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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E TÉCNICAS NUCLEARES
ESTUDOS PARA A VIABILIDADE DA TÉCNICA DE
RADIOSTEOPLASTIA ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES
COMPUTACIONAIS RADIODOSIMÉTRICAS E DE APLICAÇÕES
EXPERIMENTAIS EM OSSOS ANIMAIS IN VITRO
Márcia Flávia Silveira
Belo Horizonte
2007
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i
Márcia Flávia Silveira
ESTUDOS PARA A VIABILIDADE DA TÉCNICA DE
RADIOSTEOPLASTIA ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES
COMPUTACIONAIS RADIODOSIMÉTRICAS E DE APLICAÇÕES
EXPERIMENTAIS EM OSSOS ANIMAIS IN VITRO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Ciências e Técnicas Nucleares do Departamento de
Engenharia Nuclear da Escola de Engenharia da
Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito
parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências e
Técnicas Nucleares.
Orientador: Tarcísio Passos Ribeiro de Campos
Belo Horizonte
2007
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ii
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E TÉCNICAS NUCLEARES
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO:
“ESTUDOS PARA A VIABILIDADE DA TÉCNICA DE RADIOSTEOPLASTIA
ATRAVÉS DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS RADIODOSIMÉTRICAS E DE
APLICAÇÕES EXPERIMENTAIS EM OSSOS ANIMAIS IN VITRO”
ALUNA: Márcia Flávia Silveira
Comissão Examinadora constituída por:
ORIENTADOR: _________________________________________
Prof. Tarcísio Passos Ribeiro de Campos
__________________________________________
Dr. Sávio Lana Siqueira
___________________________________________
Dr. Wanderley dos Santos Roberto
Área de concentração: Ciências das Radiações
iii
Aos meus queridos pais, Djalma e Ione, por confiarem e
acreditarem na minha capacidade e por permanecerem
compreensivos quando por força de ocupações
acadêmicas, furtava o seu precioso convívio.
iv
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais agradeço pelo amor incondicional, pela força imensurável e pelo apoio
imprescindível. Aos meus irmãos e familiares pelo incentivo; em especial aos meus tios,
Maria Helena e Gonzaga, pelo acolhimento nesta cidade, confiança e estímulo.
Ao professor Tarcísio, meu orientador, por ter me acolhido e acreditado em mim, além
de ter me apoiado e me orientado com tamanha dedicação e sabedoria durante a execução
deste trabalho.
Aos queridos professores Arno e Clemente pela atenção, preocupação, disponibilidade
e amizade em momentos difíceis; pela companhia alegre e extrovertida nos momentos de
descontração que fizeram da minha permanência em Belo Horizonte mais fácil e prazerosa.
Às dirigentes, Cláubia e Ângela; aos professores, Maria Auxiliadora e Ricardo, e às
funcionárias, Nancy, Bernadete e Márcia (ex-funcionária) do Departamento de Engenharia
Nuclear, pela simpatia, eficiência e pelos valiosos conhecimentos transmitidos.
Aos amigos fidedignos Fabrício e Adelk, pela amizade oferecida, pelos abraços nas
manhãs difíceis, pelas frutas e doces nos momentos certos, pela companhia nos almoços
tornando-os mais saborosos, pelo apoio e carinho.
Ao querido Arione pelo carinho e atenção, pelo auxílio computacional, os jantares
deliciosos, a amizade inesquecível, as horas no “amarelinho”, a experiência transmitida e pela
força encorajadora.
Ao amigo-irmão Mário pela ajuda desde a escolha de onde morar até à grande amizade
dedicada. Obrigada pela paciência e compreensão fundamentais para a minha permanência;
além da ajuda técnica, didática, profissional, financeira, alimentícia e tantas outras.
Em especial à nova “pequena” grande e inesquecível amiga Fabiana, pelo ombro
amigo, as lágrimas sustentadas, os sábios conselhos nos momentos difíceis, pelo apoio moral,
pelo “Fafá-turbin”, a força imensurável, as madrugadas de trabalho e pelo presente de
desfrutar de sua agradável companhia em inesquecíveis momentos. Obrigada pela inestimável
e leal amizade.
A todos os amigos de Uberaba que se mantêm ao meu lado mesmo eu estando longe.
E aos novos amigos de Belo Horizonte, como André, Rosário, Roberto, Cristina, Sâmia,
Daiane, Glauber, Rodrigo, Viviane, Bruno, Danilo e tantos outros que dividiram momentos
significativos e inesquecíveis comigo.
A Deus por tornar tudo isso possível com sua força maior olhando sempre por mim.
v
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ................................................................................................... vii
LISTA DE TABELAS ..............................................................................................................ix
LISTA DE ABREVIATURAS ..................................................................................................x
RESUMO .................................................................................................................................xii
ABSTRACT .......................................................................................................................... xiii
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 14
1.1 Considerações Iniciais....................................................................................................14
1.2 Motivação......................................................................................................................15
1.3 Objetivos e Justificativa .................................................................................................15
1.4 Apresentação do Trabalho ................................................................................................ 16
2 SISTEMA ESQUELÉTICO .............................................................................................18
2.1 Sistema Esquelético Humano .........................................................................................18
2.1.1 Composição e tipo de ossos.........................................................................................19
2.1.2 Formação, reabsorção e reparação óssea ..................................................................26
2.2 Estrutura Óssea Animal..................................................................................................28
2.2.1 Esqueleto suíno ...........................................................................................................31
2.2.2 Esqueleto bovino .........................................................................................................33
3 CONSIDERAÇÕES SOBRE O CÂNCER ÓSSEO...........................................................37
3.1 Definições e Tipos de Tumores Ósseos ..........................................................................37
3.2 Principais Tumores Ósseos Malignos e Exemplos Radiológicos.....................................39
3.3 Diagnósticos dos Tumores Ósseos .................................................................................43
3.4 Metástases Ósseas .........................................................................................................46
3.5 Técnicas de Tratamento para Tumores Ósseos ..............................................................49
3.5.1 Cirurgia ......................................................................................................................50
3.5.2 Quimioterapia .............................................................................................................51
3.5.3 Radioterapia: teleterapia e braquiterapia ...................................................................52
3.5.4 Vertebroplastia ...........................................................................................................58
vi
3.5.5 Radiovertebroplastia...................................................................................................62
4 CÓDIGOS UTILIZADOS PARA A RADIODOSIMETRIA ............................................66
4.1 Código Monte Carlo.......................................................................................................66
4.2 Sistema de Códigos SISCODES ....................................................................................68
5 MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................................72
5.1 Radiosteoplastia .............................................................................................................72
5.2 Estudo Radiodosimétrico................................................................................................73
5.2.1 Seleção de caso clínico................................................................................................73
5.2.2 Construção do modelo de voxel no programa SISCODES ..........................................75
5.3 Estudos in vitro com Ossos Animais ..............................................................................78
5.3.1 Seleção e preparo das estruturas ósseas......................................................................78
5.3.2 Aplicação da técnica de radiosteoplastia.....................................................................80
5.3.3 Avaliação radiológica .................................................................................................84
6 RESULTADOS ...............................................................................................................87
6.1 Resultados do Modelo Computacional ...........................................................................87
6.2 Resultados e Avaliação Radiodosimétrica ......................................................................88
6.3 Resultados dos Experimentos in vitro.............................................................................92
7 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS ..............................................................................94
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..............................................................................96
vii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 Amplitude de movimento do esqueleto humano ..................................................18
Figura 2.2 As células do osso...............................................................................................21
Figura 2.3 Anatomia de um osso longo e sua estrutura anatômica ........................................22
Figura 2.4 Tipos de ossos.....................................................................................................25
Figura 2.5 Esqueleto do suíno; vista lateral ..........................................................................31
Figura 2.6 Estruturas ósseas do membro torácico do porco...................................................32
Figura 2.7 Estruturas ósseas do membro pélvico do porco....................................................33
Figura 2.8 Esqueleto do bovino; vista lateral esquerda .........................................................34
Figura 3.1 Imagem radiográfica de um osteossarcoma na metáfise inferior do fêmur ...........41
Figura 3.2 Imagem radiográfica de um condrossarcoma localizado no terceiro dedo do pé...42
Figura 3.3 Radiografia do úmero de uma criança exemplificando um sarcoma de Ewing .....42
Figura 3.4 Ilustração da aplicação da vertebroplastia............................................................61
Figura 3.5 Posicionamento da coluna de porco in vitro em ambiente cirúrgico .....................63
Figura 3.6 Imagens obtidas durante e após a inoculação do composto ósseo observadas com
auxílio da radioscopia ..........................................................................................................63
Figura 4.1 Diagrama de operação do sistema computacional................................................69
Figura 4.2 Interface utilizada para entrada de dados antropométricos do paciente.................71
Figura 5.1 Imagens de tomografia computadorizada de um paciente apresentando um
osteossarcoma no terço proximal da fíbula esquerda indicado pela seta ...............................74
Figura 5.2 Imagens de tomografia computadorizada diferenciando os tecidos apenas por tons
de cinza ...................................................................................................................................76
Figura 5.3 Ilustração de parte da interface WEB de cadastro dos tecidos disponíveis para a
construção do modelo computacional gerado no NRI............................................................76
Figura 5.4 Ossos suínos após preparo adequado para utilização experimental.......................79
Figura 5.5 Ossos bovinos recém chegados no laboratório para uso experimental..................80
viii
Figura 5.6 Equipamentos utilizados para a realização do experimento..................................82
Figura 5.7 Costela de porco perfurada na extremidade distal indicada pela seta....................83
Figura 5.8 Instrumentos utilizados para o preparo do composto injetado nos ossos animais..83
Figura 5.9 Injeção do composto ósseo durante a execução da técnica de radiosteoplastia... ..84
Figura 5.10 Aparelho de raio-X BR100................................................................................85
Figura 5.11 Processo de revelação do filme radiográfico .....................................................86
Figura 6.1 Fantoma gerado a partir das medidas de uma criança saudável ...........................87
Figura 6.2 Fantoma computacional de voxel .......................................................................89
Figura 6.3 Modelo colorido gerado por interface gráfica no software SISCODES .. .............90
Figura 6.4 Imagem da distribuição espacial da dose na seção transversal média da região
tomada pelo tumor ósseo ........................................................................................................91
Figura 6.5 Úmero suíno após implante do composto ósseo...................................................92
Figura 6.6 Radiografia de um osso fêmur bovino .................................................................93
Figura 6.7 Osso seccionado para visualização interna da distribuição do composto ..............93
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela IV.1 Medidas antropométricas relevantes para a montagem do fantoma ...................70
Tabela V.1 Composição elementar dos tecidos utilizados no fantoma da fíbula....................77
Tabela VI.1 Medidas paramétricas representativas de uma criança de seis anos de idade......87
x
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
DNA Ácido Desoxiribonucléico
EDTMP ácido etileno-diamino-tetrametileno-fôsfonico
Si-Ca-Sm
153
biovidro contendo silício, cálcio e samário
153
Ca cálcio
λ comprimento de onda
Ci currie
DEN Departamento de Engenharia Nuclear
DEF ditância foco-filme
FCF Fator de Crescimento de Fibroblastos
FCDP Fator de Crescimento Derivado de Plaquetas
PO fosfato
GBq giga becquerel
g grama
Gy gray
OH grupo hidroxila
HA hidroxiapatita
[Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
] hidroxiapatita de cálcio
ICRU International Commission on Radiation Units and Measurements
kV kilovolt
l litro
MBq mega becquerel
MeV mega electron volt
mA mili ampére
mCi mili currie
MCNP-5 Monte Carlo N-Particle Transport Code – version 5
NRI Núcleo de Radiações Ionizantes
OMS Organização Mundial da Saúde
PDT Photon Dynamic Therapy (Terapia Fotodinâmica)
PMMA polimetilmetacrilato
PCTN Programa de pós-graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
α radiação alfa
xi
β radiação beta
γ radiação gama
X radiação de raio-X
Sm
153
-EDTMP samário radioativo ligado ao ácido etileno-diamino-tetrametileno-
fôsfonico
SO Sarcoma Osteogênico
SISCODES Sistema de Códigos para cálculos de Dose absorvida por método
Estocástico
UNIUBE Universidade de Uberaba
UFMG Universidade Federal de Minas Gerais
xii
RESUMO
O presente trabalho aborda uma nova técnica, dita radiosteoplastia, em desenvolvimento no
Núcleo de Radiações Ionizantes da UFMG. Trata-se de um procedimento radiológico
intervencionista que consiste na injeção de um biomaterial radioativo incorporado ao cimento
ósseo no interior do tecido ósseo afetado pelo câncer, objetivando redução da dor, aumento da
resistência de carga naquela estrutura e, principalmente, o controle do tumor ou da metástase
de forma local. Neste trabalho a técnica será simulada em um caso clínico envolvendo uma
criança acometida por um tumor ósseo maligno, dito osteossarcoma, na fíbula distal do
membro inferior esquerdo, no qual dez imagens tomográficas foram digitalizadas e tratadas
no código SISCODES, gerando assim o modelo de voxel 3D representativo do caso clínico, o
qual foi transferido para o código Monte Carlo. A partir desta modelagem computacional por
voxels via código MCNP-5 foi desenvolvido um fantoma computacional antropomórfico e
antropométrico para cálculo radiodosimétrico com o objetivo de viabilizar a técnica sugerida
de braquiterapia para tumores ósseos malignos. Os resultados obtidos da distribuição espacial
de dose oriunda das emissões gama do Sm-153 foram uma taxa de dose de 9,02.10
-5
Gy.h
-
1
MBq
–1
e uma dose acumulada de 6,23.10
-3
Gy.MBq
-1
. Portanto, 7400 MBq produzirá uma
dose no tumor de 47Gy, compatível com o controle local tumoral. Além das simulações
dosimétricas de radiação, também foi realizado um estudo em ossos animais para a
viabilidade da técnica de radiosteoplastia baseada na técnica de radiovertebroplastia. O estudo
in vitro possibilita a avaliação da distribuição de um composto a frio (não radioativo) em
ossos suínos e bovinos. Com o objetivo de conhecer a distribuição espacial do composto frio
em ossos de porco e boi, o composto foi introduzido através da cortical óssea previamente
perfurada mecanicamente. A distribuição física deste biomaterial foi observada através de
imagens radiológicas obtidas após a implantação do composto in vitro. Foi possível também
visibilizar a distribuição do composto ósseo no interior do osso animal a partir da secção das
peças ósseas, mostrando a possibilidade de incorporar quantidades adequadas e localizadas de
cimento radioativo frio na estrutura óssea trabecular. Conclui-se que, a adequada distribuição
espacial de dose suporta o uso do protocolo de radiosteoplastia no tratamento de tumores
ósseos de membros superiores e inferiores.
Palavras-chave: tumores ósseos, Monte Carlo, SISCODES, cálculo radiodosimétrico,
radiosteoplastia, biomaterial, samário-153.
xiii
ABSTRACT
This work presents the radiosteoplasty, a technique in development at NRI - Núcleo de
Radiações Ionizantes at the Federal University of Minas Gerais. It is a radiological invasive
procedure that is performed by an injection of a radioactive biomaterial incorporated into the
bone cement at inject on the inner bony structure taken by a tumor cells. The goals are the
pain reduction, structural resistance improvement, and mainly the tumor or metastasis control
in situ. A clinical case of a child with bone malignant tumor, named osteossarcoma in inferior
members is addressed. The following methodology is applied: digitalization of the 10 CT
section images of the region, incorporation of the images on the SISCODES code, generation
of a three-dimensional model of the clinical case, and transferring those data to the Monte
Carlo nuclear code (MCNP-5). From this voxel computational modeling and through MCNP-
5 code a computational antropomorphic and antropometric phantom was developed for the
radiodosimetric calculus. The aim is to investigate the viability of the sugested technique as a
brachytherapy procedure for malignant bone tumors. The nuclear characteristics, besides the
radioactive material of the composite are presented showing its synthesis viability and
specific activity. Results from the spatial dose distribution generated by gamma emitting of
the Sm-153, provided a dose rate of 9,02.10
-5
Gy.h
-1
MBq
–1
and an accumulative dose of
6,23.10
-3
Gy.MBq
-1
. Therefore, 7400 MBq produces a tumor dose of 47 Gy, compatible with
the conventional radiation therapy. Experimental in vitro investigation was prepared in order
to know the spatial distribution of the cold compound (non radioactive) in pig and ox bones
after implant. A 2 mm needle was introduced into the cortical bone previously perforated. The
distribution of this biomaterial was observed trough radiological images obtained just after the
compound implantation in vitro. It was also possible to visualize the bone composite
distribution into the animal bone from the section of bone pieces. It shows the possibility to
incorporate appropriated radioactive cement in the trabecular structure. As conclusion
7400MBq produces a tumor dose of 47Gy, compatible with the conventional radiation
therapy. The adequate spatial distribution of the dose supports the application of the technique
on superior and inferior members to treat local bone tumor.
Key words: bone tumors, Monte Carlo, SISCODES, radiodosimetric calculus,
radiosteoplasty, biomaterial, samarium-153.
14
1. INTRODUÇÃO
1.1 Considerações Iniciais
Os tumores ósseos primários de todos os tipos são incomuns, mas, não obstante, são
neoplasias importantes, porque muitas ocorrem em crianças e em pessoas jovens sendo
potencialmente letais (RUBIN, FARBER, 2002).
Os estágios finais de muitas neoplasias malignas estão associados quase que
inevitavelmente a metástases, onde o esqueleto é freqüentemente afetado. Metástases ósseas
estão presentes em aproximadamente 25% de todos os óbitos decorrentes de doença maligna
(SUTTON, 2003).
O diagnóstico de um tumor maligno no esqueleto implica freqüentemente na biopsia
prévia que é indispensável. Mas também é necessário que o diagnóstico histológico seja
preciso, uma vez que a terapêutica utilizada varia de acordo com o tipo histológico e inclui,
além da cirurgia, a radioterapia (teleterapia e braquiterapia), a quimioterapia e a imunoterapia,
isolada ou em conjunto (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Foram propostas também outras técnicas para o controle de tumores ósseos, como a
vertebroplastia aplicada nas regiões cervical, torácica e lombar através de procedimento
cirúrgico radiológico invasivo para injeção de polímero no corpo vertebral, tendo como
objetivo a redução da dor com aumento da resistência e estabilidade (AMAR, LARSEN,
ESNAASHARI et al., 2001).
Recentemente no NRI – Núcleo de Radiações Ionizantes do PCTN – Programa de pós-
graduação em Ciências e Técnicas Nucleares, foi proposto a radiovertebroplastia, sendo uma
nova modalidade radioterápica que se trata do acoplamento da vertebroplastia com uso de
implantes de cimento radioativo carreando partículas emissoras de radiação beta, como o
Re
188
, considerando que a vertebroplastia e a radioterapia megavoltagem podem ser utilizados
de forma conjunta nesta modalidade. Este protocolo tem o objetivo de gerar o controle local
da metástase, além da redução da dor e do reforço estrutural do corpo vertebral (MACEDO,
CAMPOS, 2005).
O presente trabalho estende os estudos em radiovertebroplastia para outras partes
ósseas do corpo humano, com intuito de combater tumores primários e metástases ósseas.
15
1.2 Motivação
A motivação de estudar a viabilidade da técnica, denominada radiosteoplastia, está no
fato de possibilitar um tratamento localizado das lesões ósseas tumorais no osso, frente à
elevada incidência de câncer no Brasil e no mundo. Apesar dos avanços técnico-científicos,
existem tumores que não podem ser tratados cirurgicamente além de linhagens tumorais
resistentes à terapia convencional por megavoltagem, levando a uma alta mortalidade. O
desafio desta técnica é garantir que a estrutura acometida pelo tumor receba uma dose
absorvida adequada para o controle tumoral, essencial para evitar a recorrência local. A
vantagem da radiosteoplastia por braquiterapia é devido à distribuição espacial de dose ser
mais seletiva às regiões tumorais. Desta forma, pode-se atingir o controle tumoral
preservando a função motora da estrutura acometida, evitando a amputação dos membros.
1.3 Objetivos e Justificativa
O presente trabalho tem por objetivo estudar a viabilidade dosimétrica da
radiosteoplastia fazendo uso de modelos computacionais com características antropométricas
e antropomórficas aplicadas a um caso clínico real de uma criança com tumor ósseo maligno e
a aplicabilidade da técnica in vitro em ossos animais. Estudos dosimétricos serão
desenvolvidos no segmento do membro inferior acometido por um tumor ósseo com fins de
controle desta doença. Através de métodos dosimétricos computacionais, objetiva-se calcular
a absorção de radiação gama emitida pelo Sm
153
na região afetada pelo tumor e nos tecidos
circunvizinhos. A simulação tridimensional do transporte de partículas nucleares será
empregada neste contexto.
Com os experimentos in vitro em ossos animais objetiva-se avaliar a aplicabilidade do
instrumental usado na execução da técnica de radiosteoplastia, assim como a viabilidade de
todos os componentes para a inoculação do composto ósseo, além de se saber como o
composto se distribui em um osso orgânico e em um osso desidratado.
A justificativa de fazer uso desta técnica está no fato de a irradiação induzida pelo
cimento ósseo radioativo injetado junto ao tumor e envolvendo uma margem de segurança
possa esterilizar o osso acometido pelo tumor e focos próximos à lesão. A parte intacta óssea
poderá promover a revascularização da parte esterilizada, sem adicional enxerto. Entretanto,
tal hipótese tem que ser investigada experimentalmente.
