i. e., R-CHOP-21, induciendo efectos citotóxicos o inclusive apoptosis (Guerra et al. 2013). Los pacientes refractarioso reincidentes a quimioterapia e inmunoterapia son potencialmente candidatos a RIT. La RIT consiste en el tratamiento con anticuerpos monoclonales marcados con algún radionúclido; su objetivo es combinar el efecto citotóxico de los anticuerpos con el efecto de la radiación. La mayoría de los radionúclidos utilizados son emisores de partículas 𝛽−, de media y alta energía, que por su alcance en tejido (varios milímetros) permiten lograr un efecto de “fuego cruzado”, por esto es posible afectar células tumorales que no son blancos directos de los anticuerpos (Juweid, 2002). Entre los radionúclidos emisores 𝛽− más utilizados se encuentran el 131I y el 90Y. Por ejemplo, la terapia con 131I-rituximab es bien tolerada por los pacientes con toxicidad hematológica comparable a la quimioterapia (Bienert et al. 2005), (Leahy y Turner, 2011). El yodo es un halógeno, del cual ha sido bien estudiada su química, por lo que el marcaje de anticuerpos es relativamente rápido y sencillo mediante el método iodogen o cloramina T. Otras ventajas son su relativo bajo costo de producción y la capacidad de obtener imágenes de biodistribución en órganos y tumor. Además, el 131I ha sido tradicionalmente empleado en tratamientos de pacientes con hipertiroidismo y cáncer de tiroides debido al alcance medio en tejido blando de sus emisiones 𝛽−, i .e. ,0.5 mm con 𝐸𝛽−,prom =0.192 MeV. Entre las desventajas está el incremento de exposición a la radiación del trabajador y familiares del paciente por la radiación gamma (𝐸𝛾,max =0.723 MeV), por tal motivo, se recomienda estrictas precauciones radiológicas o en su caso, hospitalizar al paciente. Una desventaja importante es la deshalogenación del radiomarcado que ocurre después del catabolismo en órganos normales o células tumorales, lo cual puede provocar hipotiroidismo por la captación del yodo libre en tiroides (Juweid, 2002). El reporte TG No. 7 de la AAPM1 recomienda implementar una dosimetría interna personalizada para la seguridad del paciente y para la protección del trabajador y público en general (Macey et al. 2001). La dosimetría interna personalizada es de importancia cuando se considera que la farmacocinética del anticuerpo es única para cada paciente, 1 American Association of Physicists in Medicine. Introducción 4 esta depende de la edad, tamaño de los órganos, masa corporal, masa tumoral, metabolismo y excreción renal. Por lo tanto, la actividad terapéutica prescrita bajo un estudio de dosimetría aumenta la posibilidad de mejorar los resultados terapéuticos y disminuir los efectos tóxicos. La dosimetría interna se puede realizar con diferentes métodos, uno de los principales es por cuantificación de imágenes planas (método de vistas conjugadas) o imágenes tomográficas con la técnica SPECT/CT, donde la incertidumbre del cálculo de dosis absorbida es menor. Los controles de calidad periódicos del equipo SPECT/CT, incluyendo la evaluación de la uniformidad, resolución espacial y energética, y alineación del centro de rotación, entre otros; son prerrequisito para una alta calidad de imagen y para disminuir la incertidumbre del cálculo de la dosis absorbida (Dewaraja et al. 2013). En el marco de estas observaciones, en el Instituto Nacional de Cancerología (INCan) se busca implementar tratamientos de RIT en pacientes con LNH de células B utilizando 131I- rituximab. Con este propósito surge este trabajo de tesis, en el cual se busca valorar la factibilidad y protección radiológica durante el radiomarcado y tratamiento a través de realizar una dosimetría interna personalizada. La dosimetría interna se calcula a partir de la cuantificación de actividad acumulada del 131I-rituxumab, mediante imágenes con SEPCT/CT a cuerpo entero, utilizando el software OLINDA/EXM1 1.1. 1 Organ Level INternal Dose Assessment/EXponential Modeling. Antecedentes La RIT se ha convertido en un tratamiento importante para el LNH recurrente y/o refractario, debido a los beneficios de supervivencia y calidad de vida que se han observado en diferentes estudios (Juweid 2002), (Witzig 2006) y (Leahy y Turner 2011). Los resultados se pueden atribuir a los efectos apoptóticos de la radiación, junto con la radiosensibilidad de los antígenos CD20 y a la abundancia de los mismos durante la enfermedad. Los tratamientos de radioinmunoterapia aprobados por la FDA1 incluyen el 90Y-ibritumomab tiuxetan y el 131I-tositumomab, que son aplicados a una gran variedad de linfomas (e. g., LNH de bajo grado o linfoma folicular de células B). El radiomarcado con 131I de anticuerpos quiméricos, como el rituximab, en departamentos de medicina nuclear hace rentable y accesible su uso en hospitales públicos (Leahy y Turner 2011). El principal efecto adverso del 131I-rituximab es hematológico, i. e., trombocitopenia y neutropenia (Guerra et al. 2013). Bienert et al. (2005), evaluaron la seguridad, toxicidad y respuesta terapéutica del 131I- rituxumab en nueve pacientes de LNH de células B recurrente y/o refractario. Otro trabajo importante, fue el realizado por Leahy y Turner (2011), quienes reportan su experiencia clínica en 142 pacientes de LNH de bajo grado, con respuesta objetiva de 67%, respuesta completa de 50% y con una media de sobrevida de 32 meses. Los resultados fueron comparados favorablemente con los tratamientos con 131I-tositumomab y 90Y-ibritumomab tiuxetan. Leahy y Turner reportaron dos métodos para la dosificación del 131I-rituximab. El primero fue por dosimetría interna, el cual consistió en impartir la actividad terapéutica con base en el límite de dosis al órgano crítico (i. e., médula ósea), o a cuerpo entero en el caso de la 1 Food and Drug Administration. Antecedentes 6 RIT no mieloablativa. De esta forma, la actividad (en MBq) se calculó a partir de la dosis de radiación prescrita (en Gy) y por el límite de dosis al órgano crítico por actividad administrada (en Gy/MBq), determinada por el principio del radiotrazador; en el que se asume que la dosis al órgano crítico por MBq es similar a la dosis calculada con el radiotrazador. El segundo método de dosificación se basó en cantidades fijas de actividad o ajustadas al peso corporal (MBq/kg) o superficie corporal (MBq/m2). El primer método reportó mayor control tumoral como resultado de considerar y evaluar las diferencias de biodistribución del anticuerpo (Scheidhauer et al. 2002). Esta dosimetría se puede realizar a través de la cuantificación de imágenes planas o tomográficas, o cuantificando la actividad en muestras sanguíneas mediante detectores de centelleo de NaI. Scheidhauer et al. 2002, determinaron la biodistribución y farmacocinética del 131I-rituximab para RIT en 35 pacientes con LNH recurrente a partir de las dos formas de cuantificación (imágenes y muestras de sangre). Administraron una traza de entre 20-40 mg de rituximab marcado con 250 MBq de 131I, y concluyeron que el 131I-rituximab fue adecuado y seguro para el estudio dosimétrico. La farmacocinética del 131I-rituximab presentó un comportamiento exponencial decreciente con vida media efectiva promedio de 𝜏ef,prom = 88 h a cuerpo entero, mientras que para el tumor estuvo entre 40 y 133 h (𝜏ef,prom = 81 h). La dosis más alta correspondió a la glándula tiroides, seguida por el bazo y los riñones. La cinética sanguínea del 131I-rituximab fue descrita por una función doble exponencial. La actividad fue excretada exclusivamente por los riñones (aprox. 