Balloon-based adjuvant radiotherapy in breast cancer: comparison between 99mTc and HDR 192Ir / Radioterapia adjuvante em câncer de mama com balão de 99mTc comparativo ao balão HDR 192Ir

ABSTRACT

Abstract Objective: To perform a comparative dosimetric analysis, based on computer simulations, of temporary balloon implants with 99mTc and balloon brachytherapy with high-dose-rate (HDR) 192Ir, as boosts to radiotherapy. We hypothesized that the two techniques would produce equivalent doses under pre-established conditions of activity and exposure time. Materials and Methods: Simulations of implants with 99mTc-filled and HDR 192Ir-filled balloons were performed with the Siscodes/MCNP5, modeling in voxels a magnetic resonance imaging set related to a young female. Spatial dose rate distributions were determined. In the dosimetric analysis of the protocols, the exposure time and the level of activity required were specified. Results: The 99mTc balloon presented a weighted dose rate in the tumor bed of 0.428 cGy.h-1.mCi-1 and 0.190 cGyh-1.mCi-1 at the balloon surface and at 8-10 mm from the surface, respectively, compared with 0.499 and 0.150 cGyh-1.mCi-1, respectively, for the HDR 192Ir balloon. An exposure time of 24 hours was required for the 99mTc balloon to produce a boost of 10.14 Gy with 1.0 Ci, whereas only 24 minutes with 10.0 Ci segments were required for the HDR 192Ir balloon to produce a boost of 5.14 Gy at the same reference point, or 10.28 Gy in two 24-minutes fractions. Conclusion: Temporary 99mTc balloon implantation is an attractive option for adjuvant radiotherapy in breast cancer, because of its availability, economic viability, and similar dosimetry in comparison with the use of HDR 192Ir balloon implantation, which is the current standard in clinical practice.

RESUMO

Resumo Objetivo: Análise dosimétrica comparativa entre técnicas de implantes temporários de reforço por meio de balões de 99mTc e de 192Ir de alta taxa de dose (high dose rate - HDR) mediante simulação computacional. A hipótese é que ambos produzem dosimetria equivalente em condições pré-estabelecidas de atividade e exposição. Materiais e Métodos: Simulações de implantes com balão preenchido com 99mTc e balão HDR-192Ir foram elaboradas no Siscodes/ MCNP5, modelando em voxels um tórax feminino reproduzido de ressonância magnética de mama jovem. Distribuições espaciais de taxas de dose absorvidas foram geradas. Análises dosimétricas dos protocolos foram apresentadas especificando tempo acumulado e atividade requerida. Resultados: Implante temporário com balão-99mTc apresentou taxa de dose ponderada no leito do tumor, na adjacência do balão, de 0,428 cGyh-1.mCi-1, e a 8-10 mm distante, de 0,190 cGyh-1.mCi-1, enquanto o implante de balão com 192Ir apresentou 0,499 e 0,150 cGyh-1.mCi-1, respectivamente. A exposição de 24 horas para balão-99mTc foi necessária para produzir o reforço de 10,14 Gy com 1,0 Ci, ao passo que para balão HDR-192Ir foram necessários 24 minutos com segmentos de 10,0 Ci para gerar 5,14 Gy no mesmo ponto de referência, ou 10,28 Gy em duas frações de 24 minutos. Conclusão: Implante temporário com balão-99mTc é atrativo para a radioterapia adjuvante do câncer de mama, devido a disponibilidade, viabilidade econômica e equivalência radiodosimétrica ao balão HDR-192Ir, protocolo presente na prática clínica.