16
1.4 Apresentação do Trabalho
Este trabalho é subdividido em 8 capítulos, sendo este o primeiro que faz a
apresentação dos temas propostos e um breve sucinto da composição de cada um dos tópicos
apresentados. Neste capítulo introdutório constam também os objetivos principais deste
trabalho, além da justificativa e a motivação para a execução do mesmo.
Nos capítulos 2-4 são feitas considerações sobre o estado da arte no qual o capítulo 2
aborda o esqueleto humano e animal (porco e boi), com enfoque nos aspectos anatômicos,
informando a composição e tipos de ossos; e funcionais, enfatizando a formação, reabsorção e
reparação óssea. O capítulo 3 enfoca o câncer ósseo incluindo os tipos de tumores ósseos
malignos, casos clínicos, metástases ósseas, avaliações diagnósticas e formas de tratamento.
No capítulo seguinte, constituindo o capítulo 4, serão abordados sucintamente os
códigos computacionais que foram utilizados para os estudos de radiodosimetria. São eles: o
código Monte Carlo e sistema de códigos SISCODES.
Já o capítulo 5 traz a parte metodológica do trabalho enfatizando a proposta da
viabilidade desta nova técnica para tratamento de tumores ósseos em membros. São feitos a
descrição e os objetivos da radiosteoplastia, além dos estudos radiodosimétricos através de
simulações computacionais usando o código Monte Carlo e experimentais in vitro com ossos
animais. Para finalizar os estudos de viabilidade da radiosteoplastia neste trabalho, é realizada
a introdução de um composto ósseo com polimetilmetacrilato, um biovidro contendo samário
(Si-Ca-Sm
152
) e um corante verde para auxiliar na localização do composto após o osso for
seccionado, com o objetivo de conhecer a distribuição deste composto ósseo no interior de
ossos animais.
No capítulo 6 são expostos os resultados obtidos através do programa computacional
SISCODES e do método Monte Carlo mostrando as imagens de tomografia computadorizada,
digitalizadas e transportadas para o código MCNP-5 para cálculo radiodosimétrico de um
caso clínico apresentando um tumor ósseo maligno em membro inferior. Nesta simulação
foram calculadas as radiações gama emitidas pelo samário-153 e absorvidas na área do tumor
e região adjacente. Resultados experimentais também são mostrados através de fotografias
dos ossos durante e depois da aplicação do composto ósseo. Há imagens radiográficas e
também dos ossos seccionados possibilitando a visibilização da distribuição do composto no
osso.
17
O capítulo 7 é composto das conclusões obtidas com os estudos computacionais e com
os experimentos in vitro, além das perspectivas quanto aos avanços e aplicabilidade futura da
técnica proposta.
No capítulo 8 estão organizadas as referências bibliográficas utilizadas para a
composição do estado da arte deste trabalho em ordem alfabética.
18
2. SISTEMA ESQUELÉTICO
2.1 Sistema Esquelético Humano
O esqueleto é um conjunto de ossos e cartilagens que constitui o suporte rígido do
corpo. É uma estrutura móvel, como demonstrado na figura abaixo (Figura 2.1), cujas peças
(ossos) servem de alavanca para a tração dos músculos (CALAIS-GERMAIN, 1992).
Figura 2.1 Amplitude de movimento do esqueleto humano (OSCAR, 2005).
O sistema esquelético originado predominantemente do mesênquima embrionário é
composto de 206 ossos que variam em tamanho e forma. Pode-se dizer que como regra geral
admite-se um total de 200 ossos para o aparelho locomotor, porém se forem considerados os
ossículos do ouvido médio, martelo, estribo e bigorna, esse número aumenta para 206.
Considerando ainda os ossos timpanais tem-se 208 ossos ressaltando que não estão aqui
computados os ossos supranumerários, como é o caso dos sesamóides encontrados na
intimidade de tendões e ligamentos e dos ossos suturais (COTRAN, KUMAR, COLLINS,
2000).
As propriedades mecânicas do osso estão relacionadas com sua construção e sua
arquitetura interna. Possui uma combinação de força e pouco peso que é uma conseqüência de
sua forma tubular oca, da estrutura em camadas do tecido ósseo e do reforço interno da matriz
(RUBIN, FARBER, 2002).
O termo osso pode referir-se tanto a um órgão quanto a um tecido. Pode ser chamado
de "órgão", pois é composto de tecido ósseo, cartilagem, gordura, elementos da medula,
19
vasos, nervos e tecido fibroso. Já o "tecido" ósseo é descrito em termos microscópicos e é
definido pela relação de seu colágeno e sua estrutura mineral com as células ósseas (RUBIN,
FARBER, 2002).
O esqueleto humano dá suporte e forma ao corpo, protege e aloja os órgãos vitais
como o cérebro, medula espinhal e coração. Atua no movimento como uma rígida estrutura
para fixação e alavanca para a musculatura esquelética, o que confere rigidez dando suporte
ao corpo humano, e produz células sanguíneas em vários lugares (hematopoiese). Os
principais locais de formação sanguínea são o ílio, vértebras, esterno e costelas. Esta
formação ocorre na maioria das vezes em ossos planos (LIPPERT, 1996; COTRAN,
KUMAR, COLLINS, 2000).
Os ossos também são grandes armazenadores de substâncias como íons de cálcio e
fosfato desempenhando um papel imprescindível na homeostase mineral. O esqueleto
armazena sais minerais, principalmente cálcio, fósforo, sódio e magnésio que correspondem
aos elementos inorgânicos do osso (65%). O restante desta mistura especial (35%) é
constituído de matriz orgânica. Com o envelhecimento, o tecido adiposo também vai se
acumulando dentro dos ossos longos, substituindo a medula vermelha que ali existia
previamente (GUYTON, 1978; COTRAN, KUMAR, COLLINS, 2000).
No diagnóstico de uma lesão óssea é indispensável considerar o maior número
possível de informações clínicas, de imagens (radiografia, tomografia etc.) e histológicas. É
relevante a idade do paciente, o sexo, a sintomatologia, se a lesão é única ou múltipla, o osso
acometido e sua região envolvida (osso longo, curto ou chato; região cortical, medular ou
periosteal; se na diáfise, metáfise ou epífise). As características radiológicas da lesão são
também imprescindíveis: se é lítica (destrutiva, radiolúcida) ou proliferativa (esclerótica,
radiodensa), o aspecto das bordas da lesão, a presença de calcificação e os tipos de reação
periosteal. O acometimento de partes moles, associação com traumatismos anteriores, fratura
patológica e rádio e quimioterapia prévias são também dados importantes da história do
paciente (BRASILEIRO FILHO, 2000).
2.1.1 Composição e tipos de ossos
O componente inorgânico do osso, hidroxiapatita de cálcio [Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
], é o
mineral que confere força e resistência aos ossos, sendo o armazém de 99% do cálcio
corporal, 85% do fósforo e 65% do sódio e magnésio corporais. O material inorgânico
corresponde a dois terços do osso. A formação do cristal de hidroxiapatita (HA) no osso é
20
uma transformação da fase de líquido para sólido, análoga à conversão da água em gelo. O
processo envolve o desencadeamento e a indução de mineralização pela matriz orgânica e é
estreitamente regulado por numerosos fatores, muitos dos quais ainda desconhecidos. A taxa
de mineralização varia, mas normalmente existe um tempo de retardo de 12 a 15 dias entre a
formação da matriz e sua mineralização. O osso que não está mineralizado é conhecido como
osteóide (COTRAN, KUMAR, COLLINS, 2000).
O componente orgânico (vivo) inclui as células do osso e as proteínas da matriz, além
de fibras que são quase exclusivamente de colágeno tipo I. Ele ocupa apenas um terço do
osso. As células formadoras de osso incluem as células osteoprogenitoras, osteoblastos e
osteócitos. A geração e estimulação dessas células são reguladas por citocinas e fatores de
crescimento como: o Fator de Crescimento de Fibroblastos (FCF), Fator de Crescimento
Derivado de Plaquetas (FCDP), fator de crescimento semelhante à insulina e fator de
crescimento transformador-β (COTRAN, KUMAR, COLLINS, 2000).
O colágeno, a maioria do tipo I, constitui cerca de 90% do componente orgânico do
osso. Ele apresenta enorme quantidade de ligações cruzadas impedindo-o que seja facilmente
retirado (GARTNER, HIATT, 1997).
Há quatro tipos de células no tecido ósseo, que estão ilustradas na figura seguinte
(Figura 2.2). Cada uma delas com suas funções específicas estão relacionadas com formação,
reabsorção e remodelação do osso (RUBIN, FARBER, 2002).
As células osteoprogenitoras que, por fim, diferencia-se em osteoblastos e osteócitos,
são derivadas do mesênquima embrionário. Esta célula primordial é capaz de desenvolver-se
até em adipócitos, mioblastos, fibroblastos ou osteoblastos. A célula osteoprogenitora é
encontrada na medula, no periósteo e em todas as estruturas de apoio dentro da cavidade
medular (RUBIN, FARBER, 2002).
Os osteoblastos (Figura 2.2a), derivados de células osteoprogenitoras, são as células
jovens (formação) responsáveis pela secreção da matriz. Estão localizados na superfície do
osso, num arranjo semelhante a uma membrana de células. Os osteoblastos são as células
sintetizadoras de proteínas que produzem e mineralizam tecido ósseo. Uma vez que estas
células estejam circundadas pela matriz, elas se tornam quiescentes e passam a ser conhecidas
como osteócitos (RUBIN, FARBER, 2002; GARTNER, HIATT, 1997).
Os osteócitos (Figura 2.2b) são as células maduras do osso (funcionais), derivadas dos
osteoblastos e localizadas em cavidades ou lacunas dentro da matriz óssea. Destas lacunas
formam-se canalículos que se dirigem para outras lacunas, tornando assim a difusão de
nutrientes possível graças à comunicação entre os osteócitos. Os osteócitos têm um papel
21
fundamental na manutenção da integridade da matriz óssea sendo responsáveis pela regulação
dos níveis de minerais no tecido ósseo. Embora os osteócitos sejam responsáveis pela
deposição de pequenas quantidades de osso ao redor das lacunas, com o tempo essas células
perdem sua capacidade de síntese protéica, e o aparelho de Golgi e os retículos
endoplasmáticos tornam-se imperceptíveis (GUYTON, 1978; RUBIN, FARBER, 2002).
Os osteoclastos (Figura 2.2c) são células gigantes multinucleadas originadas de
precursores da medula óssea fundidos. São células exclusivas de reabsorção do osso, ou seja,
remoção do tecido ósseo e remodelação óssea, de origem hemopoiética. Os osteoclastos são
encontrados na superfície dos ossos em pequenas depressões, denominadas lacunas de
Howship. A ação de reabsorção dos osteoclastos desencadeia a remodelação constante do
osso, que é uma parte normal da manutenção do esqueleto (GUYTON, 1978; RUBIN,
FARBER, 2002).
Figura 2.2 As células do osso: a. Osteoblasto; b. Osteócito; c. Osteoclasto (GYUTON, 1978).
Macroscopicamente são reconhecidos dois tipos de osso. O osso cortical é o osso
denso e compacto, cuja cobertura externa define sua forma. Ele compõe 80% do esqueleto e,
devido a sua densidade, suas funções são principalmente biomecânicas. O osso esponjoso
(também denominado osso trabecular ou medular) é encontrado, geralmente, nas
extremidades de ossos longos do canal medular. O osso esponjoso apresenta uma alta relação
superfície-volume e, dessa forma, contém muito mais células ósseas por unidade de volume
que o osso cortical. As alterações na taxa de renovação óssea manifestam-se principalmente
no osso esponjoso (RUBIN, FARBER, 2002).
Todos os ossos contêm elementos esponjosos e corticais, mas suas proporções
diferem. O corpo, ou a haste, de um osso tubular longo, como o fêmur, compõe-se de osso
cortical, e sua medula é formada principalmente por gordura. Em direção às extremidades do
fêmur, o córtex torna-se fino e o osso esponjoso passa a ser a estrutura predominante. Por
a
b
c
22
outro lado, o crânio é formado por tábuas externa e interna de osso compacto, com apenas
uma pequena quantidade de osso esponjoso dentro do espaço medular, denominado díploe
(RUBIN, FARBER, 2002).
As estruturas anatômicas do osso são definidas em relação a uma placa de cartilagem
transversal, presente na criança em desenvolvimento. Essa estrutura é denominada placa de
crescimento, placa de cartilagem epifisária, ou fise. Os termos epífise, metáfise e diáfise são
definidos em relação à placa de crescimento e estão identificados na figura abaixo (Figura
2.3); (RUBIN, FARBER, 2002).
Figura 2.3 Anatomia de um osso longo e sua estrutura anatômica (ROCHA JÚNIOR, 2005).
23
A epífise é a área no final de cada diáfise e esta área tende a ser mais larga do que o
carpo do osso. No osso do adulto a epífise é óssea, formada por tecido ósseo esponjoso, que,
na superfície, é revestido por uma camada de tecido ósseo compacto, mas no osso em
crescimento ela é formada de material cartilaginoso e chamada de superfície epifisária. Nesta
superfície o crescimento ocorre pela fabricação de um novo osso. O osso em crescimento
mostra uma linha distinta entre a placa epifisária e o restante do osso nos raios-X. Como esta
linha não existe no osso adulto, sua ausência indica que o crescimento ósseo terminou
(LIPPERT, 1996).
A diáfise é a parte principal do osso. É formada em sua maior parte de osso compacto,
o que lhe dá grande força, e é percorrida longitudinalmente por um canal interno, chamado
canal medular, ocupado pela medula óssea e permite a passagem de artérias nutrientes. Com o
envelhecimento, o tecido adiposo também vai se acumulando dentro dos ossos longos,
substituindo a medula vermelha que ali existia previamente pela medula amarela gordurosa
(LIPPERT, 1996).
A metáfise descreve a região a partir da lateral da placa de crescimento, de frente para
a articulação, até a área em que o osso desenvolve sua forma de flauta ou de funil. É a parte
mais densa no final de cada diáfise. A metáfise é formada, em sua maior parte, de osso
esponjoso (trabecular) e funciona como suporte para a epífise. Ela funde-se com a diáfise e
representa a área em que o osso esponjoso dissipa-se. É a área do osso particularmente
significativa nas infecções hematógenas, tumores e malformações do esqueleto (RUBIN,
FARBER, 2002; LIPPERT, 1996).
O endósteo é uma membrana paralela ao canal medular. Ela contém osteoclastos que
são os principais responsáveis pela reabsorção óssea (LIPPERT, 1996).
O periósteo é uma fina membrana fibrosa muito tenaz e extremamente vascularizada
que recobre todo o osso, exceto as superfícies articulares que são cobertas de cartilagem
hialina. Esta membrana é de grande importância para a nutrição pois contém nervos e vasos
sangüíneos que são importantes para a nutrição, crescimento no diâmetro do osso hialino e
regeneração óssea. Serve, também, como ponto de ligação entre tendão e ligamentos
(LIPPERT, 1996).
A medula óssea reside no espaço limitado pelo osso cortical, denominado espaço
medular ou canal medular. É apoiada por uma armação delicada de tecido conjuntivo que
entremeia as células da medula e os vasos sanguíneos. Três tipos de medula podem ser
observados a olho nu. A medula vermelha corresponde ao tecido hemopoiético e é encontrada
em praticamente todos os ossos no momento do nascimento. Na adolescência, a medula
24
vermelha está confinada ao esqueleto axial, que inclui o crânio, vértebras, esterno, costelas,
escápulas, clavículas, pelve e o úmero e o fêmur proximais. A medula vermelha também pode
ser patológica, dependendo da idade do paciente e do sítio da medula. Por exemplo, a
presença da medula vermelha na diáfise femoral de um homem de 55 anos de idade é anormal
e pode refletir doença subjacente, como leucemia. A medula amarela mostra-se
microscopicamente como tecido adiposo e é encontrada nos ossos dos membros. A medula
amarela em uma área normalmente hemopoiética, como o corpo vertebral, é anormal em
qualquer idade. A medula cinza ou branca é deficiente em elementos hemopoiéticos e, com
freqüência, é fibrótica. É sempre um tecido patológico em um osso adulto que não está em
crescimento ou em áreas distantes da placa de crescimento em uma criança (RUBIN,
FARBER, 2002).
Os ossos são classificados de acordo com sua forma e são exemplificados na ilustração
seguinte (Figura 2.4). Os ossos longos (Figura 2.4a) são assim chamados porque seu
comprimento é maior do que a largura. São os maiores ossos do corpo e formam a maior parte
do esqueleto apendicular. Eles estão presentes sobretudo nos membros (osso do braço: úmero;
osso da coxa: fêmur). Eles têm, basicamente, uma forma tubular com um corpo (diáfise) e
duas extremidades (epífises). A parte larga do corpo próxima às epífises é chamada metáfise.
Acima das superfícies articulares das epífises está uma fina camada de cartilagem hialina. O
crescimento ósseo ocorre nas epífises (LIPPERT, 1996).
Os ossos curtos (Figura 2.4b) geralmente têm dimensões iguais de altura,
comprimento e largura, dando-lhes uma forma cúbica. Têm uma grande face articular e,
diferentemente dos ossos longos, geralmente se articula com mais de um osso. Sua
composição é semelhante à dos ossos longos, pois têm uma fina camada de osso compacto
cobrindo o osso trabecular e uma cavidade medular no meio. São os ossos do punho (carpo) e
do tornozelo (tarso); (LIPPERT, 1996).
Os ossos chatos (Figura 2.4c) têm uma superfície muito larga, mas não são muito
grossos. Geralmente, têm uma superfície mais curva do que chata. São compostos de duas
camadas de osso compacto, com ossos trabeculares e a medula entre elas. O ílio e a escápula
são bons exemplos desses ossos (LIPPERT, 1996).
Os ossos irregulares (Figura 2.4d) têm formas variadas e mistas, conforme diz seu
nome. São ossos como as vértebras e o sacro, que não estão incluídos nas outras categorias.
São também compostos de ossos trabeculares e cavidade medular circundada por uma camada
de osso compacto (LIPPERT, 1996).
25
Os ossos sesamóides, com forma semelhante a uma semente de gergelim, são ossos
pequenos, localizados onde os tendões cruzam as extremidades dos ossos longos.
Desenvolvem-se com os tendões e os protegem de desgaste. Por exemplo, o tendão do flexor
longo do hálux estende-se pelo pé e fixa-se no hálux. Se este tendão não fosse protegido, de
alguma forma pelo sesamóide do pé, ele se desgastaria. Os ossos sesamóides estão colocados
em cada lado do tendão, próximos à cabeça do primeiro osso metatarsal, fornecendo um
"sulco" protetor para o tendão passar por esta área de peso corporal (LIPPERT, 1996).
Figura 2.4 Tipos de ossos: a. Longos (fêmur); b. Curtos (ossos do carpo); c. Chatos (escápula); d. Irregulares
(vértebra); (LIPPERT, 1996).
Os ossos tubulares longos, instrumento principal deste trabalho, são nutridos com
sangue oriundo de duas fontes e contêm canais para suprir os tecidos. As artérias nutrícias
penetram o osso através de um forame nutriente e suprem o espaço medular e o terço interno à
metade do córtex. As artérias perfurantes são pequenos vasos retos que se estendem para
dentro, a partir das artérias periosteais sobre a superfície externa do periósteo (cápsula fibrosa
do osso). As artérias perfurantes juntam-se por anastomose no córtex aos ramos oriundos das
artérias nutrientes que chegam do espaço medular. Os canais de Havers são espaços no córtex
do osso que correm paralelos ao eixo do osso por uma curta distância e, então, ramificam-se e
se comunicam com outros canais semelhantes. Cada canal contém um ou dois vasos
sangüíneos, linfáticos e algumas fibras nervosas. Os canais de Volkmann são espaços dentro
do córtex que correm perpendiculares ao eixo longo do córtex, conectando os canais de
Havers adjacentes. Os canais de Volkmann também contêm vasos sangüíneos. Cada artéria
possui sua veia pareada e, talvez, terminações nervosas livres. A drenagem das veias ocorre a
partir do córtex para fora, em direção às veias do periósteo, ou para dentro, na direção do
espaço medular e fora das veias nutrientes (RUBIN, FARBER, 2002).
a
b
c
d
26
2.1.2 Formação, reabsorção e reparação óssea
O tecido ósseo possui capacidade de crescimento e de remodelação através de
reabsorção e neoformação, processos esses mais evidentes e intensos durante o crescimento.
Neste, ocorre modificação da estrutura anatômica do osso, fortalecendo regiões mais
requisitadas (que suportam maiores tensões e estão sujeitas a sobrecarga de peso) e que
requerem maior resistência. Esse processo atinge seu auge entre 30 e 40 anos, quando se
estabelece o equilíbrio entre as taxas de reabsorção e neoformação, observando-se, a partir
daí, predomínio progressivo da reabsorção óssea. Pela remodelação, o tecido ósseo pode ainda
controlar a homeostase mineral, juntamente com os rins e o intestino (BRASILEIRO FILHO,
2000).
A maior parte do esqueleto (exceto os ossos da calvária e clavículas) desenvolve-se a
partir de primórdios de cartilagem presentes durante o desenvolvimento fetal. Dessa forma, o
osso é representado primeiramente por tecido cartilaginoso, que finalmente é reabsorvido e
substituído por osso em um processo denominado ossificação endocondral (RUBIN,
FARBER, 2002).
O tecido cartilaginoso é avascular e sem nervos e, além de participar da formação e
crescimento dos ossos, tem como principal propriedade a produção de uma matriz em estado
de gel, sólida, com elasticidade e condições de deslizamento e suporte (BRASILEIRO
FILHO, 2000).