50% de la actividad inyectada después de una vida media). Scheidhauer et al. concluyeron que la falta de dosimetría personalizada puede significar una subestimación o sobrestimación de la dosis en tumor y órganos críticos del 20% a 30%. Por otrolado, Boucek y Turner en el 2005 validaron el método de dosimetría personalizada (Método de Wahl, ver Apéndice B) considerando al cuerpo entero como un órgano subrogado para estimar la dosis absorbida a médula ósea (Dmáx.,Tol.<2 Gy); esto debido a la complicación de delinear la médula en las imágenes. Es importante aclarar que, aunque los cálculos se basaron en cuerpo entero, la médula ósea es el principal órgano crítico, debido a la mielosupresión causada por la radiación, especialmente en pacientes tratados previamente con quimioterapia. Antecedentes 7 Las complicaciones de llevar la RIT a la práctica clínica pueden ser atribuibles a cuestiones logísticas, relacionadas con la transferencia del cuidado de los pacientes (al pasar la responsabilidad de médicos hemato-oncólogos a nucleares oncólogos), además del posible daño a médula. Sin embargo, ninguno de estos problemas se reportaron en los trabajos mencionados. Las recomendaciones recientes de la European Consensus Guidelines Workshop (Zinzani, d’Amore, y Bombardieri 2008), incorporan la RIT como tratamiento eficiente de LNH; aunque en la clínica, la RIT continua siendo el tratamiento de último recurso. El tratamiento con 131I-rituximab ofrece practicidad y costo-beneficio, donde la única limitante es la implementación del radiomarcado de anticuerpos murinos CD20 (Leahy y Turner 2011). Para ello, se han formulado Procedimientos Operativos Estandarizados para la preparación “en casa”, de radiomarcado, controles de calidad y dosimetría del 131I- rituximab que garantizan la seguridad radiológica y efectividad del tratamiento (Pickford y Turner 2012), (Calais y Turner 2012). Del Real Rivas, como parte de su trabajo de tesis de maestría, realizó la caracterización del equipo SPECT Symbia T6 Siemens para su uso con el 131I, mismo que se utilizó en el presente trabajo (Del Real 2014a). Hipótesis y Objetivos Hipótesis Un protocolo de dosimetría interna personalizada para pacientes con linfoma no Hodgkin, candidatos a tratamiento con [131I]-rituximab, permitirá determinar la dosis absorbida a los órganos críticos antes del tratamiento para valorar su radiotoxicidad. Durante el estudio se podrá desarrollar los procedimientos para su implementación en la práctica clínica en el Instituto Nacional de Cancerología. Objetivo general Implementar un protocolo de dosimetría interna para pacientes con linfoma no Hodgkin candidatos a radioinmunoterapia con [131I]-rituximab empleando el método de cuantificación de imágenes SPECT/CT. Objetivos específicos 1. Diseñar y elaborar estrategias de operación referente a la protección radiológica durante el radiomarcado y dispensación del [131I]-rituximab, así como las recomendaciones que los pacientes deben considerar durante y después del tratamiento. 2. Estimar la actividad terapéutica para la radioinmunoterapia con [131I]-rituximab a partir de estudios de biodistribución en pacientes con linfoma no Hodgkin empleando cuantificación de imágenes SPECT/CT. 3. Calcular la dosis de radiación en órganos críticos y lesiones tumorales utilizando el software OLINDA/EXM 1.1. Marco teórico 1.1 Linfoma no Hodgkin 1.1.1 Sistema linfático El sistema linfático es el responsable de la resistencia específica (así como algunos aspectos de la resistencia inespecífica) a la exposición de una gran variedad de patógenos causantes de enfermedades (Tortora y Derrickson 2006). La resistencia inespecífica comprende los mecanismos que confieren protección inmediata contra los invasores; estos incluyen las mucosas, jugo gástrico, proteínas antimicrobianas, fiebre, por mencionar algunas. En cambio, la resistencia específica se pone en marcha ante el contacto con sustancias que se reconocen como extrañas, capaces de iniciar una respuesta específica mediada por anticuerpos. El sistema linfático está compuesto por un líquido llamado linfa, vasos linfáticos, órganos formados por tejidos linfáticos y la médula ósea roja. El sistema linfático cumple tres funciones principales: (1) Drenaje del exceso del líquido intersticial; (2) transporte de lípidos en la dieta y (3) generación de la respuesta inmunitaria. El tejido linfático o linfoide es una forma especial de organización del tejido conectivo reticular que contiene un gran número de linfocitos. Los linfocitos son glóbulos blancos agranulares y los hay de dos los tipos: células B (linfocitos B) y células T (linfocitos T), ambos involucrados en la respuesta inmune (Tortora y Derrickson 2006). Los órganos y tejidos linfáticos se distribuyen ampliamente y se clasifican en dos grupos de acuerdo a sus funciones. Los órganos linfáticos primarios son aquellos donde las células madre se diferencian a células inmunocompetentes; estos órganos comprenden la médula ósea roja (en los huesos planos y en las epífisis de los huesos largos) y el timo. Capítulo 1. Marco teórico 10 Las células madre pluripotenciales de la médula ósea roja dan origen a las células B maduras y a células pre-T, estas últimas migran al timo para diferenciarse en células T maduras. Los órganos secundarios y tejidos linfáticos son aquellos sitios donde se lleva a cabo la mayor parte de las respuestas inmunitarias, comprenden a los ganglios linfáticos, bazo y nódulos linfáticos (Figura 1-1) (Tortora y Derrickson 2006). Figura 1-1. Sistema linfático. Respuesta específica La respuesta específica es aquella que está mediada por anticuerpos, le confiere al organismo la capacidad de defenderse de agentes invasores, como las bacterias, toxinas, virus y tejidos extraños. La respuesta específica consiste en dos clases de respuesta: (1) la respuesta inmunitaria celular, en la que las células T abandonan los tejidos linfáticos eliminando a los antígenos, Capítulo 1. Marco teórico 11 promoviendo su ruptura (lisis) o liberando sustancias citotóxicas (citolíticas); y (2) la respuesta inmunitaria humoral mediada por anticuerpos, donde las células B se diferencian en células plasmáticas (plasmocitos), que ejercen su actividad protectora contra enfermedades mediante la producción de anticuerpos (Ac). Los Ac son proteínas que reconocen específicamente a moléculas extrañas conocidas como antígenos (Ag) y promueven su eliminación (Tortora y Derrickson 2006). La forma típica de un Ac es de una letra “Y”, donde en sus extremos presenta una región hipervaribable conocida como CDR (Figura 1-2). Las diversas combinaciones de CDR, le permiten al organismo tener Ac dirigidos contra diferentes patógenos (Porto 2014). Figura 1-2. Estructura típica de un Ac. Los anticuerpos monoclonales (AcMo) son anticuerpos provenientes de un único clon de células plasmáticas idénticas y específicos para un antígeno determinado. Los antígenos pueden ser específicos para las células cancerosas con una mínima expresión o sin expresión en células normales. Entre las principales aplicaciones de los AcMo están la detección y cuantificación de genes, inmunodiagnóstico y tratamiento de tumores específicos (Tabla 1-1). Capítulo 1. Marco teórico 12 Tabla 1-1. Principales AcMo aprobados por la FDA utilizados para tratamiento, resumido de Machado et al. (2006). AcMo Descripción Rituximab AcMo quimérico contra receptores CD20 de células B, producen lisis en células tumorales en presencia del complemento humano. Indicado en tratamiento de LNH recurrentes y refractarios. Alemtuzumab AcMo humanizado contra receptores CD52, se emplea como tratamiento de leucemia linfocítica crónica, linfoma cutáneo de células T y linfoma de células T. Trastuzumab AcMo humanizado dirigido contra el receptor HER2, presente principalmente en células tumorales de cáncer de mama. Utilizado como monoterapia y diagnóstico. Ibritumomab Tiuxetan AcMo murino marcado con 90Y. Para el tratamiento de LNH de bajo grado y linfoma folicular.Tositumomab Tratamiento con pacientes de LNH folicular CD20 positivo, indicado para refractarios de rituximab. 1.1.2 Linfoma no Hodgkin (LNH) El LNH también conocido como linfoma, constituye diferentes neoplasias derivadas de las células B o T con diferencias clínicas, de pronóstico y de respuesta al tratamiento. La incidencia es mayor en hombres adultos mayores a 50 años con etiología desconocida y mayor riesgo para pacientes con problemas inmunológicos. El sistema de clasificación de la OMS1 agrupa a los linfomas según su apariencia microscópica, características cromosómicas de las células del linfoma y por la presencia de ciertas proteínas en la superficie de las células (American Cancer Society 2014). Existen más de 30 subtipos histológicos de LNH, entre los más comunes se encuentran el linfoma difuso de células grandes B (LDCGB) y el linfoma folicular, ver Tabla 1-2. Los principales signos y síntomas de pacientes con LNH incluyen el agrandamiento del bazo, obstrucciones en el hígado, ritmo cardiaco irregular, fiebre, pérdida de peso inexplicable y sudoración nocturna. Es importante determinar el diagnóstico correcto para definir su tratamiento y pronóstico (Porto 2014). El diagnóstico se deriva del estudio 1Organización Mundial de la Salud Capítulo 1. Marco teórico 13 histológico del tejido ganglionar o extraganglionar; con sospecha diagnóstica se procede a la inmunohistoquímica de CD45, CD20 y CD3 (INCan 2011). Otras pruebas diagnósticas pueden ser (Provencio-Pulla 2015): Biopsia de médula ósea. La médula ósea se encuentra infiltrada del 30% al 50% de los casos de LNH. Estudio completo de sangre, bioquímica general con LDH, calcio y función renal. Estudios de imagen: Radiografía simple de tórax, TAC torácico-abdominal y pélvico. Resonancia magnética y PET dependiendo de la sintomatología. Tabla 1-2. Principales incidencias de neoplasias de LNH en Estados Unidos de América, adaptada de Chabner et al. (2009). Neoplasias Incidencia De células B 88% Linfoma difuso de células grandes B (LDCGB) 31% Linfoma folicular 22% Linfoma MALT 8% CLL/SLL 7% Linfoma de células del manto 6% Linfoma de Burkitt y tipo Burkitt 3% Linfoma mediastínico de células B grande 2% Linfoma ganglionar de la zona marginal 2% Linfoma esplénico de la zona marginal <1% De células T 12% Células T periféricas NOS 4% Linfoma de células grande anaplásica 2% T-LBL precursora 2% NK nasal/linfoma de células T 1% La estadificación se debe realizar de acuerdo al sistema Ann Arbor (ver Tabla 1-3). El linfoma folicular o de bajo grado tiene un crecimiento lento, con supervivencia media de 6 a 10 años. El LDCGB o linfoma alto grado es más agresivo, donde la remisión completa al tratamiento es frecuente (Rodríguez et al. 2009). Capítulo 1. Marco teórico 14 Tabla 1-3. Clasificación de Ann Arbor, adaptada de (INCan 2011a). Estadio Característica I Una sola región ganglionar o extraganglionar localizada. II Dos o más regiones ganglionares afectadas del mismo lado del diafragma. III Regiones ganglionares a ambos lados del diafragma. IV Infiltración difusa o diseminada de uno o más órganos extraganglionales. La médula ósea está afectada. 1.1.2.1 Tratamiento El tratamiento estándar incluye cirugía para extirpar el tumor seguido por quimioterapia y/o radioterapia externa. En cuanto a la quimioterapia, se recomiendan tres regímenes (Porto 2014): 1) mBACOD (methotrexate, bleomycin, adriamycin, cyclophosphamide, oncovin, y dexamethasone); 2) CHOP (cyclophosphamide, hydroxydaunomycin, oncovin, y prednisone) y 3) CDE (cyclophosphamide, doxorubicin, y etoposide). El régimen estándar es CHOP, por la facilidad de administración, seguridad y bajo costo, sin embargo se han realizado varios intentos para mejorar su efectividad como el trasplante de médula ósea, la combinación con radioterapia externa y terapia dirigida. La terapia dirigida está basada en la identificación de la principal proteína que expresa la enfermedad, e. g., el antígeno CD20 para el caso de LNH de células B. El CD20 se expresa en la superficie de las células B maduras en personas sanas y se sobrexpresa en las células cancerosas; esta proteína desempeña un papel importante en la regulación de los canales de calcio y activación celular. En este enfoque consiste la terapia con AcMo o inmunoterapia, recomendado para estadios avanzados, i. e. III y IV (ver Tabla 1-1). Uno de los principales AcMo utilizados es el rituximab, este es un AcMo quimérico con alta especificidad para bloquear el CD20 induciendo la destrucción de las células B mediante cuatro mecanismos: toxicidad mediada por complemento, citotoxicidad, inducción de apoptosis y sensibilización de la quimioterapia (Hernández-Rivera et al. 2008). La inmunoquimioterapia, combinación de CHOP+rituximab (i. e., R-CHOP), es el tratamiento recomendado para LDCGB y linfoma folicular. Para LDCGB se ha demostrado un incremento de supervivencia de 17%, mientras que para el linfoma folicular el Capítulo 1. Marco teórico 15 incremento es de 13%, ambos comparados con el régimen CHOP (Hernández-Rivera et al. 2008). Los efectos adversos que se han asociado al rituximab son: infección, dolor muscular, sensación de malestar, cambios en el ritmo cardiaco, diarrea, indigestión, o debido alguna reacción por la perfusión como puede ser fiebre, escalofríos y temblores. Cuando el cáncer se encuentra en etapas más avanzadas, el paciente con LNH no responde a la quimioterapia ni a la terapia con AcMo, entonces una opción a considerar es la radioinmunoterapia. 1.1.2.1.1 Radioinmunoterapia (RIT) La RIT es un tratamiento que utiliza átomos radiactivos incorporados a un AcMo, con el fin de incrementar la toxicidad en las células cancerosas por medio de sus emisiones radiactivas, i. e., un radioinmunoconjugado. La dosis absorbida es localizada, debido a la especificidad del AcMo y al alcance de la radiación emitida, e. g. partículas 𝛽−; la radiación X y gamma contribuyen en menor medida a la dosis absorbida. El potencial citotóxico de la RIT se origina a partir del efecto de “fuego cruzado”; el efecto se ilustra en la Figura 1-3b y consiste en el incremento del alcance citotóxico de la radiación determinado por el alcance de las partículas emitidas por el núcleo radiactivo en aquellas células cancerosas donde el efecto inmunológico de los AcMo está limitado, ya sea por el tamaño tumoral o por falta de expresión del antígeno. Figura 1-3. a) Citotoxicdad por el AcMo, los círculos grandes representan las células cancerosas y la letra “Y” representa el AcMo. b) Citotoxicidad por el AcMo radiomarcado, los puntos representan al átomo radiactivo (adaptada de Kersten 2011). Capítulo 1. Marco teórico 16 El uso del AcMo anti-CD20 para LNH es la aplicación con mayor éxito (Emmanouilides 2006); esto se podría deber a la radiosensibilidad de los células B y a la sobreexpresión del antígeno CD20. Por ello, la RIT para pacientes con LNH se convierte en un tratamiento atractivo de primera línea. Los radioinmunoconjugados aprobados por la FDA son el 90Y-ibritumomab tiuxetan (2002) y el 131I-tositumomab (2003), ambos disponibles comercialmente. El 90Y-ibritumomab es un AcMo murino anti-CD20 de la familia de rituximab, unido al quelante tiuxetan. El 131I- tositumomab utiliza el anticuerpo B1 anti-CD20. En ambos casos se emplean para LNH recurrentes o refractarios a rituximab (Sobrevilla-Calvo y Rivas-Vera 2007). 