A ossificação do osso durante o desenvolvimento embrionário pode ocorrer de duas
maneiras: ossificação intramembranosa e ossificação endocondral. O osso formado por
qualquer destes dois processos é idêntico histologicamente. O primeiro osso formado é o osso
primário, que é depois reabsorvido e substituído por osso secundário, que continua a ser
reabsorvido ao longo da vida, embora num ritmo mais lento (GARTNER, HIATT, 1997).
Nos jovens, o desenvolvimento do osso é maior do que a reabsorção óssea, já que
novos sistemas de Havers estão se desenvolvendo muito mais rápido do que os mais velhos,
que estão sendo reabsorvidos. Mais tarde, na idade adulta, quando os discos epifisários se
fecham e o crescimento ósseo é atingido, o desenvolvimento de osso novo é equilibrado com
a reabsorção óssea (GARTNER, HIATT, 1997).
Os ossos em crescimento mantêm, em grande parte, a arquitetura geral do início do
desenvolvimento ósseo no adulto. Isto é acompanhado pela remodelação de superfície, um
processo que envolve a deposição óssea sob certas regiões do periósteo, com reabsorção óssea
27
concomitante sob outras regiões do periósteo. Da mesma forma, o osso vai sendo depositado
em certas regiões da superfície do endósteo, enquanto em outras regiões ele está sendo
reabsorvido (GARTNER, HIATT, 1997).
Os processos de formação e reabsorção ósseas são estreitamente acoplados, e seu
ponto de equilíbrio determina a massa esquelética em qualquer momento do tempo. Enquanto
o esqueleto cresce e aumenta de tamanho (modelagem), a formação óssea predomina. Depois
que o esqueleto atinge a maturidade, a degradação e renovação do osso que constituem a
manutenção esquelética são chamadas de remodelagem. A massa óssea máxima é atingida no
início da idade adulta, e, nessa idade, aproximadamente 5 a 10% do esqueleto são renovados
ou remodelados por ano e a quantidade de osso formada e reabsorvida pelas unidades
multicelulares básicas está em equilíbrio. A partir da quarta década de vida, contudo, a
quantidade de osso reabsorvido excede a que é formada; portanto, há um decremento
constante da massa esquelética (GARTNER, HIATT, 1997).
A estrutura interna do osso adulto está sendo continuamente remodelada, à medida que
novo osso vai sendo formado e osso morto ou morrendo vai sendo reabsorvido. Isto está
relacionado ao fato de que (1) os sistemas de Havers estão sendo continuamente substituídos e
(2) o osso deve ser reabsorvido de uma área e depositado em outra, para acompanhar as
modificações de tensão que lhe são aplicadas (por exemplo, peso, postura, fraturas),
(GARTNER, HIATT, 1997).
Uma fratura óssea causa dano e destruição à matriz óssea, morte das células,
rachaduras no periósteo e no endósteo e possível deslocamento das extremidades do osso
quebrado (fragmentos). Os vasos sangüíneos são danificados próximo à fratura e uma
hemorragia localizada enche a zona da fratura, resultando na formação de um coágulo no
local. Logo, o suprimento sanguíneo é interrompido, de forma retrógrada, partindo do local da
fratura para trás, para regiões de anastomose de vasos, o que pode restabelecer uma nova via
circulatória. Isto resulta no alargamento da área danificada, de ambos os lados da fratura
original, assim como a perda do suprimento sanguíneo para muitos sistemas de Havers causa
um crescimento considerável da zona de osteócitos mortos e morrendo (GARTNER, HIATT,
1997).
O coágulo que enche o local da fratura é invadido por capilares e fibroblastos do
tecido conjuntivo circundante, formando tecido de granulação. Um acontecimento semelhante
ocorre nas cavidades medulares e, à medida que o coágulo se forma é logo invadido por
células osteogênicas de endósteo e células multipotentes da medula óssea, formando,
eventualmente, um calo interno de trabéculas ósseas, dentro de uma semana, mais ou menos.
28
Dentro de 48 horas após o ferimento, as células osteogênicas se organizam graças ao aumento
da atividade mitótica da camada osteogênica do periósteo, do endósteo e das células
indiferenciadas da medula óssea. A camada mais profunda de células osteogênicas em
proliferação do periósteo (aquelas próximas ao osso), que estão na vizinhança de capilares,
diferenciam-se em osteoblastos e começam a elaborar um colar ósseo, cimentando-a ao osso
morto ao redor do local do ferimento. Este colar apresenta três zonas que se misturam: uma
camada de osso novo, cimentada ao osso do fragmento; uma camada intermediária de
cartilagem e uma camada superficial osteogênica proliferativa. Os colares formados nas
extremidades de cada fragmento se fundem em um colar conhecido como calo externo,
garantindo assim, a união dos fragmentos (GARTNER, HIATT, 1997).
A matriz da cartilagem, adjacente ao novo osso formado na região mais profunda do
colar, se torna calcificada, sendo eventualmente substituída por osso trabecular. Finalmente,
toda a cartilagem é substituída por osso primário pela ossificação endocondral (GARTNER,
HIATT, 1997).
Uma vez que os fragmentos de osso se unem, através de pontes, com o osso trabecular,
é necessário remodelar o local afetado pela substituição do osso primário pelo osso
secundário, reduzindo o calo ósseo (GARTNER, HIATT, 1997).
2.2 Estrutura Óssea Suína e Bovina
Neste trabalho é importante ressaltar alguns detalhes sobre a anatomia do animal suíno
e bovino devido à necessidade de se conhecer a estrutura óssea empregada nos experimentos.
Este capítulo enfatiza apenas as estruturas ósseas que foram utilizadas nos testes
experimentais, como o úmero suíno e o fêmur bovino.
As principais funções do esqueleto animal, assim como as do esqueleto do homem
são: a sustentação do corpo, a formação de um sistema de alavancas utilizado na locomoção e
a proteção das partes moles. Assim, a conformação dos ossos e a sua estrutura microscópica
são determinadas principalmente por fatores biomecânicos. O principal tecido esquelético, o
ósseo, exerce uma função secundária na homeostase mineral, constituindo uma reserva de
cálcio, fosfato e outros íons (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
Os ossos destes animais podem ser classificados de diversas maneiras. Uma
classificação topográfica reconhece um esqueleto cranial (da cabeça) e um esqueleto pós-
cranial que é dividido em duas partes: o esqueleto axial do tronco e o esqueleto apendicular
29
dos membros. Uma segunda classificação, de acordo com a ontogenia, distingue o esqueleto
somático formado pelos limites do corpo, do esqueleto visceral derivado dos arcos branquiais.
Um terceiro sistema baseia-se também no desenvolvimento, distinguindo elementos pré-
formados em cartilagem (e posteriormente substituído por tecido ósseo) daqueles que
resultam da ossificação direta do tecido conjuntivo fibroso (DYCE, SACK, WENSING,
1999).
Os ossos individuais são classificados segundo a forma, de maneira bastante simples.
Ossos longos, típicos dos membros, são cilindros e nitidamente adaptados para atuar como
alavancas. Os ossos curtos não apresentam qualquer dimensão que exceda significativamente
à outra. Muitos estão agrupados no carpo e no tarso, onde o grande número de articulações
permite movimentos complexos e pode reduzir a possibilidade de concussões. Os ossos
chatos expandem-se em duas direções. Este grupo compreende a escápula, os ossos do
cíngulo pélvico e muitos ossos do crânio. Suas amplas superfícies permitem a fixação a
grandes massas musculares e conferem proteção às partes moles subjacentes. Os demais ossos
são de forma irregular, o que impede sua classificação em categorias bem definidas (DYCE,
SACK, WENSING, 1999).
A forma do osso é determinada por uma camada ou córtex de substância compacta,
composta de finas lamelas arranjadas principalmente em séries de tubos concêntricos ao redor
de pequenos canais centrais. A superfície externa é lisa, exceto por algumas irregularidades
que atuam como locais de fixação de músculos ou ligamentos; estas irregularidades podem-se
apresentar na forma de elevações ou depressões e, em ambos os casos, permitem uma
concentração das fixações. Estas características em geral são mais evidentes em machos
grandes, mais velhos. Tais irregularidades recebem uma série de nomes descritivos de
significado convencional; a maioria das elevações é conhecida como linhas, cristas,
tubérculos, tuberosidades ou espinhas; as depressões são conhecidas como fossas ou sulcos
(DYCE, SACK, WENSING, 1999).
A superfície interna da diáfise abriga uma cavidade central medular e é rugosa; as
irregularidades são pequenas, indiscriminadas e insignificantes. As extremidades são
preenchidas por substância esponjosa, que forma uma trama tridimensional de espículas
entrelaçadas, placas e tubos de densidades variadas (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
A cavidade medular e os espaços intersticiais do osso esponjoso são ocupados por
medula óssea, que se apresenta de duas formas. A medula óssea vermelha é altamente
vascularizada, formando um tecido gelatinoso com propriedades hematopoiéticas; produz os
corpúsculos vermelhos e brancos do sangue. Embora no animal jovem toda a medula seja
30
deste tipo, grande parte é posteriormente infiltrada por tecido adiposo e se transforma em
medula óssea amarela, gordurosa, cuja capacidade hematopoiética é latente (DYCE, SACK,
WENSING, 1999).
As partes que se articulam com ossos próximos são lisas. Estas superfícies articulares
são mais extensas do que a área de contato em qualquer posição, para permitir uma reserva de
limite de movimento. Elas são recobertas por cartilagem hialina (DYCE, SACK, WENSING,
1999).
Uma membrana fibrosa resistente, o periósteo, envolve o restante da superfície
externa, da qual pode ser prontamente destacada, a não ser em locais onde é penetrado por
tendões e ligamentos que se dirigem para a fixação na substância compacta (DYCE, SACK,
WENSING, 1999).
A região central da diáfise é irrigada principalmente pela artéria nutrícia, enquanto a
porção periférica depende das artérias metafisárias. A eficiência de irrigação das anastomoses
varia, mas a circulação colateral geralmente é suficiente para permitir que o osso sobreviva,
em caso de fratura, à falta do suprimento habitual de sangue (DYCE, SACK, WENSING,
1999).
A substância compacta é um material composto de uma resistência considerável, capaz
de agüentar e de se recuperar de uma deformação considerável. Quando sofrem deformações,
as lamelas e osteônios se rompem umas ao longo das outras; se a deformação é muito extensa,
uma fissura ocorre em ângulos retos fragmentada. A maioria das fraturas ocorre por
deformação excessiva, que solicita ambas as faces do osso de maneira semelhante. Uma vez
que a face submetida à força em geral se rompe primeiro, isto indica que a substância
compacta tem maior capacidade de resistir à compressão. A substância esponjosa, entretanto,
em geral é esmagada por compressão (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
Na circulação sangüínea, os animais apresentam os vasos sangüíneos periféricos que
compreendem artérias que trazem o sangue do coração, veias que levam o sangue de volta ao
coração e os capilares, que são as conexões entre as menores artérias e veias nos tecidos.
Estes vasos formam dois circuitos. Um, o maior ou circulação sistêmica, origina-se no
ventrículo esquerdo, levando sangue oxigenado (arterial) a todos os órgãos e partes do
organismo, à exceção do tecido pulmonar, onde ocorrem as trocas gasosas, e transporta o
sangue desoxigenado (venoso) de volta ao átrio direito do coração; o segundo circuito, o
menor ou circulação pulmonar transporta o sangue venoso do átrio direito para o tecido
pulmonar, onde é reoxigenado antes que retorne ao ventrículo esquerdo por um conjunto
especial de veias. As circulações sistêmica e pulmonar, em conjunto com as câmaras
31
cardíacas, formam um complexo único através do qual o sangue circula sem cessar (DYCE,
SACK, WENSING, 1999).
O sistema linfático apresenta dois componentes. O primeiro compreende um sistema
de capilares linfáticos e vasos de maior calibre que promovem o retorno do líquido intersticial
para a corrente sangüínea. O segundo componente compreende uma série de agregados
dispersos de tecido linfóide, inclusive os diversos linfonodos (DYCE, SACK, WENSING,
1999).
2.2.1 Esqueleto suíno
Sobre o esqueleto do porco, ilustrado logo a seguir (Figura 2.5), pode-se dizer que é
um animal com expectativa de vida relativamente pequena, que do nascimento a época do
abate gira em torno de cinco a seis meses. Por outro lado, as significativas similaridades
biológicas estruturais e nutricionais do porco com o ser humano, ambos os seres onívoros,
levou-o a se tornar objeto de muitas pesquisas biomédicas (DYCE, SACK, WENSING,
1999).
Figura 2.5 Esqueleto do suíno; vista lateral (GETTY, 1981).
O membro torácico do suíno é composto de quatro segmentos essenciais: o cíngulo do
membro torácico (escápula), o braço (úmero), o antebraço (rádio e ulna) e a mão (carpo,
metacarpo e dígitos - falanges e ossos sesamóides); (GETTY, 1981).
32
A escápula do suíno é um osso bem desenvolvido e plano, que apresenta um processo
coracóide pequeno e fundido. O úmero, como pode ser visto na Figura 2.6a, possui uma
aparência em perfil um tanto como um f em itálico sem o traço de divisão; isto é devido à
acentuada inclinação caudal e cranial das extremidades proximal e distal, respectivamente
(GETTY, 1981).
No antebraço encontra-se o rádio que é um osso curto e estreito, mas espesso; o corpo
aumenta de tamanho distalmente. A maior parte da superfície caudal está em aposição com a
ulna; esta parte é marcada por um sulco vascular que ocorre distalmente do espaço interósseo
proximal e tem o forame nutrício em sua extremidade proximal. A ulna é maciça. Ela é muito
mais longa e consideravelmente mais pesada do que o rádio; o corpo é curvo. A superfície
cranial é convexa e a maior parte da mesma é áspera e afixada ao rádio pelo ligamento
interósseo que pode ser observado na Figura 2.6b (GETTY, 1981).
Figura 2.6 Estruturas ósseas do membro torácico do porco: a. Úmero esquerdo do suíno; vista lateral. b. Ulna
afixada ao rádio esquerdo do suíno; vista medial (GETTY, 1981).
O membro pélvico, como o membro torácico, consiste em quatro segmentos; o cíngulo
do membro pélvico (quadril), a coxa (fêmur e patela), a perna (tíbia e fíbula), e os pés (tarso,
metatarso e dígitos - falanges e ossos sesamóides); (GETTY, 1981).
O fêmur, como pode ser visto na Figura 2.7a, tem um corpo relativamente largo e
maciço, no qual quatro superfícies poderiam ser reconhecidas. O forame nutrício principal
está situado no terço proximal da superfície cranial. A superfície caudal é larga e está limitada
lateralmente por um ressalto que se estende do trocanter maior até a grande tuberosidade
supracondilar lateral (GETTY, 1981).
Na perna o corpo da tíbia, que pode ser visto na Figura 2.7b, é ligeiramente curvo e
convexo medialmente. A tuberosidade é sulcada cranialmente; um estreito sulco extensor a
separa do côndilo lateral. A faceta para a fíbula está na borda caudal deste e é limitada
a b
33
medialmente por uma eminência. A fíbula estende-se por todo o comprimento da região,
estando separada da tíbia por um largo espaço interósseo. O corpo é achatado lateralmente; a
parte proximal é larga e profundamente sulcada lateralmente, articula-se medialmente com o
côndilo lateral da tíbia e o tálus, e com o calcâneo distalmente. A extremidade distal forma o
maléolo lateral (GETTY, 1981).
Figura 2.7 Estruturas ósseas do membro pélvico do porco: a. Fêmur direito do suíno; vista cranial. b. Tíbia e
fíbula direita do suíno; vista caudal (GETTY, 1981).
2.2.2 Esqueleto bovino
Sobre o esqueleto dos ruminantes (bovino) é importante dizer que a anatomia dos
membros receberá um tratamento sumário, uma vez que a maior parte das estruturas dos
segmentos proximais segue o padrão geral e possui poucas diferenças de importância clínica
ou funcionalmente real. A maior parte da atenção será dada à região do membro torácico
(anterior) e do membro pélvico (posterior).
A ilustração seguinte (Figura 2.8) mostra o esqueleto do animal bovino identificando
algumas de suas estruturas ósseas (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
a b
34
Figura 2.8 Esqueleto do bovino; vista lateral esquerda. 1- Espinha da escápula. 2- Patela. 3- Úmero. 4- Ulna. 5-
Rádio. 6- Túber isquiático. 7- Fêmur. 8- Côndilo lateral do fêmur. 9- Tíbia. 10-13ª costela (DYCE, SACK,
WENSING, 1999).
No membro torácico dos ruminantes encontra-se a região da escápula (ombro) onde,
juntamente com o úmero e os músculos associados são incorporados dentro da cútis do tórax.
A posição e a inclinação da escápula podem ser determinadas pela palpação de seus ângulos
cranial e caudal e da espinha. O úmero é espesso, especialmente em sua extremidade
proximal, onde o tubérculo maior, maciço, emerge bem acima da cabeça e se estende até a
superfície cranial, formando a extremidade do ombro (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
O membro torácico ainda apresenta a articulação do cotovelo, o antebraço e a parte
distal do membro. A articulação do cotovelo está colocada do lado oposto das extremidades
ventrais da quarta e quinta costelas e tem características incomuns. A extremidade do
cotovelo, os epicôndilos medial e lateral do úmero e os fortes ligamentos colaterais são todos
facilmente palpáveis (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
A ulna, localizada no antebraço, é delgada e o maciço rádio é o principal sustentador
do peso. O rádio está comprimido de frente para trás ao longo de seu comprimento e se
expande medial e lateralmente para ambas as extremidades. A ulna é fundida ao rádio e só é
palpável em suas extremidades – o olécrano e o processo estilóide. A fileira proximal do
esqueleto do carpo compreende os ossos radial, intermediário e ulnar. A fileira distal consiste
35
só em dois ossos – segundo e terceiro fundidos e quarto cárpico. Apesar de o movimento ser
possível em três níveis, a maioria ocorre entre o antebraço e o carpo; uma moderada
quantidade é permitida à articulação do carpo, mas muito pouco na achatada articulação
carpometacárpica (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
A parte distal do membro é conhecida comumente como pé e os dedos como pinças. O
pé (em sentido mais amplo) consiste na extremidade inferior expandida do metacarpo, os dois
dedos principais e os sobreunhas. Os dedos estão incluídos num revestimento comum de
cútis, que se estende ao cório, de tal forma que só os cascos estão separados pela fenda
interdigital. As sobreunhas se projetam para trás do boleto e normalmente não entram em
contato com o solo (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
Em meio a grande circulação existente nos ruminantes, é importante destacar a artéria
axilar que é a principal nutridora do membro anterior. Ela é utilizada ocasionalmente como
fonte de sangue arterial. Dá origem à grande artéria subescapular (que segue a borda caudal
da escápula) à medida que cruza a articulação do ombro e, então, denomina-se artéria
braquial. Esta desce na superfície medial do braço para a articulação do cotovelo,
acompanhada pelo nervo mediano e pode ser palpada – e usada para tomada de pulso –
imediatamente cranial ao ligamento colateral medial (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
O membro pélvico dos ruminantes pode ser dividido em articulação coxofemoral
(quadril), articulação do joelho, esqueleto da perna e articulação do jarrete. A região pélvica
possui uma aparência magra, com grande parte do esqueleto pélvico sendo proeminente
abaixo da cútis. O túber sacral se encontra ao lado do espaço lombossacral; apesar de não se
projetar normalmente acima da crista sacral convexa, ele o faria no deslocamento da
articulação sacroilíaca. Está ligado ao muito saliente túber coxal (osso da coxa) pela crista
ilíaca, ela própria só é leve e incompletamente recoberta pelo glúteo médio (DYCE, SACK,
WENSING, 1999).
A posição da articulação coxofemoral pode ser inferida por referência ao trocanter
maior do fêmur, que pode ser palpado através do bíceps. Já a articulação do joelho bovino
localiza-se caudalmente à prega cutânea (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
A tíbia é o único osso que suporta o peso da perna. Sua superfície medial, incluindo o
maléolo medial saliente, é subcutânea; as superfícies remanescentes estão recobertas por
músculo. A fíbula é muito reduzida. Um rudimento proximal, geralmente delineado por um
ponto distal, funde-se com o côndilo lateral da tíbia e recebe o ligamento colateral lateral do
joelho (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
36
O esqueleto dos ossos do tarso é formado pelos seguintes elementos: calcâneo e tálus
na fileira proximal; osso central e quarto; e segundo e terceiro fundidos e um pequeno
primeiro osso na fileira distal (DYCE, SACK, WENSING, 1999).
O membro pélvico é nutrido pela artéria ilíaca externa, um ramo direito da aorta.
Deixa o abdome através da lacuna vascular, junto com a veia e o nervo femoral. Denominada
então de artéria femoral, passa distalmente entre os músculos da coxa, antes de cruzar a
superfície medial do fêmur para atingir a face flexora da articulação do joelho. Neste nível
recebe o nome de artéria poplítea, mas logo se divide em artérias tibial caudal e cranial.
Muitos outros ramos laterais deixam os troncos principais, particularmente próximos às
articulações, mas seu grande número e suas anastomoses têm significado individuais (DYCE,
SACK, WENSING, 1999).
37
3. CONSIDERAÇÕES SOBRE O CÂNCER ÓSSEO
3.1 Definições e Tipos de Tumores Ósseos
A definição mais aceita de neoplasia é a do patologista inglês Rupert Willis:
“Neoplasia é uma massa anormal de tecido cujo crescimento excede e não está coordenado ao
crescimento dos tecidos normais e que persiste mesmo cessada a causa que a provocou.” A
conseqüência deste crescimento desordenado e autônomo é um progressivo acúmulo de
células neoplásicas; acúmulo este que acaba sendo percebido como uma massa mais ou menos
volumosa que recebe a designação de tumor (MONTENEGRO, FRANCO, 1999).