1.2 Generalidades del Yodo-131 (131I) 1.2.1 Biodistribución normal El yodo-131 (131I) o radioyodo generalmente se emplea en la clínica en forma de yoduro- 131 de sodio. Usualmente es administrado vía oral en forma líquida o cápsula para tratamiento/diagnóstico de hipertiroidismo o cáncer de tiroides. Elyodo se absorbe rápidamente por el tracto intestinal y es transportado por el torrente sanguíneo, es captado por el riñón, glándula tiroides, células gástricas, glándulas salivales, y glándula mamaria lactante. La tiroides lo atrapa y concentra hasta 100:1 con relación al plasma para ser almacenado y utilizado en la producción de hormonas tiroideas. La mayor cantidad de yodo ingerido es eliminado por vía renal (Torres-Víquez 2011), (ICRP 2004). 1.2.2 Propiedades nucleares El yodo-131 (131I) es un isótopo del yodo (Z=53, N=78), debido a sus propiedades nucleares, el isótopo es radiactivo con vida media de 8.03 días; decae en partículas 𝛽− al núcleo “estable” xenón-131 (131Xe) emitiendo partículas 𝛽−, rayos X y rayos gamma de diferentes energías. Generalmente se produce de la fisión nuclear del uranio-233 (233U). Las principales emisiones radiactivas se resumen en la Tabla 1-4. Capítulo 1. Marco teórico 17 Tabla 1-4. Características de las principales emisiones radiactivas del 131I. Partículas 𝜷− Rayos gamma Energíaa (MeV) Alcance (cm)b Energía (MeV) Aire Tejido Adiposo Polietileno ρ=1.205×10-3 g/cm3 ρ=0.92 g/cm3 ρ=0.94 g/cm3 0.192c (89.98%)e 42.35 0.05 0.04 0.364c (81.5%) 0.807d (0.39%) 310.17 0.35 0.33 0.723d (1.77%) 1.2.3 Método de yodación El yodo debe ser oxidado para formar enlaces. El método de la cloramina-T ha presentado buenos resultados, además de ser económico y sencillo de realizar (ver Tabla 1-5, resumida de Pantoja-Hinojosa 2004). Tabla 1-5. Ventajas y desventajas de diferentes métodos de yodación. Método Producción Ventajas Desventajas Cloramina-T 90% Alta eficiencia de marcado y pureza radioquímica. Puede causar desnaturalización de las proteínas. Electrolítico 80% Yodación uniforme del compuesto. Proceso lento. De Conjugación ____ Yodación sin alteraciones en las moléculas. Producción de marcado baja. Iodogen 70-80% Desnaturalización mínima de proteínas. ______ El método de la cloramina-T consiste en lo siguiente: el AcMo y la cloramina-T son añadidos a la solución de yoduro-131 de sodio. En solución acuosa, la cloramina-T libera lentamente ácido hipocloroso, el cual oxida al yodo (I-) a un radical hidratado H2OI+. La reacción es interrumpida por la adición de bisulfito de sodio que reduce el exceso de cloramina-T. El 131I se une a la tirosina del AcMo anti-CD20 por la reacción de substitución electrifílica como describe la Figura 1-4 . aLos valores de energía se obtuvieron de: https://www-nds.iaea.org bLos valores de alcance se determinaron a partir del alcance de electrones según Attix, (1986). cEnergía promedio. dEnergía máxima. eIntensidad relativa entre paréntesis. https://www-nds.iaea.org/ Capítulo 1. Marco teórico 18 Figura 1-4. Mecanismo de yodación por substitución electrofílica. Después de la yodación, el yodo residual libre (I+-I- en solución acuosa) es removido por precipitación, intercambio aniónico, filtración o diálisis. La esterilización de proteínas marcadas puede llevarse a cabo a través de la filtración por membrana. Es importante evaluar la temperatura y tiempo de yodación para el tipo de molécula a ser yodada para un pH entre 7-9 (Pantoja-Hinojosa 2004). 1.3 Protección radiológica y diseño de blindajes 1.3.1 Protección radiológica El objetivo de la protección radiológica es gestionar y controlar las exposiciones a la radiación ionizante para prevenir los efectos deterministas y reducir los riesgos de los efectos estocásticos hasta donde sea razonablemente alcanzable (ICRP 2007). Para ello, la Comisión Internacional de Protección Radiológica o ICRP, por sus siglas en inglés, tiene como objetivo fundamental lograr el nivel adecuado de protección radiológica, de las personas y del medio ambiente, de los efectos perjudiciales de la exposición a la radiación (ICRP 2007); la ICRP emite periódicamente recomendaciones basadas en las investigaciones realizadas de los efectos de la radiación sobre la salud. En México, la Ley Reglamentaria del Artículo 27 Constitucional en Materia Nuclear regula los usos del material radiactivo bajo los requisitos establecidos en el Reglamento General de Seguridad Radiológica. Por conducto de la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardas (CNSNS) se expiden normas técnicas para hacer explícitas estas disposiciones (SENER 1988). Capítulo 1. Marco teórico 19 La presente sección está basada principalmente en las recomendaciones de la ICRP emitidas en su publicación 103 (ICRP 2007), el cual define tres tipos de situaciones de exposición: Situaciones de exposición planificada: son situaciones que implican la introducción y operación deliberada de fuentes. Situaciones de exposición de emergencia: son situaciones que pueden ocurrir durante la operación de una situación planificada, o como consecuencia de un acto malévolo, o cualquier otra situación inesperada. Situaciones de exposición existente: son situaciones de exposición que ya existen cuando debe tomarse una decisión sobre su control. La ICRP distingue tres categorías de exposiciones: Exposición ocupacional: Toda exposición a radiaciones de los trabajadores ocurrida como resultado de su trabajo. Exposición del público: Toda exposición que no sean exposiciones ocupacionales ni exposiciones médicas de pacientes. Exposición médica de pacientes: La exposición es intencional y para el beneficio directo del paciente, como pueden ser procedimientos diagnósticos, intervencionistas y terapéuticos. Además, es importante mencionar que toda actividad que involucre material radiactivo debe estar fundamentada en los tres principios siguientes: Justificación: Cualquier decisión que altera la situación de exposición a la radiación debería ocasionar más beneficio que daño. Optimización de la protección: La probabilidad de una exposición, el número de personas expuestas y la magnitud de sus dosis individuales deberían ser mantenidas tan bajas como sea razonablemente alcanzable (criterio ALARA), teniendo en cuenta los factores económicos y sociales. Aplicación de límite de dosis: La dosis total a todo individuo debida a fuentes controladas en situaciones de exposición planificada, sin tener en cuenta la Capítulo 1. Marco teórico 20 exposición médica a los pacientes, no debería exceder los límites apropiados especificados por la Comisión. 1.3.1.1 Magnitudes en protección radiológica Las magnitudes fundamentales en protección radiológica se basan en la energía depositada en órganos o tejidos del cuerpo humano, donde la principal cantidad empleada para medir la radiación recibida es la dosis absorbida. La dosis absorbida se define como: 𝐷 = 𝑑𝜖 𝑑𝑚 ec. (1.1) donde 𝑑𝜖 es el valor esperado de la energía impartida por la radiación ionizante a la materia en un elemento de volumen de masa, 𝑑𝑚. La unidad de dosis absorbida en el Sistema Internacional de medidas (SI) es el gray (Gy) equivalente a 1 J·kg-1 (Attix 1986). Para estimar la dosis en los órganos y tejidos, 𝐷𝑇, se determina la dosis absorbida promedio, considerando el detrimento y variaciones en la sensibilidad en los órganos y tejidos para los distintos tipos de radiación. A continuación, definimos las magnitudes de protección que son de utilidad para evaluar las incidencias de los efectos estocásticos. La primera magnitud a definir es la dosis equivalente en un órgano o tejido, 𝐻𝑇; 𝐻𝑇 = ∑ 𝑤𝑅𝐷𝑇,𝑅 𝑅 ec. (1.2) donde 𝑤𝑅 es el factor de ponderación para la radiación 𝑅 (Tabla 1-6). La suma se realiza para todos los tipos de radiaciones involucrados. La unidad de 𝐻𝑇 es el J·kg-1 y tiene como nombre especial el sievert (Sv) (ICRP 2007). La segunda magnitud a considerar es la dosis efectiva, 𝐸, que se define como la suma ponderada de las dosis equivalentes en losórganos y tejidos: Capítulo 1. Marco teórico 21 𝐸 = ∑ 𝑤𝑇𝐻𝑇 𝑇 = ∑ 𝑤𝑇 𝑇 ∑ 𝑤𝑅𝐷𝑇,𝑅 𝑅 ec. (1.3) donde 𝑤𝑇 es el factor de ponderación para el tejido 𝑇 (Tabla 1-7). La suma es sobre todos los órganos y tejidos del cuerpo humano considerados sensibles a la inducción de efectos estocásticos, de tal manera que ∑ 𝑤𝑇 = 1. La unidad de 𝐸 es el J·kg-1 y tiene como nombre especial el sievert (Sv). La dosis efectiva es la magnitud central para la evaluación y optimización de la protección radiológica y no debe emplearse para evaluaciones epidemiológicas ni definir tratamientos. Tabla 1-6. Factores de ponderación de la radiación recomendados. Tipo de radiación 𝑹 Factor de ponderación de la radiación 𝒘𝑹 Fotones 1 Electrones y muones 1 Protones y piones cargados 2 Partículas alfa, fragmentos de fisión, iones pesados 20 Neutrones El factor se define en una función continua de la energía del neutróna. Tabla 1-7. Factores de ponderación de los tejidos recomendados. Tejido 𝒘𝑻 ∑ 𝒘𝑻 Médula ósea, colon, pulmón, estómago, mama, resto de los tejidos 0.12 0.72 Gónadas 0.08 0.08 Vejiga, esófago, hígado, tiroides 0.04 0.16 Superficie del hueso, cerebro, glándulas salivales, piel 0.01 0.04 Total 1.00 Los valores de la Tabla 1-7 son valores promedios para los seres humanos, basados en estudios epidemiológicos de inducción de cáncer en poblaciones expuestas y evaluaciones de riesgo para efectos hereditarios. aSe omite la función por estar fuera de nuestro interés. Capítulo 1. Marco teórico 22 1.3.2 Diseño de blindajes El objetivo del diseño de blindajes es proteger al personal ocupacionalmente expuesto (POE), público general y paciente de la exposición a la radiación ionizante; esto se logra interponiendo barreras entre la fuente de radiación y el punto de interés. Para ello, es necesario distinguir el tipo y energía de la radiación, cantidad de la misma, condiciones involucradas, practicidad y factores económicos. La Tabla 1-8 resume las principales diferencias para blindar los distintos tipos de radiación. Tabla 1-8. Principales diferencias para blindar la radiación ionizante (Iturbe 2008). Tipo de emisión Características del blindaje Partículas alfa Limitado poder de penetración. La capa muerta de la piel o una hoja de papel es suficiente para frenarlas (absorberlas) completamente. Partículas beta El alcance de las partículas está en función de su energía. Los materiales empleados son de número atómico (Z) bajo (e. g. plástico, madera, aluminio, etc.) en donde la producción de rayos X de frenado es menor. Neutrones Pueden penetrar bastante en la mayoría de los materiales. El mejor blindaje son los materiales con átomos ligeros, como el hidrógeno (e. g. agua, parafina, polietileno). Rayos X y rayos gamma Son altamente penetrantes dependiendo de su energía. Los materiales empleados son aquellos que puedan absorber parte de los fotones y disminuir su intensidad (e. g., plomo, concreto, acero, etc.). Por ser de nuestro interés, esta sección expondrá únicamente el diseño de blindajes para la exposición debida a fuentes abiertas, similar a las condiciones de una radiofarmacia en medicina nuclear. En particular, para rayos X, rayos gamma y partículas 𝛽−. 1.2.2.1 Blindaje para fotones Partimos de la definición de la ley de atenuación exponencial de fotones monoenergéticos en condiciones de “buena geometría” (haz angosto): 𝐼 = 𝐼0𝑒 −𝜇𝑥 ec. (1.4) Capítulo 1. Marco teórico 23 donde 𝐼0 es la intensidad del haz incidente, 𝐼 es la intensidad del haz transmitida, 𝜇 es el coeficiente lineal de atenuación (cm-1) y 𝑥 es el espesor del blindaje (cm). Cuando el haz no es angosto es necesario introducir el factor de transmisión (𝐵), ec. (1.5)ec. (1.6), para corregir la intensidad del haz transmitido por el haz ancho respecto al haz angosto (Iturbe 2008). 𝐼 = 𝐼0𝐵𝑒 −𝜇𝑥 ec. (1.5) 𝐵 puede ser obtenida de mediciones o cálculos para el material, espesor, energía de los fotones y geometría de la fuente dada. El código de práctica referente al diseño de instalaciones que usan radiación ionizante emitido por el Instituto de Protección Radiológica de Irlanda (RPII 2009) define 𝐵 como: 𝐵 = 𝑃 𝑇 ∙ 𝑈 ∙ 𝐷0 ec. (1.6) donde: 𝑃: dosis objetivo, límite de dosis que se permite fuera de la barrera. 𝑇: factor de ocupación, fracción del tiempo máximo que ocupa un individuo en el área de cuestión (ver Tabla 1-9). 𝑈: factor de uso o la fracción del tiempo que un haz de radiación incide en la barrera. 𝐷0: dosis debida a la fuente de radiación sin la presencia de ninguna barrera en el punto de cálculo. De tal manera, que si 𝐵 es la unidad o mayor, no se requiere de blindaje adicional. La dosis (en μSv) se determina a partir de la ec. (1.7): 𝐷0 = Γ𝑁𝑤𝐴0𝑡𝑅𝑡 𝑑2 ec. (1.7) donde Γ (en μSv·m2·MBq-1·h-1) es la constante gamma para una fuente puntual a un metro de distancia, 𝑁𝑤 es el número de eventos por semana, 𝐴0 es la actividad inicial en bequerel (Bq), 𝑡 es el periodo de tiempo en el área en horas, 𝑑 es la distancia en metros y 𝑅𝑡 es el factor de reducción, en nuestro caso corresponde al decaimiento radiactivo físico: Capítulo 1. Marco teórico 24 𝑅𝑡 = exp ( −0.693𝑡 𝑇1/2 ) ec. (1.8) donde 𝑇1/2 es la vida media del radionúclido. Tabla 1-9. Factor de ocupación para el diseño de blindajes (NCRP 2004). Localidad Factor de ocupación Áreas de recepción, oficinas estación de enfermeros, laboratorios, tiendas, áreas de juego para niños, cuartos de personal, salas de control. 1 Cuartos de tratamiento de pacientes. 1/2 Sala de personal, sala de hospital, corredores. 1/5 Sanitarios, vestidores, áreas externas con asientos. 1/20 Escaleras, estacionamiento. 1/40 La dosis disminuye como el inverso al cuadrado de la distancia (ver ec. (1.7); por lo tanto es importante maximizar la distancia de la fuente, esto repercutirá directamente a la instalación del blindaje estructural (RPII 2009). En el diseño se deben utilizar las distancias reales o sugeridas de los ocupantes en las áreas aledañas (Figura 1-5). Figura 1-5. Distancias mínimas sugeridas de un ocupante en el área aledaña, la “estrella” representa el material radiactivo (Madsen et al. 2006). El espesor del blindaje, 𝑥, para dejar pasar el 10% de los fotones incidentes se determina considerando la capa decirreductora (CDR) a partir de la siguiente ecuación: 𝑥 = 𝐶𝐷𝑅 × 𝐿𝑜𝑔(1/𝐵) ec. (1.9) Capítulo 1. Marco teórico 25 Tabla 1-10. Capa decirreductora (CDR) para principales radionúclidos utilizados en medicina nuclear (RPII 2009). Radionúclido CDR (cm en Pba) (cm en concretob) 99mTc 0.09 6.6 131I 1.1 18 1.3.2.2 Blindaje de partículas 𝜷− El blindaje de las partículas 𝛽− debe considerar la protección de las mismas partículas 𝛽− y de los rayos X de frenado, como consecuencia de la interacción de las partículas 𝛽− con el medio. Las partículas 𝛽− pueden ser detenidas colocando blindaje en los alrededores de la fuente con espesor igual a su alcance máximo. De forma conservadora, se pueden considerar las partículas 𝛽− con máxima energía cinética, 𝑇𝑚𝑎𝑥. Para blindar la radiación de frenado, Turner propone calcular la producción de radiación de frenado, 𝑌, esta es la fracción estimada de la energía de la partícula 𝛽− que es convertida en radiación de frenado. Considerando la energía cinética inicial 𝑇 (en MeV) de los electrones que interaccionan en un medio con número atómico 𝑍, 𝑌 se determina como (Turner 2007): 𝑌 ≅ (6 × 10−14) ∙ 𝑍 ∙ 𝑇 1 + (6 × 10−14) ∙ 𝑍 ∙ 𝑇 ec. (1.10) Attix presenta cálculos de 𝑌 para distintos valores de energía de electrones en diferentes medios. La estimación de la tasa de dosis por la radiación de frenado se determina como: �̇� = 𝜇𝑒𝑛𝜌 ( 𝑌𝐸�̇� 4𝜋𝑟2 ) ec. (1.11) donde 𝜇𝑒𝑛/𝜌 es el coeficiente másico de absorción (cm2g-1) en aire para 𝑇𝑚𝑎𝑥, 𝐸�̇� es la tasa de emisión de energía de las partículas 𝛽− y 𝑟 es la distancia de la fuente puntual. aDensidad del plomo: ρ=11.4 g/cm3; bDensidad del concreto: ρ=2.3 g/cm3. Capítulo 1. Marco teórico 26 Para una tasa de dosis objetivo, �̇�0, el espesor del blindaje para la radiación de frenado se calcula como: 𝑥 = ln ( �̇�0 �̇� ) 𝜇 ec. (1.12) donde 𝜇 es el coeficiente lineal de atenuación del material utilizado de blindaje. 