Câncer é a designação dada às neoplasias malignas. A palavra é usada há muito tempo
e foi utilizada a princípio para designar neoplasias malignas de mama que,
macroscopicamente, tinham aspecto que lembrava o de um caranguejo (MONTENEGRO,
FRANCO, 1999).
Os tumores são classificados em benignos e malignos baseando-se nos efeitos que eles
têm sobre o organismo do hospedeiro. Os tumores benignos são de crescimento lento,
expansivo, e são bem tolerados pelo organismo do hospedeiro, além de serem bastante
diferenciados. Os tumores malignos têm crescimento rápido, de tipo infiltrativo, e produzem
efeitos nocivos importantes, podendo, freqüentemente, levar à morte. Além disso, os tumores
malignos são pouco diferenciados ou indiferenciados (MONTENEGRO, FRANCO, 1999).
Os tumores podem atingir os ossos como resultado de (1) transformação neoplásica
primária do osso ou de células da medula óssea, (2) disseminação metastática de tumores que
surgem em outros órgãos ou (3) invasão local a partir de tecidos adjacentes. Destes três
mecanismos, o comprometimento metastático é o mais freqüente (CECIL, 2005).
Os tumores ósseos primários mais freqüentes são: osteossarcoma, sarcoma de Ewing e
condrossarcoma. A ocorrência destes tumores em crianças é relativamente baixa. Eles
constituem aproximadamente 2% da incidência anual de malignidades na infância. As
amputações e as desarticulações foram os procedimentos clássicos para o tratamento dos dois
primeiros até a década de 70. Cerca de 85% dos portadores de osteossarcoma e sarcoma de
Ewing morriam entre o primeiro e o segundo ano de vida após o diagnóstico em conseqüência
das metástases pulmonares. A partir da década de 70, associando-se drogas efetivas e cirurgia,
a história natural dessas doenças mudou. Com essa abordagem multidisciplinar, o número de
38
cirurgias conservadoras aumentou e as taxas de sobrevida livre de doença aos cinco anos
passaram a ser 50 a 70% (LOPES, 1996; LANZKOWSKY, 1983).
A classificação da Organização Mundial de Saúde (OMS) dos tumores ósseos é
baseada no quadro histológico, considerando o tipo de tecido formado pelas células
neoplásicas, o que não significa ser a neoplasia originada de determinado tecido ou célula
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Este critério de distinguir a célula que originou o neoplasma do tecido por ele formado
é muito importante, não apenas do ponto de vista conceitual, como também do prático.
Conceitual, devido ao conhecimento moderno de que não há uma diferenciação tissular
irreversível nas células do osso. Sabe-se que um tipo especial de fibroblastos, existentes em
maior concentração nas membranas periosteal e endosteal e, também, em menor quantidade,
na cavidade medular, e mesmo nos tecidos moles adjacentes ao osso, é capaz, de acordo com
os estímulos que receba, de se modificar ou sofrer “modulação”. Desta forma, pode-se formar
qualquer tipo de matriz (óssea, cartilaginosa ou conjuntivo-fibrosa), e assumir as funções
próprias ao osteoclasto (reabsorção óssea), ao osteoblasto (formação óssea), ao osteócito
(formação e reabsorção alternada, pela mesma célula), ao condroblasto (formação de matriz
cartilaginosa), ou simplesmente atuar como fibroblasto, fornecendo colágeno e
mucopolissacarídeos do conjuntivo. No processo de mutação genética, que transforma a
célula em neoplásica, ocorre a chamada indiferenciação, que lhe confere características
funcionais e morfológicas diferentes da célula normal, isto é, adulta ou totalmente
diferenciada (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Esta modificação, que altera o código genético da célula, lhe confere características
semelhantes às que são próprias do mesmo tipo celular, em alguma fase do desenvolvimento
embrionário do tecido, aumentando sempre o potencial de divisão mitótica e diminuindo a
capacidade funcional. Em outras palavras, a célula neoplásica (benigna ou maligna) sofre
mitose, a intervalos de tempo menores que a célula normal do tecido, e produz um tecido
ósseo ou cartilaginoso menos maduro ou perfeito que o normal. Dependendo do grau de
indiferenciação, pode produzir um tecido totalmente imaturo (tecido ósseo fibroso ou
primário), como ocorre nos osteossarcomas, ou mesmo não produzir qualquer tipo de matriz
identificável histologicamente (sarcomas anaplásicos); (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Sabendo-se que todas as células do osso são originadas do fibroblasto, por um
processo de “modulação” e não de diferenciação irreversível, é evidente que a função
assumida pela célula neoplásica (tipo de matriz que forma) independe de sua origem, a qual é
sempre a mesma. Isto demonstra apenas que a proliferação celular neoplásica sofre,
39
preferencialmente, um tipo de modulação e que, na neoplasia óssea, conservando-se o
conceito de proliferação celular monoclonal, como em outras neoplasias, podem-se formar
diferentes tipos de uma mesma linhagem (colágeno-cartilagem-osso), misturados em
quantidades variáveis, e todas pelo mesmo tipo de célula, pertencente a um único clone
celular. A predominância do tecido formado pelas células neoplásicas vai caracterizar e
classificar o tumor, levando-se sempre em conta que, na classificação, a formação do tecido
ósseo pelas células neoplásicas caracteriza o tumor osteoformador; a de tecido cartilaginoso
sem osso, os tumores formadores de cartilagem; e a de apenas tecido fibroso, os tumores
formadores de colágeno. Nos tumores malignos, a mistura de diferentes tecidos é mais
freqüente, enquanto nos benignos é menos comum, mas também é possível de ocorrer em
menor quantidade. A importância prática deste conceito resulta em saber que, ao
examinarmos um tumor ósseo, podemos encontrar, além da reação normal do tecido ao tumor
(osso reacional, cartilagem, tecido fibroso, vasos, etc.), a presença de pequenas quantidades
de outro tecido da mesma linhagem, formado pelas próprias células tumorais (LEMOS,
AYMORÉ, 1983).
A dor proveniente do câncer ósseo é a mais comum fonte de dor dos pacientes
acometidos por doenças malignas. Ela afeta pacientes com sarcomas ósseos e pacientes com
tumores malignos que se espalharam até o osso (metástase). Existem vários tratamentos que
objetivam a diminuição da dor e aumento da qualidade de vida, tais como administração de
medicamentos, ressecção cirúrgica, entre outros. Destes tratamentos, o mais eficiente continua
sendo a radioterapia (CLOHISY, MANTYH, 2003).
3.2 Principais Tumores Ósseos Malignos e Exemplos Radiológicos
Um tumor ósseo é definido como fibrossarcoma quando o produto das células do
estroma é representado exclusivamente por fibras de colágeno; como condrossarcoma, quando
este produto é exclusivamente cartilagem ou cartilagem e colágeno; e como osteossarcoma,
quando há formação de osso ou matriz óssea, não obstante a existência simultânea de
cartilagem e de colágeno (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
O osteossarcoma ou sarcoma osteogênico (SO) é o tumor maligno caracterizado pela
formação de osso, ou matriz osteóide, pelas células do estroma. É o tumor ósseo primário
maligno mais freqüente, embora numericamente raro; predomina em adolescentes e jovens do
sexo masculino. Mais freqüente em homens, predomina na raça negra e localiza-se, sobretudo
40
em ossos longos que têm maior atividade metabólica, tipicamente ao redor do joelho
(segmento distal do fêmur e proximal da tíbia). Esta ocorrência tem sido relacionada à
atividade osteoblástica, pois ocorre com muito maior freqüência nas metáfises ósseas de
crescimento ativo: inferior do fêmur e superior da tíbia. Esta relação com a atividade de
crescimento da região metafisária tem sido relacionada também com a altura dos pacientes,
parecendo haver uma maior incidência em crianças de crescimento mais ativo, isto é, nas que
atingem maior altura. A localização diafisária não é rara e, nesta eventualidade, o tumor é
visto se originar da cortical óssea, crescendo para a cavidade medular ou para as partes moles
adjacentes (RUBIN, FARBER, 2002).
Depois da área do joelho, o úmero proximal é o segundo local mais comum de
ocorrência de osteossarcoma, e 75% de todos esses tumores surgem adjacentes ao joelho e ao
ombro. As mãos, os pés, o crânio e a mandíbula são sítios menos comuns desta doença, sendo
afetados mais freqüentemente em pessoas com mais de 25 anos de idade (RUBIN, FARBER,
2002).
É o caso dos indivíduos idosos que têm predileção por ossos não-longos, como os do
crânio, vértebras e costelas. Quanto à idade, observa-se um primeiro pico de incidência entre a
primeira e a terceira décadas da vida e um segundo na sétima década, em grande parte
associado às lesões ósseas prévias, tais como doença de Paget e displasia fibrosa, que são
consideradas potencialmente malignas, e a exposição à radiação ionizante. Dor e tumoração
predominam entre as queixas mais freqüentes (MANSUR, BARBOSA, MIRANDA et al.,
1996; LEMOS, AYMORÉ, 1983).
O sexo, a idade e a localização estão relacionados com a fase de maior estímulo
hormonal à osteogênese que ocorre na puberdade; nos homens esta fase é mais tardia e
prolongada, indo até a fusão epifisária e determinando, do ponto de vista fenotípico, maior
estatura e massa óssea. Além disso, os ossos longos mais acometidos são os dos membros
inferiores, submetidos a estresse mecânico maior. Portanto, a possibilidade de ocorrerem
distúrbios nesse processo fisiológico é possivelmente maior (MANSUR, BARBOSA,
MIRANDA et al., 1996).
O osteossarcoma é caracterizado pela proliferação de células mesenquimais primitivas
malignas, com diferenciação osteoblástica, que produzem osteóide ou osso imaturo, não
sendo esta matriz óssea de caráter reativo ou metaplásico (MANSUR, BARBOSA,
MIRANDA et al., 1996).
A dor localizada é sempre sintoma dominante e, na maioria dos casos, referida à
articulação. Em um grande número de casos, há referências a um traumatismo antecedente à
41
sintomatologia. Em geral, a dor se segue ao trauma, sendo atribuída a este, e decorre um
período de dois a seis meses de tratamentos caseiros, até que, por aumento progressivo da dor
ou aparecimento de uma tumoração, o paciente procura o médico e faz a radiografia que
conduz ao diagnóstico. Ao tempo do diagnóstico radiológico, o tumor é, em geral, já bastante
volumoso, com destruição da cortical e invasão das partes moles. Este trauma parece não ter
importância na gênese, apenas despertando a atenção do paciente para o tumor já existente
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Como exemplo de tumores malignos nos ossos, a ilustração seguinte (Figura 3.1)
mostra uma imagem radiográfica com vista ântero-posterior (AP) identificando um
osteossarcoma localizado na metáfise inferior do fêmur (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Figura 3.1 Imagem radiográfica de um osteossarcoma na metáfise inferior do fêmur (LEMOS, AYMORÉ,
1983).
Na região metafisária, observa-se aumento de densidade de limites pouco precisos
com o tecido ósseo. A cortical foi ultrapassada pelo tumor, notando-se massa ossificada nas
partes moles (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Os condrossarcomas eram, inicialmente, classificados junto com os osteossarcomas e
foram, depois, reconhecidos como entidades diferentes devido a seu aspecto clínico -
radiológico e histopatológico e, sobretudo, devido à evolução mais lenta e melhor
prognóstico. O condrossarcoma constitui a variante maligna dos tumores cartilaginosos. Pode
iniciar seu desenvolvimento quer em um osso são – condrossarcoma primário – quer em um
osso que apresente uma lesão cartilaginosa previamente benigna – condrossarcoma
secundário. Na próxima ilustração (Figura 3.2) pode-se observar um condrossarcoma em
ossos curtos dos pés. Essa imagem radiográfica mostra um volumoso tumor calcificado que
42
envolve totalmente a primeira falange do terceiro dedo do pé direito (LEMOS, AYMORÉ,
1983).
Figura 3.2 Imagem radiográfica de um condrossarcoma localizado no terceiro dedo do pé (LEMOS, AYMORÉ,
1983).
Outro tipo de tumor relativamente freqüente e de elevada malignidade é o tumor de
Ewing, representando 5 a 10% dos tumores ósseos malignos. Ocorre, comumente, entre os
cinco e quinze anos de idade, com ligeira predominância no sexo masculino. Este é talvez o
único tumor ósseo onde a raça é importante. Todas as estatísticas demonstraram a raridade do
sarcoma de Ewing entre negros em qualquer país e inclusive na África, onde o tumor é muito
raro. Diáfise de ossos longos é a localização mais comum, e um exemplo deste tumor pode ser
visto na ilustração seguinte (Figura 3.3); (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Figura 3.3 Radiografia do úmero de uma criança exemplificando um típico sarcoma de Ewing (LEMOS,
AYMORÉ, 1983).
43
Trata-se de um tumor de Ewing localizado na diáfise umeral que se propaga por
grande extensão do osso de uma criança. A cortical é corroída e o periósteo levantado, além
de apresentar grande invasão tumoral nas partes moles (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
3.3 Diagnóstico dos Tumores Ósseos
A incidência precisa de tumores ósseos específicos é desconhecida, porque muitas
lesões benignas não são biopsiadas. No entanto, os tumores benignos são, no mínimo, várias
centenas de vezes mais numerosos que os malignos. Os tumores benignos têm sua freqüência
máxima nas primeiras três décadas de vida, enquanto, no idoso, um tumor ósseo é
provavelmente maligno (COTRAN, KUMAR, COLLINS, 2000).
A abordagem terapêutica é complexa, e depende de uma série de condições como: a
condição clínica do paciente, expectativa de sobrevida, quadro clínico em relação à dor, o
comprometimento neurológico, radiorresistência e quimiossensibilidade do tumor primário
entre outras. Geralmente, é necessária uma abordagem multiprofissional para propiciar um
tratamento mais coerente com as necessidades dos pacientes (FLETCHER, 1973).
O diagnóstico de tumor maligno no esqueleto implica freqüentemente na biopsia
prévia que é indispensável. Por outro lado, é necessário que o diagnóstico histológico seja
preciso, uma vez que a terapêutica utilizada varia de acordo com o tipo histológico e inclui,
além da cirurgia, a radioterapia, a quimioterapia e a imunoterapia, isolada ou em conjunto.
Esses métodos, além de atuar sobre o tumor, são também agressivos para o paciente como um
todo. Assim, a responsabilidade do patologista é muito grande e este não pode dispensar o
auxílio dos outros métodos, como a radiografia, a cintilografia e a tomografia
computadorizada. Também os exames de laboratório, como eletroforese de proteínas,
fosfatases alcalina e ácida e outros, são de auxílio no diagnóstico diferencial (LEMOS,
AYMORÉ, 1983).
Para o diagnóstico radiológico, dependendo da quantidade de osso tumoral ou
cartilagem calcificada existente, o tumor pode apresentar variados graus de esclerose. Em
geral, se alternam áreas de lise e de esclerose. As primeiras correspondem à proliferação
celular anaplásica, cartilagem não calcificada, tecido fibroso, mixóide, matriz osteóide e
hemorragia, enquanto as segundas correspondem a osso tumoral e cartilagem calcificada. Nos
extremos do quadro radiológico, estão as lesões totalmente líticas e as esclerosantes e, em
geral, as primeiras têm pior prognóstico que as segundas, devido a freqüência com que
44
ocorrem, no primeiro grupo, os tumores anaplásicos e hemorrágicos (LEMOS, AYMORÉ,
1983).
A imagem radiográfica, nos casos de osteólise pura, pode oferecer dificuldade de
diagnóstico com o fibrossarcoma ou condrossarcoma e, nos pacientes de mais idade, com os
tumores de células gigantes; e as metástases ósseas. Os osteossarcomas esclerosantes são mais
típicos. A grande quantidade de osso formado é menos penetrável na radiografia habitual,
produzindo um maciço branco no filme. Se houver ruptura da cortical e invasão das partes
moles, o diagnóstico é bastante simples. Se o tumor não ultrapassar a cortical, o que ocorre
muitas vezes, devido ao mais lento crescimento desta variedade, a imagem radiográfica pode
ser confundida com uma osteomielite esclerosante. Nestes casos, é importante considerar o
comportamento do tumor em relação à cartilagem de crescimento, geralmente não
ultrapassada por ele, embora nas osteomielites esclerosantes a evolução lenta e o infiltrado do
tipo crônico, respeitam com freqüência, a cartilagem. Porém, se a lesão se estende à epífise e
não ultrapassa a cortical, há mais probabilidade de se tratar de um processo inflamatório
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
A lesão intra-óssea seja de lise, esclerose ou mista é mal definida, com grande margem
de transição para o osso normal. De grande importância no quadro radiológico, são as reações
periósticas, devido ao desgarramento e acúmulo de massa tumoral entre ele e a cortical óssea.
A reação espiculada ou em raios de sol corresponde à formação de espículas ósseas, em
sentido perpendicular à cortical, e o triângulo de Codman é a formação de osso perióstico
reativo, em forma triangular, nas regiões superior e inferior à massa tumoral principal
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
O aspecto macroscópico é muito variado, em diferentes tumores e dentro de um
mesmo tumor, dependendo do predomínio das áreas de formação óssea tumoral, cartilaginosa
e hemorrágica. Nas regiões metafisárias, o tumor ocupa a cavidade medular e destrói a
cortical. A cartilagem de crescimento é muitas vezes preservada, limitando o crescimento à
região metafisária. Nas variedades mistas de osteossarcoma, mais freqüentes, a porção intra-
óssea do tumor é, em geral, densamente ossificada, enquanto nas massas tumorais das partes
moles predomina o tecido celular necrótico ou hemorrágico e o tecido cartilaginoso, com
consistência e brilho típicos da cartilagem (LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Nos osteossarcomas esclerosantes, a estrutura esponjosa interna do osso é substituída
por osso denso, branco ou amarelado e, muitas vezes, de grande dureza quando se tenta serrar
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
45
O quadro microscópico é caracterizado pela formação de osso tumoral pelas células
neoplásicas. Desde que no mesmo tumor haja tanto formação de osso como de cartilagem e
colágeno, a estrutura histológica varia em diferentes áreas, de tal modo que se torna possível
fazer uma seleção macroscópica e obter três lâminas diferentes que, se submetidas ao mesmo
patologista, poderiam receber três diferentes diagnósticos: fibrossarcoma, condrossarcoma e
osteossarcoma. Deste modo é indispensável a avaliação do quadro radiológico ao ser
examinado a biopsia, pois é possível ter uma preparação típica de condrossarcoma, enquanto a
radiografia mostra indiscutível formação de osso tumoral, em área não atingida pela biopsia
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
A biopsia por agulha nas lesões ósseas é tecnicamente um procedimento simples,
rápido, seguro e barato, podendo ser realizado em caráter ambulatorial e com anestesia local.
Além disso, a cicatrização é imediata quando comparada com a biopsia incisional. As
complicações comuns nas biopsias incisionais, tais como hematomas, infecção e fraturas
patológicas, raramente ocorrem quando a biopsia com agulha é realizada. A necessidade da
biopsia se justifica não apenas no diagnóstico definitivo, mas também na graduação da lesão,
o que permite o planejamento do tratamento, baseado na interpretação anatomopatológica do
material obtido pela biopsia (CASSONE, BARBI-GONÇALVES, AGUIAR; 1996).
O osteossarcoma dissemina-se pela corrente sangüínea (via hematogênica) e as
metástases se fazem 98% das vezes para os pulmões. Em casos avançados de necropsia de
pacientes que faleceram em conseqüência do tumor, já foram descritas metástases para outros
órgãos: outros ossos (35%), pleura (33%) e coração (20%). A disseminação linfática, com
metástases para linfonodos regionais, é definitivamente rara (RUBIN, FARBER, 2002).
O tratamento deve ser precedido de completa investigação clínica e laboratorial, no
sentido de avaliar a extensão e disseminação do tumor. Uma vez avaliada a extensão do tumor
e as condições gerais do paciente, o tratamento de escolha, segundo Lemos e Aymoré (1983)
era sempre a cirurgia radical: nos tumores localizados abaixo do joelho ou cotovelo,
amputação no 1/3 médio da coxa e do úmero, respectivamente; na metáfise inferior do fêmur
(local mais freqüente) e do úmero, avaliar a extensão intramedular pela cintilografia ou
tomografia computadorizada e realizar amputação através do fêmur ou úmero, deixando a
maior margem de segurança possível e o mínimo que permita a utilização de uma boa prótese
(LEMOS, AYMORÉ, 1983).
Desta forma, o osteossarcoma era tratado exclusivamente por amputação ou
desarticulação do membro envolvido, mas o prognóstico de sobrevida em cinco anos não
excedia 20%. Desenvolvimentos mais recentes na quimioterapia e na cirurgia poupadora de
46
membro resultaram em taxas de sobrevida em cinco anos sem a doença de até 60% (LEMOS,
AYMORÉ, 1983).
3.4 Metástases Ósseas
Os estágios finais de muitas neoplasias malignas estão associados quase que
inevitavelmente a metástases, e o esqueleto é o mais comumente afetado. Metástases ósseas
estão presentes em aproximadamente 25% de todos os óbitos decorrentes de doença maligna
(SUTTON, 2003).
A doença óssea metastática é responsável por mais de 99% dos tumores malignos que
acometem o osso e todo tumor maligno pode eventualmente produzir metástase (DIEL,
KALFFAMANN, BASTERT, 1994).
Metástases (do grego metástatis = mudança de lugar, transferência) é a formação de
uma nova lesão tumoral a partir da primeira, mas sem continuidade entre as duas. Isso implica
que as células neoplásicas se desprendem do tumor primário, caminham através do interstício,
ganham uma via de disseminação, são levadas para um local distante e lá formam uma nova
colônia neoplásica. Em cada um desses passos, as células malignas têm de superar os
sintomas de controle do organismo que mantém as células normais em seus sítios primitivos.
Metástases só se formam em tumores malignos; contudo, nem todo câncer gera metástases,
mesmo os que são localmente invasivos. Metástase é, com certeza, o selo definitivo de
malignidade (por definição, neoplasias benignas não originam metástase) é um sinal de mau
prognóstico. Quando surgem metástases, quase sempre o tumor é incurável. Em muitos
pacientes, a primeira manifestação clínica de um câncer está relacionada com suas metástases
(BRASILEIRO FILHO, 2000).
O transporte de células tumorais, que originam as metástases, pode se fazer através
dos vasos linfáticos ou sangüíneos, ou ainda pelos fluidos existentes nas cavidades naturais.
Para produzir uma metástase, as células tumorais deverão se separar dos seus congêneses
(perda da coesão), se movimentarem na direção correta (quimiotaxia), e digerir a matriz
extracelular e a membrana basal dos vasos (enzimas); (MONTENEGRO, FRANCO, 1999).
Uma vez na luz dos vasos, deverão escapar dos múltiplos sistemas de defesa, tais
como anticorpos, complemento, macrófagos, linfócitos, células NK etc. As células tumorais,
sendo pouco deformáveis, devem sobreviver aos inúmeros traumatismos decorrentes da
circulação. Carregadas pela corrente, vão acabar ocluindo, como êmbolos, pequenos vasos de
47
órgãos na direção do ponto de penetração. Neste novo local deverão ser capazes de aderir ao
endotélio, lesar a membrana basal e, ainda no interstício, resistir à agressão de macrófagos e
outras células locais. Deverão ainda se multiplicar e estimular a angiogênese para poder
crescer (MONTENEGRO, FRANCO, 1999).
Todos os ossos do esqueleto podem ser sede de metástases. Os ossos mais comumente
comprometidos são as vértebras (corpos), pelve, fêmur, costela, juntamente com as
extremidades proximais de úmero e fêmur e, menos comumente, os ossos do crânio. A área
do osso longo freqüentemente comprometida é a metáfise, possivelmente por ser mais
vascularizada. São raros os tumores metastáticos abaixo do cotovelo e do joelho; entretanto,
ultimamente, têm sido referidos numerosos casos de metástases nos pequenos ossos da mão e
do pé. Os focos metastáticos podem ser múltiplos ou solitários. Neste último caso, podem
simular tumores ósseos primários. Fratura patológica é, freqüentemente, o primeiro sinal de
metástase (SUTTON, 2003; FARIA, 1999).
O próprio câncer metastático não reabsorve ou produz osso, mas estimula (por
mecanismos desconhecidos) a formação de osteoblastos e osteoclastos (RUBIN, FARBER,
2002).
As metástases salteadas (skip metastasis) são nódulos tumorais localizados
preferencialmente dentro do osso e freqüentemente são provenientes de sarcomas de alto grau.
Elas estão localizadas na junção adjacente ao tumor principal. Esta lesão metastática salteada
se desenvolve através da embolização das células tumorais no interior da medula. De fato,
elas são micrometástases locais que não passaram através da circulação. A incidência clínica
destas metástases é menor que 1%. Entretanto, a sobrevida dos indivíduos acometidos é baixa
(MALAWER, LINK, DONALDSON, 1989).
A recorrência local tanto das lesões malignas quanto das benignas é devido à remoção
inadequada do tumor primário. A agressividade do tumor determina qual o procedimento
cirúrgico é mais adequado para o controle local (MALAWER, LINK, DONALDSON, 1989).
Os principais objetivos do tratamento das metástases ósseas são: alívio da dor,
manutenção ou restauração da função, com descompressão neurológica e controle do
crescimento tumoral local quando possível (MEOHAS, PROBSTNER, VASCONCELLOS et
al., 2005).
Para esta finalidade utiliza-se a radioterapia isolada e/ou em conjunto com
procedimentos cirúrgicos, que devem levar em consideração o prognóstico do tumor primário,
a expectativa de vida e o estado geral de saúde do paciente. A radioterapia pode ser
empregada com intenção paliativa, a fim de suprimir o crescimento tumoral nas lesões
48
metastáticas que não ameacem biomecanicamente a estrutura óssea, isto porque induz um
aumento da vascularização da periferia do tumor que enfraquece o osso adjacente a este,
aumentando o risco de fratura espontânea (MEOHAS, PROBSTNER, VASCONCELLOS et
al., 2005).
Nos pacientes sem condições de cirurgia, a radioterapia é usada com objetivo
antiálgico, na tentativa de melhorar a qualidade de vida (MEOHAS, PROBSTNER,
VASCONCELLOS et al., 2005).
A radioterapia é ainda o principal método adjuvante no tratamento cirúrgico, uma vez
que promove o controle tumoral nas áreas com implantes pela manipulação na cirurgia,
mantendo a integridade estrutural e prevenindo novas fraturas ao longo do osso manuseado
(MEOHAS, PROBSTNER, VASCONCELLOS et al., 2005).
O tratamento cirúrgico pode ser empregado nas fraturas patológicas iminentes ou
naquelas já estabelecidas. A indicação para cirurgia é controversa, variando de acordo com a
experiência de cada centro especializado em oncologia (MEOHAS, PROBSTNER,
VASCONCELLOS et al., 2005).
O cimento ósseo (polimetilmetacrilato) vem sendo empregado com sucesso como
método adjuvante para aumentar a estabilidade obtida com a fixação interna e para
preenchimentos de defeitos causados pela curetagem intra-lesional do foco. Em alguns
serviços a crioterapia também é usada como método adjuvante, no controle de lesões quimio e
radiorresistentes (MEOHAS, PROBSTNER, VASCONCELLOS et al., 2005).
Imobilizadores e amputação ainda têm espaço no tratamento local da doença óssea
metastática. O primeiro pode ser empregado naqueles pacientes com doença local extensa,
tidos como pré-terminais; enquanto a amputação tem sua utilidade nos casos de complicações
relacionadas ao tumor ou ao tratamento (ex. ulceração, sangramento e lesões infectadas), na
dor intratável e na maioria dos casos de acrometástases (MEOHAS, PROBSTNER,
VASCONCELLOS et al., 2005).
O prognóstico de lesões ósseas metastáticas está relacionado à resposta clínica, à
doença primária, ao número de implantes no esqueleto e ao tipo histopatológico do tumor
(MEOHAS, PROBSTNER, VASCONCELLOS et al., 2005).
49
3.5 Técnicas de Tratamento para Tumores Ósseos
O tratamento padrão para os tumores malignos consiste na ressecção cirúrgica, seguida
de radioterapia e quimioterapia, administradas simultaneamente. Novos agentes citotóxicos e
endócrinos e a introdução de terapia biológica (anticorpos simples ou conjugados, interferons
e citocinas) expandiram o tratamento médico (GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
A hipertermia e a terapia fotodinâmica (Photon Dynamic Therapy, PDT) também são
empregadas para o tratamento de câncer. A PDT envolve a administração de um composto
fotossensível que se concentra na vizinhança de tumores locais e é ativada com exposição
local à luz vermelha visível (GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
Ao se desenvolver um plano terapêutico é necessário observar os seguintes aspectos:
diagnóstico histológico específico do tumor, volume do tumor e extensão do
comprometimento do órgão específico e características biológicas, além de outros fatores
prognósticos que são relevantes para um tipo específico de câncer (GOLDMAN, AUSIELLO,
2005).
Considerado um radiocomposto, o Sm
153
-EDTMP é obtido através do acoplamento de
Sm
153
(samário) ao EDTMP (ácido etileno-amino-tetrametileno-fosfônico), um sal quelante
de cálcio. O EDTMP é um composto fosfonado disponível comercialmente que atua como
carreador do isótopo radioativo terapêutico, o Sm
153
, e apresenta grande afinidade por
metástases ósseas (CAMPOS, Shirley de, 2005).
O Sm
153
-EDTMP apresenta-se como uma alternativa atual no combate da dor óssea
metastática difusa. Ele é infundido em bolo (grande quantidade em uma só vez) por via
endovenosa, em doses variáveis de 0,5 a 3,0 mCi/kg, e logo após sua administração,
aproximadamente 50% da dose empregada fixa-se nos ossos, havendo maior afinidade nas
regiões ósseas metastáticas, em proporção de concentração, em relação ao tecido ósseo
normal, em média de 4,8:1, com variações de 4:1 a 17:1. O restante da dose empregada, quase
50%, apresenta eliminação renal que não ultrapassa os limites de radiorresistência, no período
variável de seis a oito horas. É interessante ressaltar que a fixação da dose utilizada, em áreas
extra-ósseas, não excede 1 a 2% da dose total empregada (CAMPOS, Shirley de, 2005).
Os efeitos analgésicos do Sm
153
-EDTMP atingem até 60 dias, havendo relatos na
literatura mundial de melhora em até 35 semanas, com possibilidade de reutilização, caso
necessário. Em alguns pacientes, pode ser observado logo nos primeiros dias após a aplicação
de Sm
153
-EDTMP, o fenômeno de "pain flare", que é a piora intensa, transitória e reversível
50
da dor, e cuja ocorrência parece indicar um melhor prognóstico do paciente ao controle da dor
(EARY, COLLINS, STABIN et al., 1993).
A associação Sm
153
-EDTMP permite a formação de um complexo estável, com
capacidade de emissão de raios beta de média energia (810 keV), proporcionando-lhe
propriedades terapêuticas, além de capacidade de emissão de raios gama (103 keV),
permitindo condições ideais para produção de imagens em gama-câmaras comuns, de forma
semelhante às imagens obtidas em mapeamento ósseo com Tc
99m
-MDP (CAMPOS, Shirley
de, 2005).
Um possível efeito colateral deve ser monitorado, e refere-se à possibilidade de
ocorrência de toxicidade medular transitória, acometendo qualquer das três séries sangüíneas
(levando à anemia e/ou leucopenia e/ou plaquetopenia) de forma variável, com reversão
espontânea em até oito semanas (CAMPOS, Shirley de, 2005).
A depressão medular máxima esperada com o uso de Sm
153
-EDTMP ocorre entre duas
a quatro semanas, com recuperação em seis a oito semanas. Os controles após o uso de Sm
153
-
EDTMP devem incluir cuidados com a urina do primeiro dia após seu uso, além de
hemograma quinzenal durante dois meses, objetivando a monitorização da ocorrência de seus
possíveis efeitos adversos. Cabe ressaltar que seu uso pode ser repetido tantas vezes quanto se
fizer necessário, desde que as condições clínicas e hematológicas do doente assim o
permitam, tanto de forma isolada quanto associada a outras terapêuticas antálgicas necessárias
a cada situação (CAMPOS, Shirley de, 2005).
A terapia analgésica com o Sm
153
-EDTMP apresenta respostas globais amplas (30 a
90%), variando amplamente em função das séries estudadas, com melhora da dor óssea
metastática de forma completa ou muito acentuada, em 1/3 dos casos. Esta ampla variedade
da resposta analgésica ao samário, na dor óssea metastática, pode ser cada vez mais atribuída
aos aspectos multifatoriais complexos envolvidos nos mecanismos de neuromodulação da dor
crônica, e ao seu manejo que apresenta possibilidades crescentes de desencadeamento ou
piora da dor atribuível aos mais diversos mecanismos (CAMPOS, Shirley de, 2005).
3.5.1 Cirurgia
Com os avanços na radioterapia e quimioterapia, a necessidade de uma cirurgia
diminuiu bastante. Ela é um método simples e seguro de remover tumores sólidos quando
restrito a um local de origem, e devem ser avaliados os seguintes aspectos: a relação risco-
benefício do procedimento no contexto da saúde geral do paciente, a extensão do tumor, a
51
probabilidade de que o tumor possa ser completamente retirado, o tipo de anestesia necessária
e a experiência da equipe médica (GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
A cirurgia também é utilizada para estabelecer um diagnóstico tissular e para
determinar a extensão do tumor por meio de procedimentos próprios para o estanqueamento.
Os riscos da biopsia incluem (1) amostragem inadequada do tecido para fazer um diagnóstico;
(2) amostragem do tecido que não reflita precisamente o grau mais maligno do tumor; (3)
complicação relacionada com o procedimento. Ocorre hemorragia que causa
comprometimento neurológico em apenas 2% das biopsias (GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
Em um procedimento cirúrgico devem existir dois objetivos no intuito de estabelecer a
melhor conduta. Busca-se o controle local da lesão e também a preservação da função motora.
Tais objetivos contrapõem-se e nem sempre são alcançados. O estadiamento do sistema
cirúrgico é classificado em função de fatores de risco associados com os procedimentos
aplicados (ENNEKING, SPANIER, GOODMAN; 2003).
O planejamento cirúrgico pode ser melhorado pela introdução de formulações
alternativas no campo cirúrgico em função do risco de recorrência tumoral, podendo-se assim
mensurar os benefícios de preservar a função motora (ENNEKING, SPANIER, GOODMAN;
2003).
3.5.2 Quimioterapia
A maioria das drogas consiste em agentes antiproliferativos que sejam mais eficazes
contra os tumores em proliferação do que os de crescimento lento, e mais tóxicas para os
tumores de crescimento rápido do que contra os tecidos normais (GOLDMAN, AUSIELLO,
2005).
Nos principais tipos de tumores que respondem à quimioterapia, observa-se que depois
de alguns meses de administração de drogas antineoplásicas, ocorre um novo crescimento
tumoral, resultante da alta taxa de mutações espontâneas de células tumorais devido à
resistência aos medicamentos. A quimioterapia sistêmica promove um considerável aumento
na sobrevida dos pacientes quando ministradas em conjunto com a radioterapia e cirurgia
(GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
52
3.5.3 Radioterapia: teleterapia e braquiterapia
Segundo dados da Organização Mundial da Saúde, 2/3 dos pacientes com câncer
utilizarão a radioterapia em alguma fase do tratamento da sua doença, quer de maneira
exclusiva ou associada a outras modalidades de terapia oncológica (CASTRO, CREPALDI,
MOTTA, 2007).
A radioterapia é um método de tratamento voltado a pacientes com câncer ou
eventualmente quando indicado em algumas patologias benignas. O agente terapêutico
empregado são as radiações ionizantes (raios gama e X, prótons, elétrons e nêutrons)
(CASTRO, CREPALDI, MOTTA, 2007).
O objetivo da radioterapia é liberar uma dose precisamente calculada a um volume ou
leito tumoral com o mínimo de danos às estruturas vizinhas sadias, resultando em erradicação
do tumor, com melhoria da qualidade de vida e prolongamento da mesma (CASTRO,
CREPALDI, MOTTA, 2007).
A maior parte da informação a respeito dos efeitos da radiação em ossos e cartilagens
são provenientes da experiência utilizando radioterapia em tumores infantis. Em crianças com
idade entre 0-6 anos, 10Gy produzem mudanças no osso enquanto 10-20Gy em doses
radioterápicas fracionadas produzem mudanças severas (crescimento assimétrico do osso).
Em geral, quanto mais alta for a dose e mais nova for a criança, os danos serão maiores
(METTER, UPTON, 1995).
O uso terapêutico da radiação é um processo complexo que envolve algumas etapas
pré - tratamento (simulação e planejamento), indispensáveis para o sucesso da técnica; além
disso, o trabalho é realizado em equipe: o médico radioncologista, o físico médico, e o técnico
em radioterapia trabalhando sempre em conjunto e harmonia (CASTRO, CREPALDI,
MOTTA, 2007).
A prescrição da radiação é baseada nos seguintes princípios:
1) Avaliação da extensão tumoral através de exames clínicos e de imagem;
2) Conhecimento das características específicas de cada tumor a ser tratado;
3) Definição dos objetivos terapêuticos (adjuvante, exclusivo, curativo, paliativo);
4) Avaliação periódica do paciente e seguimento do mesmo (resposta, tolerância, seqüelas
agudas ou tardias); (CASTRO, CREPALDI, MOTTA, 2007).
A radioterapia é a modalidade terapêutica que utiliza as radiações ionizantes com o
objetivo de destruir as células neoplásicas visando uma redução ou desaparecimento da
neoplasia maligna (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
53
A radiação ionizante é aquela que em sua interação com a matéria produzem íons,
direta ou indiretamente. Os raios-X e γ (gama) são mais energéticos e caracterizam a radiação
diretamente ionizante. As radiações formadas por partículas carregadas, tais como elétrons e
núcleos de hélio (α), são menos energéticas e caracterizam as radiações indiretamente
ionizantes (EISBERG, RESNICK, 1983).
Por meio da interação com o oxigênio molecular, a radiação induz à formação de
superóxido, peróxido de hidrogênio, ou radical hidroxila, capazes de romper ou lesar o DNA
celular, o que consiste no alvo crítico da morte celular radioinduzida. É possível induzir a
ruptura tanto de uma única fita como da dupla fita, causando a descaracterização da dupla
hélice do DNA, ou seja, uma lesão letal. As rupturas na fita única do DNA, se não forem
corrigidas pelas células, também podem resultar na morte celular (GOLDMAN, AUSIELLO,
2005).
A radioterapia mira o DNA no núcleo da célula porque, se for suficientemente
danificado, as células perderão sua habilidade de se replicar. Se as células do câncer que
morreram naturalmente não estão sendo substituídas por novas, não só o câncer parará de
crescer, como se tornará menor e eventualmente murchará e desaparecerá (RADIOTERAPIA,
2002).
Células normais também são de certa forma, afetadas pela radioterapia. Felizmente,
células normais geralmente têm maior habilidade de reparar o dano causado pela radiação do
que células cancerosas. A terapia é feita de modo a assegurar que as células cancerosas
recebam a maior dose de radiação enquanto a quantidade que alcança as células normais
vizinhas é minorada ao máximo. Isso pode ser feito usando-se feixes cruzados focalizados no
tumor ou protegendo partes do tecido normal (RADIOTERAPIA, 2002).
Os cânceres variam consideravelmente em sua sensibilidade à radioterapia: alguns
tipos têm mais probabilidade de serem erradicados do que outros. A rapidez com que
respondem ao tratamento também é variável. Alguns cânceres continuarão a encolher
lentamente e eventualmente desaparecerão muito depois que a série de radioterapia tenha
terminado. Outras responderão muito mais rápido, particularmente aqueles nos quais as
células dividiam-se rapidamente antes do tratamento (RADIOTERAPIA, 2002).
Em geral, cânceres menores têm uma chance maior de serem completamente
destruídos pela radioterapia do que os maiores. Isso se dá em parte por causa do volume de
tecido envolvido, mas também porque tumores maiores tendem a crescer mais do que os
vasos sangüíneos que lhe fornecem suprimentos, resultando em um fornecimento reduzido de
sangue e, portanto, menos oxigênio no seu centro. O oxigênio é muito importante no processo
54
de dano do DNA causado pela radiação. O oxigênio é levado aos tecidos pelas hemácias, de
modo que o tumor tenha um funcionamento pobre em sangue, ou se ocorre uma redução da
concentração de hemácias (anemia), a radioterapia pode ser menos efetiva
(RADIOTERAPIA, 2002).
Outra razão pela qual a radioterapia pode ser menos efetiva, às vezes, e não alcançar a
destruição completa do tumor é porque as células tumorais continuam a replicar rapidamente
entre os tratamentos diários. Uma maneira de tentar lidar com isso é administrar a radioterapia
duas ou três vezes ao dia em uma seção de tratamento muito curta e intensa. Isso é conhecido
como tratamento hiperfracionário e acelerado (RADIOTERAPIA, 2002).
A radioterapia pode destruir um câncer somente se for possível mirar os feixes para
englobar todo o tumor. Pode ser usada para tratar porções razoavelmente maiores de tecido do
que aquelas tratadas por cirurgia, sendo uma forma localizada de tratamento. Outro fator
crucial é a dose de radioterapia. Alguns cânceres responderão bem a doses muito altas se
tiverem que ser destruídos (RADIOTERAPIA, 2002).
A dosagem alta (radioterapia radical) é usualmente administrada na radioterapia
quando a intenção é destruir completamente o câncer. Uma dose levemente mais baixa é dada
quando a radioterapia é feita como um tratamento adjuvante (auxiliar) para prevenir o retorno
do câncer após remoção cirúrgica. A dosagem em geral é consideravelmente mais baixa
quando o tratamento é paliativo. Nesta situação o objetivo é causar o encolhimento suficiente
do tumor para aliviar os sintomas, mas não para erradicar completamente o câncer
(RADIOTERAPIA, 2002).
Se o indivíduo está recebendo uma baixa dose de radioterapia, ele pode não notar
qualquer efeito colateral, mas aqueles que recebem altas doses de tratamento devem esperar
tê-los. Esses efeitos e sua gravidade dependem da parte do corpo a ser tratada, da extensão do
tumor, da dose da radioterapia e também da sensibilidade individual ao tratamento
(RADIOTERAPIA, 2002).
Os efeitos colaterais mais comuns ocorrem durante ou imediatamente após o
tratamento e têm curta duração, quando são descritos como sendo agudos. Geralmente
desaparecem rapidamente após o tratamento. Poucas pessoas podem desenvolver os chamados
efeitos colaterais tardios, que não se tornam aparentes até vários meses ou às vezes anos após
o tratamento. Esses efeitos podem ser duradouros (crônicos) ou mesmo permanentes.