1.4 Dosimetría interna La dosimetría interna es “la disciplina utilizada para medir, calcular, estimar y cuantificar la dosis absorbida en los órganos y tejidos del cuerpo humano como resultado de la incorporación interna del material radiactivo” (Raabe 1994). Se emplea bajo dos enfoques: (1) como fines de protección radiológica y (2) para estimar el riesgo y beneficio de radiofármacos de uso diagnóstico y terapia. Bajo el segundo enfoque, es posible estimar la dosis absorbida de radiación impartida a los órganos críticos durante la terapia y planificar esquemas seguros de tratamiento. Se ha ido desarrollando diferentes sistemas para abordar el problema, uno de los principales es el sistema MIRD, el cual detallamos a continuación. 1.4.1 Conceptos fundamentales La actividad (𝐴) es el número de decaimientos radiactivos por unidad de tiempo de un material radiactivo, donde la unidad del SI es el bequerel (Bq). El decaimiento radiactivo se determina de acuerdo a la siguiente ecuación: 𝐴(𝑡) = 𝐴0𝑒 −𝜆𝑡 ec. (1.13) donde 𝐴0 es la actividad en el momento inicial, λ es la constante de decaimiento (s-1) y 𝑡 es el tiempo (s). La vida media física (𝑇𝑝) de un radionúclido es el tiempo requerido para que éste decaiga a la mitad de su actividad inicial; la ec. (1.14) relaciona la vida media física con la constante de decaimiento. Capítulo 1. Marco teórico 27 𝑇𝑝 = Ln(2) 𝜆 ec. (1.14) Si el material radiactivo se incorpora al cuerpo humano, la cantidad de material radiactivo es eliminado por dos procesos: decaimiento radiactivo y deposición biológica. Análogo a 𝑇𝑝, se define la vida media biológica (𝑇𝑏) como el tiempo en el cual la mitad del material remanente es removido del organismo por procesos biológicos. De tal manera, que el tiempo en que la mitad del material radiactivo es eliminado por ambos procesos se le conoce como vida media efectiva (𝑇𝑒), dado por (Stabin 2008): 1 𝑇𝑒 = 1 𝑇𝑝 + 1 𝑇𝑏 ec. (1.15) o, 𝑇𝑒 = 𝑇𝑝𝑇𝑏 𝑇𝑝 + 𝑇𝑏 ec. (1.16) 1.4.2 Sistema MIRD1 El sistema MIRD surge para proporcionar las bases de una metodología del cálculo de la dosis interna, el sistema fue creado en 1965 por el Comité MIRD de la Sociedad de Medicina Nuclear Estadunidense (American SNM) y desde entonces han publicado 26 panfletos. Con la incorporación de maniquíes antropomórficos computacionales, el sistema MIRD se ha llevado a la práctica clínica e investigación científica. 1.4.2.1 Desarrollo del sistema Definimos dos tipos de regiones: (1) órgano fuente (𝑆): son aquellos tejidos u órganos que contendrán una distribución uniforme de material radiactivo y (2) órgano blanco (𝑇), son aquellos tejidos u órganos de interés para los que deseamos conocer la dosis absorbida, puede o no ser órgano fuente (Figura 1-6). 1 Medical Internal Radiation Dose. Capítulo 1. Marco teórico 28 Figura 1-6. Conceptos de órgano fuente (S) y órgano blanco (T). La estimación de la tasa de dosis absorbida, ec. (1.17), puede ser calculada a partir de la definición previa de dosis absorbida, ver ec. (1.1), sumando para cada tipo de radiación (𝑖) la contribución de cada órgano fuente hacia el órgano blanco, 𝑆 → 𝑇 (Stabin 2008): 𝐷�̇� = 𝑘𝐴𝑆 ∑ 𝑦𝑖𝐸𝑖𝜙𝑖𝑖 (𝑇 ← 𝑆) 𝑚𝑇 ec. (1.17) donde, �̇�𝑇: Tasa de dosis absorbida para el órgano blanco de interés (Gy·s-1), 𝐴𝑆: Actividad en el órgano fuente (MBq), 𝑦𝑖: Número de emisiones con energía 𝐸𝑖, por tipo de radiación, 𝐸𝑖: Energía por radiación para la i-ésima radiación (MeV) 𝜙𝑖: Fracción de energía emitida en 𝑆 que es absorbida en 𝑇, (0 < 𝜙𝑖 < 1). 𝑚𝑇: Masa del órgano blanco (kg) 𝑘: Constante de proporcionalidad, equivale a 1.6×10-6 mGy·kg·MBq-1·s-1·MeV-1 Por lo tanto, la dosis absorbida en 𝑇 (𝐷𝑇) se determina como: 𝐷𝑇 = 𝑘�̃� ∑ 𝑦𝑖𝐸𝑖𝜙𝑖𝑖 (𝑇 ← 𝑆) 𝑚𝑇 ec. (1.18) donde �̃� es la actividad acumulada, representa el número total de decaimientos radiactivos que ocurren durante el tiempo presente del material radiactivo en el órgano fuente: �̃� = ∫ 𝐴(𝑡)𝑑𝑡 ∞ 0 = 1.44𝐴0𝑇𝑒 ec. (1.19) Capítulo 1. Marco teórico 29 𝐴0 es la actividad administrada en el tiempo 𝑡 = 0 y es calculada hasta su completa eliminación (𝑡 = ∞). 𝐴(𝑡) es la curva actividad-tiempo resultante de las mediciones de la actividad en el órgano fuente a distintos tiempos. La fracción absorbida por tipo de radiación, 𝜙𝑖, depende del tipo y energía de la radiación emitida, tamaño, forma y composición del órgano fuente (𝑆) y blanco (𝑇), del medio y la distancia entre ellos (𝑇 ← 𝑆). El sistema MIRD considera como radiación penetrante a los fotones (rayos X y rayos gamma) que escaparan de 𝑆 (>10 keV) y radiación no penetrante para la radiación de corto alcance (i. e. electrones, partículas 𝛽−, 𝛽+ y 𝛼) y fotones menores que 10 keV. En el último caso se considera que la mayor parte de la energía es absorbida, por lo tanto, 𝜙 = 1 si 𝑇 = 𝑆 y 𝜙 = 0 si 𝑇 ≠ 𝑆. El valor S (Bq·s) es la dosis absorbida promedio en un órgano blanco, por unidad de actividad acumulada en el órgano fuente. La magnitud depende del tipo de radiación, del tamaño, forma y composición de los órganos. Los valores S han sido calculados a partir de simulaciones Monte Carlo empleando maniquíes antropomórficos para pares específicos 𝑇 ← 𝑆 de acuerdo a la siguiente expresión: 𝑆(𝑇 ← 𝑆) = 𝑘 ∑ 𝑦𝑖𝐸𝑖𝜙𝑖𝑖 (𝑇 ← 𝑆) 𝑚𝑇 ec. (1.20) Sustituyendo la ec. (1.20) en la ec. (1.18), el cálculo de 𝐷𝑇 se reduce a: 𝐷𝑇 = �̃� × 𝑆 ec. (1.21) La 𝐷𝑇 puede ser expresada en términos de la dosis absorbida por unidad de actividad administrada (𝐴0). El tiempo de residencia del órgano fuente 𝜏, se define como: 𝜏 = �̃�/𝐴0 ec. (1.22) Capítulo 1. Marco teórico 30 Una expresión general para el cálculo de dosis interna es dada por el sistema RADAR1 de acuerdo a la siguiente ecuación (Stabin 2008): 𝐷𝑇 = 𝑁 × DF ec. (1.23) donde 𝑁 es el número de transiciones nucleares que ocurren en un órgano fuente 𝑆, y DF es un factor de dosis. Comparando con la ec. (1.21), 𝑁 conceptualmente es similar a la actividad acumulada, �̃�, y DF al valor S. 1.4.3 OLINDA OLINDA es un software para calcular la dosis interna a nivel órgano debido a distintos radionúclidos utilizados en medicina nuclear a partir de mediciones de la actividad acumulada en el órgano fuente, se basa en el sistema RADAR. El software emplea tablas de 𝐷𝐹 determinadas de maniquíes antropomórficos computacionales y modelos esfera de diferentes tamaños. El software cuenta con ocho categorías de emisión: (1) rayos gamma, (2) rayos X, (3) fotones de aniquilación, (4) partículas 𝛽+, (5) partículas 𝛽−, (6) electrón de conversión, (7) electrón Auger y (8) partículas 𝛼. No incluye la información de los radionúclidos hijas de ningún decaimiento (Stabin 2015). El cálculo de la estimación de dosis es tan bueno como la información cinética introducida. Es importante enfatizar, que los resultados de OLINDA solamente serán estimaciones de dosis para un individuo o población promedio, por lo tanto no debe ser utilizada para evaluar el riesgo para un individuo ni considerar la dosis en órganos porseparado (Stabin 2015). 