Raramente os efeitos duradouros causam incômodos, mas pequenos riscos são justificáveis
quando o objetivo é a cura (RADIOTERAPIA, 2002).
55
Os tecidos normais que tendem a ser mais sensíveis à radioterapia em curto prazo são
aqueles onde as células normalmente dividem-se rapidamente para substituir aquelas perdidas
pelo desgaste. Essas incluem a pele e as membranas que revestem a boca, garganta, esôfago,
intestino e bexiga. Inflamação, inchaço, diarréia e aumento da freqüência urinária são,
portanto, efeitos colaterais comuns, dependendo da parte do corpo em tratamento
(RADIOTERAPIA, 2002).
Alguns pacientes sobre radioterapia terão inchaço na pele semelhante a queimaduras
do sol, mas a não ser um tumor superficial esteja sendo tratado, não é comum que seja grave,
uma vez que os feixes da radioterapia podem liberar a dose máxima profundamente
(RADIOTERAPIA, 2002).
Os efeitos colaterais agudos comuns incluem cansaço, náuseas (particularmente se o
abdome superior estiver sendo irradiado) e perda de cabelo se os feixes passarem pelo
escalpo. Geralmente não é permanente, embora possam ocorrer falhas onde o cabelo não volta
a crescer se a radioterapia é dada em doses relativamente altas para o tratamento de tumor no
cérebro. A medula óssea, a fábrica de células sangüíneas, também é muito sensível à radiação,
mas este é um problema somente no raro evento de tratamento ser dado em uma parte extensa
do corpo que contém uma grande proporção da quantidade total da medula
(RADIOTERAPIA, 2002).
Cansaço e outros efeitos colaterais agudos podem, às vezes, interferir
significativamente na vida normal, mas muitas pessoas apresentam apenas leves efeitos
colaterais. O indivíduo pode se sentir suficientemente bem para continuar trabalhando durante
seu tratamento e seu médico pode encorajá-lo a fazê-lo se estiver disposto (RADIOTERAPIA,
2002).
Tecidos que tendem a ser prolongamente mais sensíveis à radioterapia incluem os
pulmões, rins e lentes oculares (onde podem se formar cataratas), e os testículos e ovários
(possivelmente resultando em infertilidade). No entanto, prejuízos significativos nesses
tecidos podem ser evitados por um planejamento cuidadoso do tratamento
(RADIOTERAPIA, 2002).
Outros efeitos prolongados raros incluem linfedema como resultado do tratamento das
axilas após cirurgia de câncer de mama e injúria intestinal após radioterapia para câncer
abdominal (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
As complicações neurológicas da radioterapia que geralmente são observadas em
pacientes meses a anos depois de se finalizar o tratamento, incluem radionecrose e demência
56
de leucoencefalopatia. A maioria dos pacientes morre do tumor cerebral antes que possam ser
observadas conseqüências tardias do tratamento (GOLDMAN, AUSIELLO, 2005).
• Teleterapia
A teleterapia é uma das modalidades da radioterapia em que um feixe externo é
aplicado na região desejada. Pode ser ministrado após ressecção cirúrgica inicial usando feixe
de radiação externa com fracionamento padrão, totalizando em uma dose de 60Gy. O aumento
da dose acima de 60Gy não resulta necessariamente em um aumento na sobrevida dos
pacientes (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
A teleterapia emprega feixes externos de radiação, comumente raios-X ou elétrons
produzidos por aceleradores lineares de partículas, ou raios gama emitidos por unidades de
Cobalto. A teleterapia representa cerca de 80% dos tratamentos com radiação ionizante
(LIMA, FALK, LEITO, 2007).
Os campos de radiação são traçados em função da determinação do volume alvo, que
inclui o tumor ou leito tumoral, e uma área de tecido normal adjacente (margem de
segurança), variável para cada tipo histológico, bem como para cada localização. Este
processo é apoiado por métodos de imagem, desde uma radiografia simples de simulação, até
a ressonância magnética, vale dizer, que não se pode esquecer de considerar a
radiossensibilidade tumoral, a tolerância dos órgãos e tecidos vizinhos, as características
físicas do feixe de radiação, a dose total e o melhor esquema de fracionamento para o caso
(LIMA, FALK, LEITO, 2007).
Especial atenção merece os tratamentos combinados com quimioterapia, em função do
efeito sinérgico entre radiação e drogas citotóxicas, e também o emprego de radioterapia em
crianças (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
O controle local pelas radiações depende do volume tumoral, da radiossensibilidade e
da dose administrada, além de fatores inerentes à condição clínica do paciente (LIMA, FALK,
LEITO, 2007).
A terapia ideal é aquela que consegue concentrar dose efetiva ao volume tumoral com
proteção adequada das estruturas vizinhas, neste sentido a braquiterapia representa uma
modalidade radioterápica que permite a liberação de dose tumoricida com preservação dos
tecidos normais, aumentando as taxas de cura (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
57
• Braquiterapia
Esta modalidade radioterápica consiste em implantar material radioativo na região do
tumor de forma a depositar altas taxas de dose de radiação conformacional nos locais
desejados, poupando assim as regiões adjacentes, minimizando os efeitos colaterais. Fontes
radioativas podem ser implantadas temporária ou permanentemente (COSTA, CAMPOS,
2006).
Nesta técnica, as doses de radiação se concentram em um determinado alvo, sendo que
a intensidade de radiação diminui proporcionalmente com o aumento da distância em relação
à fonte (CASCIATO, LOWITZ apud SILVA, CAMPOS, MACIEL et al., 2004).
As fontes radioativas (radioisótopos) podem ser introduzidas em uma cavidade
corporal (braquiterapia intracavitária), ou implantadas no tumor ou leito tumoral
(braquiterapia intersticial ou radioimplante); (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
A braquiterapia pode ser empregada em regime de baixa taxa de dose ou alta taxa de
dose. No primeiro caso a dose de radiação prescrita é liberada lentamente, necessitando o
paciente ser internado por um período que pode variar de dois a três dias. No segundo caso, a
fonte de radiação é miniaturizada, de alta atividade permitindo que a dose total seja liberada
em alguns minutos. O sistema é remoto e controlado por computador que disponha de um
software destinado a este tipo de técnica permitindo otimização de dose, mais segurança de
tratamento, conforto ao paciente e não exposição da equipe médica à radiação (LIMA, FALK,
LEITO, 2007).
A utilização da braquiterapia minimiza os efeitos deletérios da radiação aplicada nos
tecidos adjacentes, uma vez que os tecidos sadios circunvizinhos ao tumor são preservados, já
que o material radioativo é implantado na região do tumor. Este tratamento é limitado pelo
tamanho do tumor (LIMA, FALK, LEITO, 2007).
Os isótopos radioativos são nuclídeos instáveis que de maneira espontânea se
desintegram, transformando-se em nuclídeos diferentes, estáveis ou não. Os radioisótopos
são caracterizados principalmente pela sua meia-vida e tipo de energia da radiação emitida
(EISBERG, RESNICK, 1983).
Atualmente os radioisótopos mais utilizados são: Cs
137
(césio), o Ir
192
(irídio) e o Co
60
(cobalto) para implantes temporários e o Au
198
(ouro) e I
125
(iodo) para implantes
permanentes. Estes materiais são manufaturados sob a forma de tubos, agulhas, fios ou
sementes (COSTA, CAMPOS, 2006).
58
O Sm
152
(samário) quando ativado por nêutrons rápidos, térmicos ou como forma de
produto de fissão, torna-se o radioisótopo samário. Por permitir uma maior taxa de dose
comparada ao I
125
, tem sido objeto de estudo para novas técnicas braquiterápicas (COSTA,
CAMPOS, 2006).
O Sm
153
é produzido desde 1993 pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
(IPEN) e permite condições ideais para produção de imagens por cintilografia quando
aplicado de forma sistêmica (CLUNIE, LUI, 1996).
A terapia de emissão interna requer uma distribuição espacial detalhada de dose
absorvida para estabelecer a relação dose-resposta administrada e para avaliar a eficácia do
potencial e toxicidade do tratamento para cada paciente (FURHANG, CHUI, KOLBRT et al.,
1997).
O mecanismo pelo qual o tecido faz conexão com o material implantado está
diretamente relacionado com a resposta do tecido, a interface do implante e a topografia do
material. Os materiais usados atualmente como fontes na braquiterapia são revestidos por
materiais biologicamente inativos. A resposta do tecido para estes materiais é a formação de
uma cápsula fibrosada. Os poros do biomaterial permitem a fixação no tecido pelo
crescimento de células do tecido para dentro dos poros do primeiro. Implantes reabsorvíveis
são projetados para serem gradualmente degradados com o tempo, sendo substituídos por
tecido local. Devido à presença de elementos químicos distintos do corpo humano no
biovidro, estes devem ser compatíveis não tóxicos para não afetar as células que metabolizam
os constituintes do implante reabsorvível. Além disso, a taxa de reabsorção deve ser
diretamente proporcional à taxa de reparo do tecido local (CAO, HENCH, 1996).
3.5.4 Vertebroplastia
A vertebroplastia percutânea é um procedimento médico, intervencionista que consiste
na injeção de biomaterial no interior do corpo vertebral, utilizado nas regiões cervical,
torácica e lombar. Através de procedimento radiológico invasivo, realiza-se injeção de
polímero no corpo vertebral parcialmente colapsado, tendo como objetivo a redução da dor
com aumento da resistência e estabilidade (AMAR, LARSEN, ESNAASHARI et al., 2001).
O procedimento foi descrito em 1984, por Deramond et al. (1998) na França,
inicialmente para o tratamento de hemangiomas do corpo vertebral. Teve a seguir sua
indicação ampliada para outras lesões que acometem as vértebras, tais como as fraturas por
59
osteoporose, os mielomas e as lesões metastáticas (AMAR, LARSEN, ESNAASHARI et al.,
2001; DERAMOND, DEPRIESTER, GALIBERT et al., 1998).
Os tratamentos propostos para neoplasias malignas da coluna vertebral freqüentemente
envolvem a utilização de duas ou mais terapias. A associação da braquiterapia com a
vertebroplastia teria efeito potencial no tratamento das metástases (MURRAY, BRUELS,
LINDBERG, 1974).
O PMMA (polimetilmetacrilato) injetável é usado para reforçar mecanicamente o
corpo vertebral e pode reduzir a dor por meio da diminuição da compressão, da deformidade
ou dos micromovimentos subseqüentes (DERAMOND, DEPRIESTER, GALIBERT et al.,
1998).
O polimetilmetacrilato foi descoberto na Alemanha, em 1902, pelo químico Otto
Röhm, tendo sido patenteado em 1928. O primeiro uso, na área da saúde, ocorreu em 1936 em
próteses dentárias. Foi utilizado extensivamente desde então em uma variedade de produtos
médicos e odontológicos, incluindo o cimento ósseo, as dentaduras e as lentes intra-oculares
(NÁCUL, 2006).
Trata-se de um polímero acrílico não tóxico que não é absorvível e tem efeito
definitivo. Como produto injetável, por exemplo, é utilizado na bioplastia (cirurgia plástica na
estética) que é uma técnica usada na medicina estética que faz uso de implantes de material
compatível na forma de um gel veicular que é absorvido e eliminado pelo corpo. Neste caso, o
colágeno auxilia na fixação do biomaterial no local implantado, impossibilitando-o de migrar
(NÁCUL, 2006).
Com a bioplastia pode-se aumentar, de forma pouco invasiva, o volume de áreas do
rosto e corpo sem precisar de cortes nem cirurgia. A aplicação do material é feita através de
pequeno furo na pele utilizando-se micro-cânulas (DACOSTA, 2006).
Para a bioplastia, utilizam-se microesferas selecionadas de PMMA, que variam de
tamanho dentro de um padrão ideal conhecido, suspensas em veículo de viscosidade
programada. Essas esferas são purificadas e selecionadas, e apresentam tamanho-padrão
medido por varredura a laser. Sendo as microesferas maiores do que um macrófago, elas não
são fagocitadas, isto é, não migram, não trocam de lugar (NÁCUL, 2006).
Esta técnica oferece risco de êmbolo ou bloqueio linfático se caso a injeção atingir um
vaso; se não for feita a assepsia adequada da pele, pode causar infecções. Como o efeito é
definitivo, erros podem resultar em defeito estético (NÁCUL, 2006).
Outros pesquisadores têm proposto que o calor gerado pela polimerização exotérmica
do PMMA lese as terminações nervosas dentro da vértebra e nos tecidos circunvizinhos
60
(HOSONO, YONENOBU, FUJI et al., 1995; DEAN, ISON, GISHEN, 2000). Concordando
com essa teoria, estudos pos-mortem sugerem que a temperatura dentro do corpo vertebral
após a injeção do PMMA é suficiente, em magnitude e duração, para causar lesão térmica do
tecido neural intra-ósseo, mas não para lesar a medula espinhal e as raízes nervosas. Outros
autores acreditam que o mecanismo potencial de lesão é a liberação de monômeros que
podem ser tóxicos ao tecido nervoso (HOSONO, YONENOBU, FUJI et al., 1995;
DERAMOND, DEPRIESTER, GALIBERT et al., 1999).
Necrose térmica e efeitos tóxicos do monômero podem responder pelo efeito
antitumoral. O PMMA é tóxico às células quando não está completamente polimerizado.
Desta forma, o PMMA é provavelmente uma substância anticancerígena, com efeito
relativamente semelhante ao álcool. Isto pode explicar a raridade de recorrência local após
aplicação da vertebroplastia (WEILL, CHIRAS, SIMON et al., 1996).
São considerados candidatos a vertebroplastia, os pacientes com lesão osteolítica de
corpo vertebral resultante de metástase, mieloma, hemangioma vertebral e de lesão por
osteoporose, de acordo com os seguintes critérios:
- O corpo vertebral não pode estar totalmente destruído, devendo possuir no mínimo 1/3 de
sua altura original.
- Hemangioma de comportamento clínico e/ou radiológico agressivo.
- Dor grave e incapacitante, resistente ao uso de analgésicos.
- Progressão da deformidade e aumento da dor por lesões osteolíticas de corpo vertebral
(WEILL, CHIRAS, SIMON et al., 1996).
O procedimento está contra-indicado na presença de infecção e nos distúrbios de
coagulação não compensados. Ressalva deve ser feita nas lesões que apresentam destruição da
parede posterior devido ao risco aumentado de complicações (WEILL, CHIRAS, SIMON et
al., 1996).
Tendo sido a vertebroplastia percutânea a opção de tratamento escolhida, exames
neuro-radiológicos são obrigatórios para avaliação da extensão da lesão, da localização
correta do processo osteolítico, do grau de envolvimento do pedículo, do diâmetro do canal e
dos forames de conjugação. Tratamentos complementares tais como a descompressão
cirúrgica, a radioterapia, a estabilização, dentre outros, devem ser considerados em associação
com a vertebroplastia de acordo com a condição física do paciente, a sua expectativa de vida e
a evolução da doença de base (MACEDO, 2005).
De acordo com a preferência do cirurgião e das condições clínicas do paciente, o
procedimento pode ser feito com anestesia geral ou local e sedação. Realiza-se pequena
61
incisão cutânea para facilitar a entrada do fio guia que é posicionado obrigatoriamente sob
controle radioscópico, após correta localização do corpo vertebral. A Figura 3.4a apresenta o
posicionamento da cânula no corpo vertebral com o auxílio da radioscopia. O acesso pode ser
por via transpedicular, ântero-lateral, intercostal ou póstero-lateral, dependendo do nível de
lesão, da presença de fusão posterior da vértebra, do grau de destruição do pedículo e da
preferência do cirurgião. Venografia intra-óssea pode ser realizada previamente para
determinação das características de fluxo do corpo vertebral e identificação de anomalias
vasculares no espaço epidural, vertebral ou das veias paravertebrais (AMAR, LARSEN,
ESNAASHARI et al., 2001).
Aproximadamente 2,5 a 8 centímetros cúbicos de material são injetados no corpo
vertebral sob cuidadoso controle radioscópico o que permite identificar a indesejável injeção
do material no espaço epidural ou na veia cava inferior. A Figura 3.4b apresenta a inoculação
do PMMA associado ao material radiopaco (bário) no corpo vertebral. A injeção do PMMA
reforça o corpo vertebral e reduz a dor (AMAR, LARSEN, ESNAASHARI et al., 2001).
Figura 3.4 Ilustração da aplicação da vertebroplastia: a. Posicionamento da cânula sob orientação da radioscopia;
b. Inoculação do PMMA no corpo vertebral (AMAR, LARSEN, ESNAASHARI et al., 2001).
A vertebroplastia percutânea, no tratamento de lesões osteolíticas tem apresentado
resultados promissores, com baixo nível de complicações e resposta positiva em torno de
80%. Apesar de sua relativamente recente introdução no arsenal terapêutico, deve ser
considerada como alternativa razoável de tratamento pelo baixo nível de complicações. Pelo
fato de poder ser utilizada em associação com outros procedimentos como a quimioterapia,
radioterapia e laminectomia posterior, a vertebroplastia pode evitar a necessidade de uma
abordagem cirúrgica mais agressiva e com maior morbidade para pacientes já debilitados pela
doença de base (MACEDO, 2005).
a
b
62
3.5.5 Radiovertebroplastia
A radiovertebroplastia é uma modalidade radioterápica sugerida por Macedo e
Campos, no NRI – Núcleo de Radiações Ionizantes do PCTN – Programa de pós-graduação
em Ciências e Técnicas Nucleares, que trata do acoplamento de duas técnicas, a
vertebroplastia e os implantes de cimento radioativo emissor de partículas beta, em especial o
R
188
. Esta técnica considera que a vertebroplastia, descrita anteriormente, e a radioterapia
megavoltagem podem ser utilizados de forma conjunta nesta modalidade. Este protocolo
objetiva gerar o controle local da metástase na coluna vertebral, além da redução da dor e do
reforço estrutural do corpo vertebral.
Para avaliação desta proposta desenvolvida no NRI, Macedo (2005) em sua
dissertação de mestrado, construiu um modelo tridimensional antropomórfico-antropométrico
da coluna vertebral. Este modelo de voxel, aplicado ao MCNP-5 (Monte Carlo N-Particle -
version 5) produz a distribuição de dose absorvida no corpo vertebral, além da medula e
pulmão (MACEDO, 2005).
Como conclusão de seu trabalho, Macedo criou um fantoma computacional que
permitiu estudos dosimétricos, como a simulação com Re
188
. Utilizou-se o Re
188
para
simulação do modelo computacional avaliando a dosimetria em quatro pontos arbitrariamente
escolhidos: tumor, superfície da medula, vértebra esponjosa a 2mm do tumor e medula com
2mm de profundidade. A simulação com Re
188
forneceu uma dose no interior da região
tumoral superior à dose da radioterapia convencional, o que permite estimar que a resposta
radiobiológica em termos de controle local da doença apresente o melhor resultado
(MACEDO, 2005).
Foi criado também por Macedo um modelo anatômico in vitro para realização
simulada da técnica de radiovertebroplastia. Obteve-se uma coluna vertebral de um porco,
como na ilustração seguinte (Figura 3.5) que mostra o posicionamento da estrutura óssea no
ambiente cirúrgico fazendo uso da radioscopia para auxiliar a inoculação do composto ósseo
(MACEDO, 2005).
63
Figura 3.5 Posicionamento da coluna de porco in vitro em ambiente cirúrgico (MACEDO, 2005).
Durante o procedimento, o posicionamento do trocânter e da cânula são checados pela
radioscopia, assim como a inoculação do composto (PMMA, hidroxiapatita e bário) a fim de
evitar extravasamento para o canal e/ou para os vasos perivertebrais. Na Figura 3.6a observa-
se a inoculação do composto dentro do corpo vertebral. Já a Figura 3.6b mostra o resultado
radiográfico final identificando o composto radiopaco no interior do corpo vertebral
(MACEDO, 2005).
Figura 3.6 Imagens obtidas durante e após a inoculação do composto ósseo observadas com auxílio da
radioscopia: a. Inoculação do PMMA, HA e bário no corpo vertebral do porco; b. Localização do composto em
destaque no interior da vértebra (MACEDO, 2005).
a
b
64
A hidroxiapatita (HA) é o constituinte mineral do osso natural (fase inorgânica)
representando de 30 a 70% da massa dos ossos e dentes, que é responsável por fornecer
estabilidade estrutural ao corpo, protegendo órgãos vitais como pulmões e coração e
funcionando como um depósito regulador de íons. Dependendo de sua pureza, ela pode
suportar aquecimentos superiores a 1.200°C, sem se decompor. Além disso, pode ser
modelada como a maioria dos materiais cerâmicos (KAWACHI, 2000).
A hidroxiapatita Ca
10
(PO
4
)
6
(OH)
2
é um fosfato cerâmico – ou biocerâmica – que
possui propriedades de biocompatibilidade e osteointegração o que a torna substituta do osso
humano em implantes e próteses, daí o grande interesse em sua produção. Estas propriedades
somadas à sua alta capacidade de absorver moléculas, isto é, de fixar em sua superfície
moléculas de outra substância, fazem da HA um excelente suporte para ação prolongada de
drogas anticancerígenas no tratamento de tumores ósseos, e também eficientes no tratamento
da remoção de metais pesados em águas e solos poluídos, além de poder ser empregada em
tratamentos prolongados de infecções e doenças ósseas – neste último caso, liberando aos
poucos, na região afetada, a medicação necessária. (EANES apud MAVROPOULOS, 1999;
ROSSI, TERRA, MAVROPOULOS et al., 2004).
Por isso, a HA ocupa posição de destaque no campo da medicina e da odontologia,
utilizada em enxertos sintéticos como um substituto ósseo e dentário em implantes, e também
em casos de lesões traumáticas, infecciosas, degenerativas, congênitas ou tumorais (ROSSI,
TERRA, MAVROPOULOS et al., 2004; DELFINO, CONTI, VELLUDO, 1998).
Na ortopedia existe um particular interesse em usá-la como revestimento de próteses
metálicas para promover a ligação interfacial estável entre o material implantado e o tecido
vivo (FULMER, MARTIN, BROWN, 1992).
No tratamento de tumores, esse biomaterial vem sendo usado como suporte de ação
prolongada. A introdução de drogas anticancerígenas em blocos de hidroxiapatita porosa
permite que o tratamento da doença seja realizado com a liberação gradual da droga no
organismo (FULMER, MARTIN, BROWN, 1992). Sob este aspecto essa técnica é atrativa,
pois combina o tratamento do tumor com a substituição do osso doente (LIU, 1997).
Com a relação à radiovertebroplastia, a HA associada ao PMMA não alterou a técnica
de vertebroplastia usualmente realizada em pacientes. O aspecto radiográfico também foi
semelhante ao da vertebroplastia, assim o PMMA não altera do ponto de vista da técnica de
vertebroplastia e não há diferenças em termos de radiopacidade. A simulação in vitro com a
coluna de porco mostrou que é possível a combinação das técnicas com a utilização do
instrumental já utilizado para a vertebroplastia (MACEDO, 2005).
65
A vertebroplastia e a radioterapia têm indicações definidas, com complicações,
vantagens e desvantagens em relação a outras propostas terapêuticas. Os tratamentos
propostos para neoplasias malignas da coluna, freqüentemente envolvem a utilização de duas
ou mais terapias. Ambos os procedimentos podem ser utilizados de forma conjunta. Alguns
centros utilizam como protocolo a associação independente destas técnicas, obtendo resultado
satisfatório com relação à analgesia e controle local da doença (MACEDO, 2005).
A braquiterapia direcionada para a coluna vertebral é um procedimento que até então
não tem descrição na literatura científica, e que teoricamente poderia ser utilizada para
tratamentos de lesões tumorais da coluna. A associação deste procedimento com a
vertebroplastia teria um efeito potencial para o tratamento de pacientes. O PMMA,
teoricamente, aumentaria a estabilidade do corpo vertebral e favoreceria a reossificação. Com
a utilização da braquiterapia, pode-se obter doses maiores no tecido tumoral, tornando
desnecessário o fracionamento das doses. Entretanto, a segurança e eficácia devem ser
avaliadas antes de se propor como modalidade terapêutica (MACEDO, 2005).
Para o presente estágio de desenvolvimento da radiovertebroplastia, se faz necessário
a avaliação radiodosimétrica, visto que a dose controle do tumor deve ser impreterivelmente
atingida. A vertebroplastia percutânea é um procedimento radiológico que, associada à
radioterapia pode ser utilizada para tratamento de neoplasias malignas da coluna (MACEDO,
CAMPOS, 2005).
66
4. CÓDIGOS UTILIZADOS PARA A RADIODOSIMETRIA
4.1 Código Monte Carlo
O método de Monte Carlo pode ser usado para simular teoricamente um processo
estatístico (como a interação de partículas nucleares com materiais) e é particularmente
interessante para resolver problemas de transportes nucleares complexos que não podem ser
modelados por códigos baseados em métodos determinísticos. Em transporte de partículas, a
técnica de Monte Carlo consiste em seguir cada uma de muitas partículas durante toda sua
trajetória até algum evento terminal como absorção, escape, etc. A simulação tridimensional
do transporte de partículas nucleares é uma importante ferramenta para melhoria dos
procedimentos radioterápicos em oncologia (MCNP, 2003).
Métodos estocásticos, como o apresentado no código MCNP (Monte Carlo N-
Particle), desenvolvido pelo Los Alamos National Laboratory, podem equacionar o cálculo de
dose gerada por campos mistos de nêutrons e fótons. A técnica de simulação de Monte Carlo
tornou-se uma ferramenta inestimável na dosimetria de fótons para braquiterapia nos últimos
anos. Muitos pesquisadores usam atualmente diversos códigos de Monte Carlo para a
dosimetria no campo da braquiterapia (COSTA, CAMPOS, 2006).
Para que se possam realizar as simulações computacionais e os cálculos de dose
absorvida, são necessárias representações geométricas antropométricas representativas da
composição química e densidade dos tecidos da região em estudo. A essas representações
pode-se dar o nome de fantomas computacionais à medida que simulam uma parte do corpo
em um sistema computacional. Esses fantomas devem estar no formato que possam ser
entendidos pelo programa que executará a tarefa. No caso do código MCNP, é necessário um
arquivo de entrada com todos os dados anatômicos antropomórficos e antropométricos do
paciente (COSTA, CAMPOS, 2006).
Fantomas são simuladores de tecido. Em radioterapia, o termo fantoma é usado para
descrever um material que imita o tecido humano de interesse nas propriedades de
espalhamento e absorção da radiação (TEIXEIRA SILVA, 2004).
Os fantomas ditos geométricos reproduzem razoavelmente as propriedades do tecido,
mas reduzem a complexidade da anatomia humana a formas cúbicas ou cilíndricas
(TEIXEIRA SILVA, 2004).
67
Os fantomas antropomórficos simulam a morfologia humana e as propriedades de
interação nuclear. Um material simula tecido humano quando ambos têm a mesma
composição elementar. Como a composição elementar é diferente nos diferentes tecidos e
órgãos, não existe material único que simule convenientemente todos os tecidos humanos.
Para a radioterapia, na maioria das vezes utiliza-se a distinção apenas entre tecidos muscular,
pulmão e ósseo, onde é importante ressaltar a importância desta dissertação para caracterizar e
diferenciar outros diferentes tipos de tecidos, não apenas em sua utilização computacional,
como também na fabricação de fantomas reais de tecido equivalente (TEIXEIRA SILVA,
2004).
Os fantomas computacionais podem ser em essência, analíticos ou representativos por
modelos de voxel, sendo que o MCNP pode trabalhar com os dois tipos. Os analíticos são
formados por figuras geométricas, descritas por fórmulas algébricas, que se assemelham aos
órgãos ou tecidos que representam. Por outro lado, aqueles que são baseados em modelos de
voxel, são formados por uma matriz tridimensional de cubos. Esses cubos são “preenchidos”
com a composição química do tecido correspondente. A identificação de qual tecido deve
preencher cada voxel pode ser feita através de imagens de tomografia computadorizada ou de
ressonância magnética nuclear (TEIXEIRA SILVA, 2004).
O código computacional MCNP é um método de simulação onde as distribuições de
probabilidades que governam cada evento são estatisticamente amostradas para a descrição
total do fenômeno. Ele se aplica aos sistemas de partículas como fótons, elétrons ou nêutrons.
A simulação consiste em acompanhar cada partícula desde a sua criação na fonte, ao longo de
sua vida, até a sua eliminação por absorção ou escape do sistema (DUFEK, 2004).
O método de Monte Carlo é bem diferente dos métodos de transporte determinísticos.
Estes resolvem a equação de transporte através do comportamento médio da partícula,
enquanto o método de Monte Carlo obtém respostas através de simulações individuais das
partículas. Ele utiliza uma biblioteca de energia nuclear de dados atômicos (BRIESMEISTER,
2000).
O modelo de transporte mais adequado para os fótons é aquele, no qual as partículas
são acompanhadas de evento em evento e o próximo evento é sempre tomado como amostra,
utilizando um gerador de números aleatórios para um número de possíveis próximos eventos,
de acordo com as probabilidades de cada um. Devido ao espalhamento e ao longo alcance da
interação coulombiana, o número de colisões na história de uma partícula tipicamente
carregada é enorme (da ordem de 10
6
); (BRIESMEISTER, 2000).
68
A simulação requer que a distância até a próxima interação seja recalculada quando o
fóton atravessar a interface entre dois materiais distintos. O código utiliza um tratamento
físico detalhado em suas simulações. Ele inclui o efeito fotoelétrico, o espalhamento
Compton, a produção de pares e também leva em consideração os fótons fluorescentes
provenientes da absorção fotoelétrica (BRIESMEISTER, 2000).
Distribuições probabilísticas são amostradas aleatoriamente usando dados de
transporte de partículas para determinar o resultado de cada etapa de vida da partícula
(TRINDADE, 2004).
4.2 Sistema de Códigos SISCODES
O sistema SISCODES (SIStema de CÓdigos para cálculos de Dose absorvida por
método EStocástico) é uma ferramenta recentemente desenvolvida pelo grupo de pesquisa
NRI do PCTN/UFMG, durante a dissertação de mestrado escrita por Trindade (2004), para o
planejamento computacional tridimensional que funciona como interface para o código Monte
Carlo. Este sistema possibilita que tratamentos radioterápicos possam ser simulados de forma
tridimensional levando em consideração a heterogeneidade anatômica e morfológica das
estruturas e permite uma visualização do modelo nos três planos (axial, sagital e coronal). O
computador servidor do grupo NRI armazena e disponibiliza este sistema computacional. Ele
funciona como interface para o código MCNP (TRINDADE, 2004).
O arquivo de entrada para o programa MCNP deve conter todos os dados necessários
para a composição do ambiente que será simulado, assim como a descrição do que se deseja
obter como saída. Esse arquivo é composto por dados geométricos, materiais, fonte
(partículas), pedidos de saída e o número de histórias de partículas da fonte que serão
acompanhadas pelo programa (TRINDADE, 2004).
O SISCODES utiliza o código MCNP para simulação nuclear baseado em modelo
estocástico onde a trajetória de cada partícula radioativa é simulada e sua interação com a
matéria calculada. Este código simula o transporte de partículas em várias geometrias
complexas. Por esta propriedade ele pode ser utilizado para determinar as doses absorvidas
em órgãos e tecidos em diversos tipos de procedimentos braquiterápicos (BRIESMEISTER
apud COSTA, CAMPOS 2006).
O código SISCODES auxilia na preparação do modelo de voxel e de sua conversão
para o formato compreendido pelo código MCNP, no qual é processada a simulação da
69
interação da radiação. Assim, a interação da radiação gerada no tratamento radioterápico é
simulada sendo transportada pelos elementos de voxels, preenchidos pelos elementos
químicos constituintes dos tecidos com sua respectiva densidade. O MCNP devolve para o
SISCODES o número de partículas incidentes por unidade de área em cada voxel do modelo
(TRINDADE, 2004).
A Figura 4.1 representa um diagrama do funcionamento do sistema onde, a partir de
um arquivo de ser humano genérico e parâmetros anatômicos retirados do paciente, é gerado o
fantoma computacional personalizado do indivíduo (MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002).
Figura 4.1 Diagrama de operação do sistema computacional (MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002).
O arquivo de entrada de dados do MCNP contém as seguintes informações: volumes,
superfícies, materiais e especificações (CHAVES, 2004).
Cada volume pode ser preenchido com qualquer material ou pelo vácuo. Dessa forma,
a entrada de dados deve conter informações a respeito da geometria do sistema, dos materiais
constituintes, das sessões de choque nas livrarias disponíveis, da localização e das
características da fonte radioativa, bem como do tipo de respostas desejadas (CHAVES,
2004).
As superfícies são definidas no sistema cartesiano, utilizando-se assim as coordenadas
x, y e z. O sistema de coordenadas no MCNP é arbitrário e pode ser definido pelo usuário,
porém, o mais utilizado é o plano de coordenadas cartesianas. Desta forma, um corte
seccional de uma camada do corpo é dividido em vários blocos finos e cada bloco é designado
por um número proporcional ao grau de representação anatômica das estruturas e tecidos nele
I n t erfa ce p a ra
E n t r a da de da do s
do p acie n t e
P ro gram a de g e raç ão do s p a râm et r o s:
P aram e t r iza.ex e
A rq uiv o co n t e n do
da do s a s er p ro c e ssa do
p e lo có digo M C N P
Có di go M CN P
M o de lo an a lít ico
do fan t o m a
A r q uiv o ge n é ri c o
Arquivo
s
Programas
Entrada de dados
Saída de dados
70
contidos. Os blocos individuais são designados de voxels constituídos de elementos cúbicos
de matrizes sobrepostas todos volumetricamente equivalentes (CHAVES, 2004).
Os materiais constituintes do sistema são definidos no MCNP através das
especificações do número atômico, do número de massa e da fração de cada elemento
constituinte do material (CHAVES, 2004).
Por último, são introduzidos dados referentes às especificações do problema, tais
como: tipos de transporte, tipos de fonte e tipo de informação requerida (CHAVES, 2004).
Enquanto os modelos matemáticos, também conhecidos como modelos do tipo MIRD-
5, são compostos por órgãos definidos matematicamente, os modelos tomográficos ou
baseados em voxels, são construídos a partir de imagens digitais de pessoas reais obtidas por
Tomografia Computadorizada (TC) ou por Ressonância Nuclear Magnética (RNM)
(KRAMER, VIEIRA, KHOURY, 2000).
O modelo analítico do fantoma foi obtido da pesquisa anterior feita por Mata (2002),
presente na literatura (MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002).
Tabela IV.1 Medidas antropométricas relevantes para montagem do fantoma computacional.
Fonte: MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002.
A entrada de dados das medidas antropométricas foi feita através de uma interface
gráfica desenvolvida no NRI e ilustrada na Figura 4.2, onde o usuário pode visualizar um
mapa simplificado contendo a representação de cada um dos parâmetros (MATA,
TRINDADE, CAMPOS, 2002).
BX - braço CRS - crânio superior
BY - braço CRI - crânio inferior
BZ - braço PSX - pescoço
TX - tronco PSY - pescoço
TY - tronco PSZ - pescoço
TZ - tronco OX - ombro
AZ - abdômem OY - ombro
PLZ - pelve OZ - ombro
PRP - circunferência
coxa
PUX - pulso
PRZ - perna comp. PUY - pulso
CX - cabeça CAP - circunferência
tornozelo
CY - cabeça
71
Figura 4.2 Interface utilizada para entrada de dados antropométricos do paciente (MATA, TRINDADE E
CAMPOS, 2002).
O modelo do ser humano genérico utilizado compõe-se de volumes distintos. Estes
volumes foram constituídos da interseção de superfícies (elipsóides, planos, cones, dentre
outros), havendo equações que os delimitam como, por exemplo, a equação representativa dos
membros inferiores: Ax
2
+ By
2
– Cz
2
= 0 (cone cilíndrico). Os coeficientes “A”, “B”, “C” e
“K” das superfícies foram ajustados a uma criança de acordo com suas medidas anatômicas
relevantes para a montagem do fantoma (MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002).
72
5. MATERIAL E MÉTODOS
5.1 Radiosteoplastia
Este trabalho tem o propósito de estudar a viabilidade da técnica de radiosteoplastia
através de uma estimativa da avaliação radiodosimétrica de um caso clínico e estudos
preliminares in vitro em ossos animais. O modelo computacional de voxel auxilia o estudo
radiodosimétrico do caso clínico escolhido e peças ósseas de animais suíno e bovino
contribuem para execução de parte da técnica.
A radiosteoplastia pode ser definida como um procedimento radiológico
intervencionista, minimamente invasivo, que consiste na injeção de um biomaterial, dito
compósito ósseo radioativo, no interior da estrutura óssea afetada, objetivando a irradiação
localizada com controle local da doença, bem como a redução da dor e aumento da resistência
de carga naquela estrutura. Em resumo, tal compósito é produzido pela mistura de um
cimento ósseo com radioisótopo incorporado. O emprego do PMMA - polimetilmetacrilato é
sugestivo em futuros estudos experimentais como agente ligante e os macroagregados de HA
- hidroxiapatita com radionuclídeos incorporados.
O presente trabalho introduz a radiosteoplastia como um novo protocolo para
tratamento de tumores ósseos em membros superiores e inferiores. A motivação de introduzi-
la está no fato de possibilitar um tratamento localizado das lesões tumorais no osso,
propiciando assim a braquiterapia óssea. O objetivo da braquiterapia é introduzir a fonte
radioativa na região tumoral ou o mais próximo da mesma, fazendo com que a dose absorvida
na região sadia seja mínima, e na região tumoral seja máxima. Para isto, fará uso de um
radioisótopo com o objetivo de irradiar localmente o tumor.
O desafio desta técnica é garantir que a estrutura acometida pelo tumor absorva uma
dose adequada para o controle tumoral, essencial para evitar a recorrência local. Agindo
assim, é possível alcançar os dois objetivos essenciais do tratamento: fazer o controle local do
tumor e preservar a função motora da estrutura acometida, evitando a amputação dos
membros.
Neste trabalho busca-se estudar a viabilidade radiodosimétrica da radiosteoplastia
fazendo uso de modelos computacionais (fantomas) aplicados a um caso clínico real. Estudos
radiodosimétricos serão desenvolvidos em um segmento do membro inferior acometido por
73
um tumor ósseo com fins de controle desta patologia. A simulação tridimensional do
transporte de partículas nucleares será empregada neste contexto.
5.2 Estudo Radiodosimétrico
5.2.1 Seleção de caso clínico
Inicialmente foi selecionado um caso clínico de um paciente acometido por um tumor
ósseo. Trata-se de um paciente do sexo masculino que veio a falecer em conseqüência desta
doença; ele terá sua identidade preservada.
O presente caso foi avaliado, e de forma hipotética, tido como um possível
beneficiário da técnica de radiosteoplastia avaliada neste trabalho, vendo a possibilidade de
introduzir a radiosteoplastia como forma de aplicar uma elevada dose de radiação in situ no
tumor, conhecido pela sua radiorresistência intrínseca, e ao mesmo tempo aumentar a
resistência óssea. Tal procedimento antecederia a cirurgia, reduzindo o tumor ou mesmo o
controlando, em adição a quimioterapia.
A história da moléstia deste paciente iniciou quando o mesmo, ainda com doze anos
de idade, sofreu um traumatismo no membro inferior esquerdo. Três meses após ocorrer esta
lesão, o menor acompanhado de sua mãe procurou o serviço de saúde do hospital da cidade
local. Chegou ao hospital apresentando dor, edema progressivo (sem sinal de cacifo) e
dificuldade de deambular. Em um serviço de urgência anterior, foi feita uma radiografia que
mostrou áreas de rarefação óssea, imagens de destruição ao periósteo na porção proximal da
fíbula esquerda.
Na história familiar foi relatado incidência de câncer familiar, sendo que a mãe havia
sido submetida à mastectomia depois de diagnosticado um câncer de mama. Outros casos de
câncer na família ocorreram com avó e tia.
No hospital local, após uma primeira avaliação, o paciente foi encaminhado para
maiores investigações e avaliação do prognóstico à Santa Casa de Misericórdia da capital
mineira. Na Santa Casa o paciente passou por uma anamnese e foi constatada a necessidade
de internação, onde permaneceu por aproximadamente um mês. Um dia antes de ter alta
hospitalar, o paciente recebeu o primeiro de um total de três ciclos de quimioterapia onde
sofreu de enjôos e ausência de dor no local do tumor. Em seguida, foi submetido a uma
74
cirurgia conservadora, na qual a estrutura anatômica demonstrou índice em torno de 60% de
necrose.
Após um mês este paciente foi submetido ao exame de TC da perna esquerda que
comprovou a presença de tumoração óssea expansiva e de limites indefinidos no terço
proximal da fíbula esquerda. Além disto, foi constatada também destruição óssea medular e
cortical associada à reação periosteal agressiva (aspectos em raios de sol) e acentuada massa
de tecidos moles na região póstero-lateral do terço proximal da perna. A estrutura óssea da
tíbia se encontrava preservada, tanto a nível cortical quanto medular. Concluiu-se, então, que
os aspectos radiológicos descritos são característicos de osteossarcoma do tipo convencional
presente no terço proximal da fíbula esquerda.
Com a colaboração e o auxílio dos profissionais do Hospital Santa Casa de
Misericórdia foi possível adquirir os exames tomográficos deste paciente, visualizados a
seguir (Figura 5.1), havendo, desta forma, o comprometimento de preservar sua identidade.
Figura 5.1 Imagens de tomografia computadorizada de um paciente apresentando um osteossarcoma no terço
proximal da fíbula esquerda indicado pela seta.
O paciente foi submetido a outra cirurgia, mas desta vez foi necessária a amputação do
membro inferior esquerdo no nível do joelho devido ao fato de apresentar necrose no local da
cirurgia, além de infecção e reposição óssea. Após a cirurgia recebeu alta em boas condições
com o objetivo de retornar em uma semana para novo ciclo de quimioterapia.
O caso clínico se complicou no início do ano de 2003 levando o paciente a apresentar
massas pulmonares bilaterais e derrame pleural à esquerda. Em março deste mesmo ano o
paciente foi submetido a uma punção para drenagem do derrame, mas apenas uma pequena
quantidade foi retirada, já que quase todo o pulmão esquerdo estava bastante comprometido
com ocupação quase total pelo derrame. Neste mesmo mês, iniciou com insuficiência
respiratória que o levou à morte.
75
5.2.2 Construção do modelo de voxel no programa SISCODES
A construção de um fantoma computacional de uma estrutura óssea específica de uma
criança acometida por um osteossarcoma, como é chamado o tumor maligno do tecido ósseo,
foi possível através da conversão de imagens digitalizadas de tomografia computadorizada do
paciente em modelo tridimensional de voxel no sistema computacional SISCODES.