1 RADAR: RAdiation Dose Assessment Resource. Capítulo 1. Marco teórico 31 1.4.3.1 Maniquíes antropomórficos Los maniquíes antropomórficos computacionales disponibles representan al hombre y mujer adulto, niños de diferentes edades (i. e., 0, 1, 5, 10 y 15 años) y mujer en diferentes etapas de gestación (i. e., 3, 6 y 9 meses). Los maniquíes que representan los niños y al hombre adulto fueron desarrollados por Cristy y Eckerman (1987) donde los resultados de los factores de dosis se obtuvieron por simulación en Monte Carlo de la creación y transporte de fotones a través de varias estructuras en el cuerpo, de tal manera que la composición atómica y densidad fueron basadas en información de la ICRP en el reporte del “Hombre de Referencia” (Stabin 2008), (Eckerman et al.1995). La serie de cuatro maniquíes que representan a la mujer adulto incluyendo la mujer con varios periodos de gestación como la dosis al feto fueron desarrollados por Stabin y colegas, emitiendo documento similar al de Cristy-Eckerman (Eckerman et al.1995). Figura 1-7. Maniquí adulto de Cristy-Eckerman. Metodología 2.1 Indicaciones de protección radiológica 2.1.1 Diseño de blindajes 2.1.1.1 Consideraciones generales Se propone un “Laboratorio de Radiofarmacia” dentro de las instalaciones del Departamento de Medicina Nuclear, INCan bajo las siguientes consideraciones: En el área se realizará la producción y control de calidad de dosis terapéuticas con AcMo marcados con 131I. La fuente de radiación es considerada fuente puntual, con constante gamma Γ = 0.0575 μSvm2MBq-1h-1, ver generalidades del 131I presentadas en el Apéndice A. Considera instalación de Tipo II A por manejar material radiactivo de radiotoxicidad alta, una actividad máxima de 7.4 GBq empleando operaciones químicas normales (NOM-003-NUCL-1994). La dosis objetivo para el POE se estableció en 20 mSv/año y para el público en general de 1 mSv/año (ICRP 2007), considerando 50 semanas laborables al año. Considera que el POE no trabaja más de tres horas por semana a 30 cm de la fuente, siendo el caso más crítico cuando el material radiactivo con actividad máxima se encuentre fuera de su blindaje. En el caso de alguna ubicación colinde con 2 o más fuentes radiactivas cercanas, la dosis objetivo será dividida entre el número de fuentes que rodean el recinto para que la dosis objetivo anual se siga cumpliendo. El diseño de las instalaciones debe cumplir las especificaciones incluidas en la NOM-027-NUCL-1996. Capítulo 2. Metodología 33 2.1.1.2 Diseño de blindajes El blindaje consta de dos capas para distintos propósitos. La primera debe ser de un material con Z bajo para disminuir la radiación de frenado derivada de las emisiones 𝛽−. La segunda capa servirá para blindar los rayos X y gamma, el cálculo de blindajes se basa en la metodología propuesta por el código práctica RPII (ver sección 1.2.2) y consistió en un blindaje localizado. El blindaje se colocó por encima y alrededor de la estación de trabajo de tal manera que facilitara la manipulación durante el radiomarcado; además se utilizó una mampara plomada, activímetro (con blindaje de plomo de 25 mm de espesor para el pozo) y uso de bata, guantes, cubre boca y pinzas. 2.2 Controles de calidad del equipo SPECT/CT Se utilizó el equipo SPECT/CT de doble cabezal Symbia TruePoint SPECT/CT T6 Siemens del Departamento de Medicina Nuclear del INCan para la obtención de imágenes (ver Figura 2-1 y Tabla 2-1). Figura 2-1. Symbia TruePoint SPECT/CT T6. Capítulo 2. Metodología 34 Tabla 2-1. Especificaciones técnicas (Siemens Symbia T Series 2015), (Vija 2008). Campo de Vista (FOV) 533 mm×387 mm Dimensiones del cristal (ancho, largo y grosor) 59.1 cm×44.5 cm×0.95 cm Material del cristal NaI(Tl) Tubos fotomultiplicadores (TFM) 59 TFMs en arreglo hexagonal Colimador 6×0.5 mm a 6×3 mm Generador de potencia de pico 50 kW Voltaje de tubo de RX 80, 110 y 130 kV Corriente del tubo de RX 20-345 mA Grosor de reconstrucción 0.63-10 mm Velocidad de reconstrucción 8 imágenes/s . Se realizaron las pruebas implementadas en el Programa de Aseguramiento de Calidad de Cámaras Gamma (Tabla 2-2), trabajo de tesis realizado por Montoya. Tabla 2-2. Pruebas de controles de calidad recomendadas. Prueba Maniquí/Fuentes Actividad de 99mTc Diaria Uniformidad intrínseca (Verificación) 1 Fuente Puntual 20-30 μCi Mensual Uniformidad intrínseca (Calibración) 1 Fuente Puntual 20-30 μCi Centro de rotación (COR) 5 fuentes 5 mCi Resolución espacial intrínseca 1 Fuente puntual 20-30 μCi Sensibilidad 1 Fuente de disco 200 μCi Semestral Resolución espacial extrínseca 1 Fuente extendida 15 mCi Tiempo muerto Resolución temporal 50 μCi Tasa máxima de conteo 1 fuente puntual 100 μCi Resolución energética 1 fuente puntual 20 μCi Uniformidad extrínseca 1 Fuente extendida 15 mCi Tamaño de pixel Tamaño de pixel 20 μCi Capítulo 2. Metodología 35 2.3 Técnica de radiomarcado El radiomarcado se realizó en una campana de flujo laminar bajo condiciones estériles, se descargaron los gases del 131I utilizando una campa de extracción, se siguieron las medidas de protección radiológica indicadas en el código práctica RPII (RPII 2009). El 131I se marcó con el rituximab empleando el método de la cloramina-T (ver sección 1.2.3), bajo los procedimientos descritos por Pickford y Turner (2012), y Mather (2006). Reactivos: 500 μg de rituximab en buffer de fosfatos (0.1 M, pH=7.4). 20 μL de cloramina T en buffer de fosfatos (5 mg/mL). 40 μL de bisulfito de sodio (0.5 g/mL). Diferentes actividades de 131I (solución en NaI). Procedimiento: 1. En un vial Eppendorf, se agregó la cloramina-T y la actividad deseada de 131I en la muestra de rituximab. 2. La muestra se incubó a temperatura ambiente durante 10 min. 3. Se detuvo la reacción con 40 μL de bisulfito (0.5 g/mL) y se incubó 5 min a temperatura ambiente. 4. El yodo libre se retiró por el método de filtración con filtro Amicom Ultracel de 0.5 mL 30 kDa 12,000 rpm durante 5 min. 2.3.1 Pruebas in vitro Se evaluó la eficiencia de radiomarcado para distintos tiempos de incubación (i. e., 5, 10 y 20 minutos) y la estabilidad del 131I-rituximab en suero humano fresco a 37°C hasta 144 h. Estas pruebas se determinaron a partir de la diferencia porcentual de las cuentas entre “top” y “bottom” resultado de la cromatografía de capa fina (TLC, por sus siglas en inglés), ver Figura 2-2. La cuantificación se realizó en el detector de centelleo tipo pozo (Figura 2-3). Capítulo 2. Metodología 36 Figura 2-2. TLC: Tiras de la marca Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA. a) Se colocó apox. 1 μL de la muestra, b) El matanol al 85% (fase móvil) desplazó mayor distancia al yodo libre (“top”), mientras que una menor distancia al AcMo radiomarcado (“bottom”). Figura 2-3. Detector de centelleo tipo pozo Ludlum, modelo 2200 (Sensibilidad=11.2±0.3 cpm/Bq para el fotopico de 364 keV del 131I (Rodríguez 2008). 2.3.2 Pruebas in vivo Se realizaron estudios de cinética y biodistribución en un grupo de ratas macho sanas de la cepa Wistar, a las cuales se les administró una actividad 𝐴0 de 131I-rituximab por v. i. en la vena lateral de la cola (ver Tabla 2-3). La cinética se realizó a partir de la extracción de muestras sanguíneas de la cola con capilares (10 μL/muestra), para los siguientes tiempos: 5, 10, 20, 30 minutos, 1, 3, 6 y 24 horas después de inyección. Para la biodistribución, se cuantificaron los principales órganos después de sacrificar a los animales 24 h después de la inyección y se recolectaron muestras de orina con capilares (10 μL/muestra). Las muestras se cuantificaron en el detector de centelleo tipopozo (Figura 2-3), las cuentas netas se determinaron restando las Capítulo 2. Metodología 37 cuentas del fondo ambiental y se corrigieron por el decaimiento radiactivo. El procedimiento de análisis farmacocinético se explica en el Apéndice A. Tabla 2-3. Peso y actividad inyectada (𝐴0) para cada rata (n=4). Rata Peso (g) 𝑨𝟎 (MBq ± 3% ) 1 288 20 2 247 19 3 303 17 4 285 16 2.4 Dosimetría interna a nivel órgano El método de dosimetría interna se basó en las recomendaciones de las publicaciones MIRD No. 23 (Dewaraja et al. 2012), MIRD No. 24 (Dewaraja et al. 2013) y del grupo de trabajo (TG) No. 71 de la AAPM (Macey et al. 2001). Además, se utilizan los resultados del trabajo de caracterización del 131I para el equipo SPECT/CT (Figura 2-1), de José del Real (Del Real 2014a). Sin embargo, se optó en determinar los factores de calibración sujeto a nuestras condiciones. 2.4.1 Criterios de inclusión de pacientes Pacientes diagnosticados con LNH de células B con o sin tratamientos. Se verificó la presencia de la enfermedad mediante un estudio PET/CT con [18F]-FDG (fluorodesoxiglucosa). Pacientes residentes en la Ciudad de México. Pacientes mujeres en edad no reproductiva. Pacientes con estado físico adecuado para la realización de los estudios de imagen. A cada paciente se le explicó los beneficios y posibles efectos secundarios, además de la metodología para el bloqueo de tiroides, el cual consiste en: ingerir solución Lugol por 5 días antes y 5 días después de la aplicación. Los pacientes y acompañantes firmaron la carta de consentimiento informado. Capítulo 2. Metodología 38 2.4.2 Administración del radiotrazador El mismo día de la aplicación se marcó el 131I-rituximab bajo condiciones de esterilidad, la actividad se midió con un activímetro (Figura 2-4), con una incertidumbre sistemática atribuible de 3% de la medición debido a factores geométricos de la fuente, reproducibilidad, radiación dispersa y radiación de fondo. Se le administró a cada paciente la traza de 131I-rituximab (111 MBq con 5 mg de AcMo) por infusión y se pre-medicó por posible reacción alérgica al anticuerpo. Posteriormente, el paciente esperó para la distribución del AcMo radiomarcado y evacuó la vejiga antes de cada adquisición de imagen. Figura 2-4. Activímetro Capintec, Inc. CRC-15 BETA, No. de Serie: 510185. 2.4.3 Adquisición de imágenes SPECT/CT Las imágenes se adquirieron con colimadores de hoyos paralelos de alta energía, ventana energética del fotopico (PP) en 364 keV y ancho de 15%. Las imágenes se corrigieron por dispersión de triple ventana energética para energía superior (US) e inferior (LS) de 8%, ver ec. (2.1). 𝐶𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 = 𝐶𝑃𝑃 − 𝐶𝑈𝑆 − 𝐶𝐿𝑆 ec. (2.1) donde 𝐶 fueron las cuentas registradas en cada ventana definida (ver Figura 2-5). Capítulo 2. Metodología 39 Figura 2-5. Espectro de energía en cámara gamma correspondiente a un paciente de RIT dos días después de la administración de 2.8 GBq de 131I (Dewaraja et al. 2013). Las adquisiciones SPECT se realizaron con los protocolos presentados en la Tabla 2-4, para una matriz de 128×128 pixeles, factor de magnificación de 1.0. En el caso de las adquisiciones a 96 horas (con baja tasa de conteo), se utilizó matrices de 64×64 pixeles para reducir el ruido en las imágenes. El sistema de doble cabezal se colocó a 180° en modo rotación continua para una órbita conforme al contorno corporal del paciente. Tabla 2-4. Protocolos de adquisiciones SPECT. Tiempo después de la administración (horas) Secuencia SPECT 2 128 imágenes – 10 s 48 180 imágenes – 10 s 96 128 imágenes – 15 s Se adquirió una imagen CT por paciente a las 48 horas con tamaño de corte de 2.5 mm. Se procuró que la configuración sea tal que la dosis efectiva fuera <4 mSv. La imagen CT se fusionó con las imágenes SPECT de los diferentes tiempos. 2.4.4 Procesamiento y reconstrucción de imágenes Las imágenes se reconstruyeron con 3D FLASH, 15 iteraciones, 8 subconjuntos y se corrigieron por atenuación, dispersión y efecto parcial de volumen. Capítulo 2. Metodología 40 2.4.5 Cuantificación de actividad 2.4.5.1 Factor de calibración (FC) El FC (cpm/MBq) para ambos detectores se determinó para el 131I, a partir de la cuantificación de la imagen SPECT/CT de un maniquí cilíndrico (Figura 2-6). El maniquí se rellenó con agua y se colocó en el centro una vial con 3.3±0.1 MBq de 131I; de tal manera que la razón de concentración de actividad-fondo fue 10:1, similar a los pacientes con LDCGB tratados con 131I-rituximab. Las imágenes se adquirieron y procesaron bajo las condiciones expuestas anteriormente. Figura 2-6. Maniquí cilíndrico relleno de agua (volumen de 4 L). El FC se determinó dividiendo las cuentas totales reconstruidas del volumen de interés (VOI) por la actividad conocida y tiempo total de adquisición. El FC resultante fue el promedio de las mediciones para los distintos protocolos de adquisición (Tabla 2-4). Se atribuyó 3.5% de incertidumbre derivada de la medición de actividad (3%) y estadística del conteo (aprox. 1.8%). 2.4.5.2 Definición de los órganos y lesiones Los órganos críticos fueron: glándula de tiroides, médula ósea roja (MO), bazo, cuerpo entero (CE) y lesiones. La delineación se realizó con ayuda de la imagen anatómica del CT (Figura 2-7). Las masas de las lesiones se determinaron del factor de conversión Unidades Hounsfieled (UH) a densidad (ρ) (Tabla 2-5). Capítulo 2. Metodología 41 Tabla 2-5. Factores de conversión UH-Densidad (Del Real 2014a). Intervalo de UH Factor de conversión -115 – -2 ρ=1.001+0.0005×UH ± 0.0025 gcm-3 -2 – 2 ρ=1 ± 0.0025 gcm-3 2 – 129 ρ=0.997+0.0015×UH ± 0.0025 gcm-3 Figura 2-7. Imagen SPECT/CT a 48 h de paciente con la enfermedad en un ganglio cervical y en bazo. 2.4.5.3 Corrección por Efecto Parcial de Volumen (𝑬𝑷𝑽) Los órganos o lesiones con diámetros <25 mm se corrigieron por EPV aplicando la ec. (2.2) (Del Real 2014a). 𝐸𝑃𝑉 = 𝐶𝑚 0.62245 + 0.02034 × 𝑉 ec. (2.2) donde 𝐶𝑚 son las cuentas medidas y 𝑉 es el volumen del órgano o lesión en cm3. 2.4.6 Cálculo de dosis absorbida Se empleó el método de dosimetría a nivel órgano descrito a continuación: 1. Se estimó la actividad (𝐴) captada en cada órgano blanco a partir de la cuantificación de imágenes SPECT/CT y FC para los distintos tiempos de adquisición de cada Capítulo 2. Metodología 42 paciente (Tabla 2-4). El médico determinó el tejido de interés y se le ajustó un VOI para un corte, por último, se sumaron las cuentas totales para los cortes que representan al tejido. 2. Se calcularon los porcentajes de actividad inyectada, (𝑃𝐼𝐷, donde 𝑃𝐼𝐷 = 𝐴/𝐴0) para los distintos tiempos, se obtuvo la curva Actividad-Tiempo para cada tejido de interés. 3. Se calculó la actividad acumulada (área de bajo la curva) y vida media efectiva. Los ajustes de las funciones exponenciales de la curva Actividad-Tiempo y área bajo la curva se calcularon con el software SigmaPlot 12.0. El cálculo implicó en promedio un error de 8.6% debido a las iteraciones de los métodos matemáticos del software. 4. Se calcularon los tiempos de residencia (MBq·h/MBq) para cada tejido de interés, ver ec. (1.22). 5. Con los resultados anteriores, se calcularon las dosis absorbida a órganos críticos y lesiones por unidad de actividad (mGy/MBq) utilizando el software OLINDA/EXM 1.1 en modelo Adulto. Para la dosis en las lesiones se utilizó el modelo de esfera, sin considerar a los demás órganos fuente. Se atribuyó 10% de incertidumbre en el cálculo de dosis absorbida por basarse en modelos generalizados (Lawrence 2003). La dosis a médula ósea (𝐷𝑀𝑂) se corrigió por su masa de acuerdo a lo propuesto por Ferrer et al. (2010) utilizando la ec. (2.3). 𝐷𝑀𝑂 = �̃�𝐿2−𝐿4 0.067 × 𝑆(𝑀𝑂