Foram utilizados cortes axiais de TC com espessura de 5 mm sem o uso de contraste
iodado intravenoso, seguindo desde a cabeça da fíbula até o terço distal da tíbia e fíbula, os
quais mostram comprometimento da estrutura óssea do terço proximal da fíbula esquerda. Foi
selecionado um total de dez imagens que foram digitalizadas corte a corte, ou seja, as imagens
do filme radiográfico foram transferidas para o programa de computador de modo a poder ser
processada por ele. Logo depois, as imagens foram transferidas para o programa SISCODES.
Uma imagem digital foi construída e superposta à imagem das tomografias. Ela foi
convertida a um plano e depois de delimitada suas coordenadas, como a dimensão do voxel e
os vértices, foram então gerados voxels nos planos.
Todas as imagens tomográficas foram centralizadas e colocadas em um mesmo
enquadramento de tal modo que as distâncias das figuras em relação às margens laterais,
superiores e inferiores fossem as mesmas. O propósito desse procedimento foi criar um
programa que agrupasse as imagens tomográficas e construísse uma estrutura volumétrica
tridimensional capaz de reproduzir os segmentos ósseos usando um programa somatório de
imagens. Nesta reconstrução volumétrica, os segmentos ósseos do membro inferior foram
estudados anatomicamente em sua totalidade.
No SISCODES a distribuição de voxels ou a morfologia da imagem digitalizada é
apresentada por diferentes tons da escala de cinza correspondentes ao tecido, mostrado na
ilustração seguinte (Figura 5.2). Imagens foram criadas por este programa de tal forma que
foram demonstrados os detalhes anatômicos da tíbia e fíbula, permitindo assim um estudo
aprofundado em dosimetria.
76
Figura 5.2 Imagens de tomografia computadorizada diferenciando os tecidos apenas por tons de cinza.
Previamente foi dada a cada tecido, estrutura e componente da imagem tomográfica
uma determinada cor baseando-se nos graus de cinza evidenciados no exame, gerando assim
uma imagem de voxel colorida. A cor designada para cada tecido é pré-definida num banco
de dados, ilustrado logo a seguir (Figura 5.3). Este banco de dados apresenta a composição
química e densidades mássicas dos tecidos e demais informações necessárias para a obtenção
da dose através da simulação radiodosimétrica.
Figura 5.3 Ilustração de parte da interface WEB de cadastro dos tecidos disponíveis para a construção do modelo
computacional gerado no grupo de pesquisa NRI (TRINDADE, 2004).
SISCODES – Admin
MENU
-
ROIs
-
Tecidos
-
Elementos
-
Tipos de Reação
-
Fontes
-
Potencializadores
-
Espectros
TECIDOS
ID
Nome
Densidade
(g/cm3)
Cor
122
aco inox 7.5 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
99
agua liquida 1 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
1 Ar 0.0012 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
165
ar externo 0.0012 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
39
articulacao 1.06 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
115
Baco 1.06 RBEs
Elementos
Kermas
Editar
Excluir
Tíbia
Fíbula
com massa
tumoral
77
A Tabela V.1 apresenta a relação de tecidos com sua respectiva composição química e
densidades mássicas empregados no modelamento computacional. Relacionados aos
elementos químicos, são cadastrados também os coeficientes de conversão kerma para fótons
e nêutrons dos respectivos tecidos incorporados no banco de dados.
Tabela V.1 - Composição elementar dos tecidos utilizados no fantoma da fíbula.
Fonte: Grupo de pesquisa NRI.
Este sistema, recentemente criado para calcular e estimar a dose absorvida em
protocolos de radioterapia tem como objetivo estudar a dosimetria baseada na anatomia
tomográfica representativa de uma região anatômica específica, a partir da criação de uma
malha de voxels inserida no código Monte Carlo. Foi utilizado no presente trabalho o Monte
Carlo N-Particle, versão 5 (MCNP-5).
Na simulação foi empregado o radionuclídeo samário (Sm
153
) que foi distribuído na
região definida para o compósito ósseo incorporado. Assim, a fonte está distribuída em um
conjunto de voxels arbitrariamente definidos junto à região tumoral.
No presente estudo de distribuição espacial de dose, será considerado apenas as
emissões de raios gama do Sm
153
. As emissões de raios betas estão limitadas a um range de 2
a 3mm afastados dos voxels identificados como compósito ósseo radioativo. Assim, estudos
de distribuição espacial de dose devido às betas terão baixa resolução espacial em uma malha
discretizada na ordem de milímetros. Entretanto, se torna lógico dizer que todas as betas serão
emitidas e absorvidas junto ao tumor.
Composição elementar (% em peso, igual ou superior a 0,1%)
Tecido
a l a g
D
ens.
(g/cm
3
)
Pele
0,4 ,3 0,0 ,1 ,2 ,2 4,5 ,1 ,2
1
,09
Tecido
conjuntivo
0,4 ,3 0,0 ,1 ,2 ,2 4,5 ,1 ,2
1
,05
Osso
cortical
5,5 2,5 ,4 ,2 ,1 3,5 0,3 ,3 ,2
1
,92
Osso
esponjoso
0,4 ,4 ,2 ,5 ,1 ,8 ,1 6,7 ,4 ,2 ,1
1
,18
Músculo
esquelético
4,3 ,1 0,2 ,4 ,4 ,1 1 ,2 ,3
1
,05
78
O Sm
153
é um radiofármaco, emissor de radiação β (beta) de energia máxima de 810
keV, tem uma meia-vida física (T
½
) de 46,3 horas que representa o tempo necessário para o
qual certo nuclídeo radioativo tenha o seu número de desintegrações ou atividade por unidade
de tempo reduzida à metade; e biológica de 50,6 dias, que é o tempo necessário para que
metade de um elemento químico, radioativo ou não, introduzido no organismo e após sofrer
metabolização pelas vias normais, seja eliminado (LEWINGTON, 1996).
Este radioisótopo emite radiação γ (gama) de 103 keV, entre outras, e sua abundância
é de 24%. Pode ser usado para diagnóstico por imagem na radioterapia e medidas
dosimétricas (LEWINGTON, 1996; ZEQUI, FONSECA, BACHEGA, 1999).
5.3 Estudos in vitro com ossos animais
Além de simulações computacionais, experimentos in vitro são importantes para
confirmação da viabilidade da técnica de radiosteoplastia para tratamento de tumores ósseos
malignos.
Com a criação de um modelo anatômico in vitro cria-se a possibilidade de realização
simulada da técnica de radiosteoplastia proposta em ambiente cirúrgico, a qual já foi proposta
anteriormente na radiovertebroplastia. A formação de macroagregados com a hidroxiapatita
(HA) foi demonstrada em dissertação anterior (LIMA apud MACEDO, 2005), assim como a
técnica utilizada na radiovertebroplastia (MACEDO, 2005). Em ambiente cirúrgico e com a
utilização de fluoroscopia, Macedo e seu orientador Campos (2005) realizaram a técnica de
radiovertebroplastia a frio acrescida da associação da HA ao PMMA e ao bário (material
radiopaco). A hidroxiapatita foi utilizada pela possibilidade de formação de macroagregados
com nuclídeos radioativos.
5.3.1 Seleção e preparo das estruturas ósseas
Na realização dos estudos in vitro para a aplicabilidade da técnica de radiosteoplastia,
foi necessária a obtenção de ossos animais em estabelecimentos que legalmente adquirem
estas peças para fornecimento aos consumidores.
79
Foram adquiridos ossos de um porco fornecidos por um açougue localizado na cidade
de Uberaba. Foram fornecidos por ele ossos do braço (úmero), do antebraço (rádio e ulna), da
coxa (fêmur) e da perna (tíbia e fíbula) além de algumas costelas.
Após a aquisição dos ossos, fez-se uso de uma faca pontiaguda para a retirada de
restos orgânicos ainda presentes nos ossos. Mesmo com o auxílio do proprietário do
estabelecimento em ter retirado a parte muscular adjunta ao osso, foi preciso realizar um
trabalho minucioso para a retirada de pequenos fragmentos de tendões, músculos e ligamentos
que ainda restaram presos aos ossos do animal.
Conforme informações obtidas no Laboratório de Anatomia da Universidade de
Uberaba (UNIUBE) sobre o preparo dos ossos, estas estruturas passaram por processos de
dissecação, descalcificação e secagem.
Os ossos são descalcificados quando embebidos numa solução oxidante para retirar os
sais de cálcio e todo material orgânico presente. Para isto, os ossos foram imersos em 5L de
peróxido de hidrogênio (H
2
O
2
) usado numa concentração comercial da solução de 120
volumes para que a remoção total de resíduos orgânicos fosse concluída.
O uso da água oxigenada em qualquer concentração leva a descalcificação óssea, pois
a mesma reage com a hidroxiapatita, liberando o hidrogênio e quebrando sua ligação com o
cálcio. Permitindo assim a liberação deste e, conseqüentemente a perda de concentração do
cálcio.
Após três dias imersos nesta solução os ossos do animal foram expostos ao sol para
secagem. Decorridos cinco dias eles estavam totalmente secos e limpos, sem a presença de
qualquer material orgânico, prontos para serem utilizados experimentalmente, como pode ser
observado na ilustração seguinte (Figura 5.4).
Figura 5.4 Ossos suínos após preparo adequado para utilização experimental.
80
Os ossos bovinos, por sua vez, adquiridos em um açougue da cidade de Belo
Horizonte foram: fêmur, tíbia, fíbula, úmero, rádio e ulna. A ilustração seguinte (Figura 5.5)
mostra os dois ossos utilizados para a implantação do composto. Trata-se do rádio (Figura
5.5a) e do fêmur (Figura 5.5b) que foram escolhidos por serem de grande porte, estar íntegros
e por serem de fácil manipulação.
Figura 5.5 Ossos bovinos recém chegados no laboratório para uso experimental: a. Rádio bovino; b.Fêmur
bovino.
Estes ossos de boi não passaram por nenhum método de preparo. Eles foram
adquiridos e utilizados logo após o abatimento do animal, conservando sua integridade óssea.
Apenas a musculatura que recobria o osso foi retirada, conservando assim sua composição
orgânica e mineral.
5.3.2 Aplicação da técnica de radiosteoplastia
No Núcleo de Radiações Ionizantes do Programa de Pós-Graduação em Ciências e
Técnicas Nucleares, foi possível a realização prática experimental de parte da técnica
denominada radiosteoplastia que está sendo desenvolvida neste grupo de pesquisa.
Esta técnica tem como objetivo principal o controle do tumor ou da metástase óssea
com a irradiação localizada (in situ) além da redução da dor e aumento da resistência de carga
naquela estrutura através da injeção de um elemento radioativo incorporado ao cimento ósseo
na estrutura afetada pelo câncer. O elemento radioativo em questão é o Sm
153
que permite a
fixação do cimento ósseo no local do tumor estando incorporado no mesmo.
a
b
81
A radiosteoplastia propõe o uso do samário radioativo através do implante local do
cimento ósseo radioativo solidificado para que os produtos do decaimento do elemento
samário fiquem confinados na região de interesse não se espalhando pelo corpo. Desta forma,
o radionuclídeo não estará livre para circular no sistema vascular e os efeitos deletérios para o
paciente quando o radionuclídeo é aplicado a nível sistêmico não ocorrerão neste caso. Outros
efeitos deletérios locais devido à irradiação dos tecidos sadios não acometidos pelo tumor são
possíveis de ocorrer.
As chances de acometimento de tecidos sadios são as mesmas para a técnica de
biopsia definida como a retirada de um fragmento de tecido de um ser vivo a fim de se
verificar a natureza das alterações nele existentes.
Para esta técnica, é empregado também o PMMA (polimetilmetacrilato) que é um
biomaterial com propriedades biocompatíveis com os tecidos vivos e atua como um agente
ligante junto à HA. A combinação destes dois materiais, na forma de um cimento ósseo
cumpre as condições para a aplicação da radiosteoplastia.
No presente trabalho a radiosteoplastia é experimentada a frio (não radioativa) em
ossos bovinos e suínos. Com o objetivo de conhecer a distribuição espacial do composto frio
em ossos animais, foi introduzido apenas o PMMA misturado ao sulfato de bário utilizado
para contraste radiológico. Além disso, foi introduzido também um biovidro com Sm
152
incorporado dentro da rede cristalina na proporção de Si (70%) – Ca (20%) – Sm
152
(10%) e
também um corante verde com o objetivo de visualizar o composto após abertura dos ossos
por corte transversal.
Este biovidro é feito através do processo sol-gel que é um método químico usado para
produção de cerâmicas, vidros, cerâmicas-vidro e outros componentes com uma temperatura
muito menor que as usadas nos métodos tradicionais. Esse processo tem sido usado para a
fabricação da nova geração de vidros bioativos (CAO, HENCH, 1996).
A fabricação de cerâmica sob pressão ambiente, através da rota sol-gel, segue sete
etapas principais: mistura, conformação, gelação, envelhecimento, secagem, estabilização e
densificação. Nesta última etapa do processo sol-gel, a densificação, ocorre o fechamento
total dos poros através do aumento significativo da temperatura (900-1150ºC). Desta forma, a
densidade atinge seu valor máximo e a cerâmica é formada (densidade equivalente a quartzo
ou sílica fundida); (CAMPOS, ANDRADE, COSTA, SILVA, 2005).
Para compor o polimetilmetacrilato foi adicionada em 1g de polímero em pó a
quantidade de 2mL do monômero líquido. Após a mistura destes dois componentes foram
realizados estudos e tentativas para a injeção no osso com a finalidade de avaliar a
82
viscosidade e o tempo de “pega” dos mesmos depois de misturados, além de sua distribuição
no osso.
Este PMMA tem um tempo de solidificação muito rápido e, desta forma, apenas
poucos segundos possibilitaram a manipulação do mesmo. Além desta desvantagem, a
primeira tentativa para a realização do procedimento foi mal sucedida, pois, no momento da
introdução do composto no osso através de uma agulha de aço, ilustrada na Figura seguinte
(Figura 22), o mesmo solidificou-se rapidamente ficando pressionado dentro da agulha. Este
instrumento foi perdido devido à compressão interna sobre o composto que ocupou todo o
espaço da agulha não obtendo sucesso na retirada do mesmo.
Após algumas tentativas frustrantes devido ao PMMA endurecer antes de ser injetado
no osso, decidiu-se manter o líquido (monômero) que compõe o PMMA refrigerado a uma
temperatura de 0 a 8°C antes de adicioná-la ao pó (polímero). Desta forma, o tempo de “pega”
foi prolongado possibilitando a introdução do PMMA junto aos outros componentes no
interior do osso de forma eficaz.
Para a perfuração dos ossos e aferição dos elementos, foram necessários alguns
equipamentos ilustrados na figura seguinte (Figura 5.6). Os orifícios nos ossos foram feitos
utilizando uma furadeira vertical de bancada (Figura 5.6a); e para a aferição dos elementos e
compostos empregados no implante foi necessária uma balança digital de precisão (Figura
5.6b).
Figura 5.6 Equipamentos utilizados para a realização do experimento: a. Furadeira vertical de bancada;
b. Balança digital de precisão.
a b
83
Foram perfuradas as extremidades e corpos dos ossos. Este orifício tem cerca de 2mm
de espessura e 8mm de profundidade. Na figura seguinte (Figura 5.7) pode-se observar uma
costela de porco que foi perfurada para injeção do composto ósseo.
Figura 5.7 Costela de porco perfurada na extremidade distal indicada pela seta.
Além destes equipamentos, foram utilizados também instrumentos auxiliares para a
implantação do composto nos ossos, ilustrados a seguir (Figura 5.8). Os instrumentos
empregados foram: pipetas, béqueres, espátulas, agulha de 2mm de diâmetro, seringa de 5mL
e luvas descartáveis.
Figura 5.8 Instrumentos utilizados para o preparo do composto injetado nos ossos animais.
84
O composto ósseo foi constituído por quantidades equivalentes dos elementos em pó.
Com isto, em cada osso foi injetado cerca de 4mL do composto, sendo 2mL de monômero
adicionado a 1g de polímero para formar o PMMA, 3g de Sm
152
misturado ao Si e Ca
(biovidro Si-Ca-Sm
152
) e 1g de sulfato de bário, injetados nas extremidades e corpos dos
ossos, além de uma pequena quantidade de corante verde. A figura abaixo (Figura 5.9) mostra
o momento em que foi injetado o composto durante a aplicação da técnica de radiosteoplastia
a frio em um osso de porco (Figura 5.9a) e de boi (Figura 5.9b).
Figura 5.9 Injeção do composto ósseo durante a execução da técnica de radiosteoplastia: a. Injeção em úmero
suíno; b. Composto sendo injetado em fêmur bovino.
5.3.3 Avaliação Radiológica
O aparelho de raios-X utilizado para fornecimento de imagens radiológicas dos ossos
suínos e bovinos empregados experimentalmente neste estudo foi o modelo BR 100
transportável com rendimento de 100 mA e 90 kV. Este aparelho, ilustrado a seguir (Figura
5.10), foi adquirido pelo grupo de pesquisa NRI sendo tomadas todas as precauções
relacionadas à proteção radiológica, ao melhor aproveitamento do espaço, além dos cuidados
e preparo para a operação do mesmo. O BR 100 é composto por uma unidade selada do tubo
de raios-X (Figura 5.10a) ligada a um telescópio (Figura 5.10b) que é conectado à coluna do
aparelho (Figura 5.10c) possuindo um braço que permite a sua movimentação dependendo do
ajuste necessário da distância do tubo ao material a ser radiografado. Logo abaixo, encontra-
se a mesa de comando (Figura 5.10d), onde estão alojados todos os elementos necessários
para a perfeita regulagem e comutação elétrica dos circuitos que estão conectados ao
a b
85
transformador de alta tensão (Figura 5.10e). Toda esta estrutura se encontra apoiada na base
do aparelho (Figura 5.10f) que o sustenta e possibilita sua mobilização através de rodas.
Figura 5.10 Aparelho de raios-X BR 100: a. Unidade selada do tubo de raios-X; b. Braço telescópio da unidade
selada; c. Coluna do aparelho de raios-X; d. Mesa de comando; e. Transformador de alta tensão; f. Base do
aparelho.
Com o acompanhamento da aluna de pós-graduação Luciana Batista Nogueira,
Técnica em Radiologia, e após a devida leitura do Manual Técnico do BR 100 (Manual
Técnico - MEDITRONIX) foi possível realizar uma perfeita operação do aparelho de raios-X
tomando-se os devidos cuidados antes de ligar, durante todos os passos preliminares e após a
inicialização do aparelho.
Depois de definidos os dados da radiografia, regulou-se o tempo de exposição em
segundos (30 seg.), a intensidade (21mAs), a corrente (70 mA), a tensão (55 kV) e a distância
foco-filme – DFF (100 cm), e depois de dispor a peça óssea devidamente na direção do foco,
o BR 100 foi acionado através de um botão disparador localizado na sala de controle abaixo
da mesa de computadores. Com o osso bovino de maior espessura foi alterado apenas a tensão
que foi de 65 kV, a corrente que foi de 50 mA e a intensidade utilizada foi de 15 mAs.
A
B
F
C
D
E
86
Poucos minutos depois o chassi contendo o filme radiográfico é levado à outra sala
para a revelação do mesmo. No momento em que o filme é retirado do chassi a sala é mantida
escura e apenas a luz de segurança é acesa. O filme é preso por um grampo para não haver
contato manual direto com o mesmo.
Para a revelação do filme, como mostra a fotografia seguinte (Figura 5.11), são
preparados três recipientes onde ele é mergulhado (Figura 5.11a). Primeiramente o filme é
imerso numa substância reveladora (primeiro banho) a qual possibilita o surgimento da
imagem durante um tempo entre 0,30 seg. e 1 min. (Figura 5.11b). No revelador a imagem
latente se transforma em imagem visível.
Figura 5.11 Processo de revelação do filme radiográfico: a. Recipientes contendo líquido revelador para o filme;
b. Início do surgimento da imagem radiográfica.
Em segundo lugar ele fica mergulhado em água limpa (segundo banho) para paralisar
o processo de revelação. E por último (terceiro banho), o filme radiográfico é mergulhado em
uma substância fixadora, permanecendo na solução durante cerca de 6 min. até perceber boa
fixação da imagem. Por último, retira-se o filme do fixador e lava em água corrente para
retirar o restante de substância fixadora e para parar o processo de fixação. Depois, é só deixá-
lo secar exposto ao ar dependurado por um grampo na mesma sala para garantir que o filme
não fique em contato com partículas sujas enquanto estiver molhado e para não causar
manchas.
a b
87
6. RESULTADOS
6.1 Resultados do Modelo Computacional
Para a execução do estudo radiodosimétrico do caso clínico de uma criança com
osteossarcoma, como parte da aplicabilidade da técnica de radiosteoplastia, foi preciso utilizar
um fantoma personalizado com as medidas antropométricas compatíveis com o caso
selecionado. A figura seguinte (Figura 6.1) mostra uma criança e o fantoma computacional de
suas medidas previamente desenvolvido.
Figura 6.1 Fantoma gerado a partir das medidas de uma criança saudável (MATA, TRINDADE, CAMPOS,
2002).
Na Tabela VI.1 estão sendo representadas através de letras as medidas paramétricas de
uma criança de seis anos de idade. Tais medidas foram ajustadas à criança com tumor ósseo
maligno.
Tabela VI.1 – Medidas paramétricas representativas de uma criança de seis anos de idade.
CX – 14 PZ – 4 TZ – 17 PUY – 3
CY – 20 OX – 34 AZ – 10 PRP – 34.5
CRS – 7 OY – 18 PLZ – 13 CAP – 18.84
CRI – 12 OZ – 8 BX – 6 PRZ – 56
PX – 14 TX – 22 BZ – 40
PY – 14 TY – 18 PUX – 5
Fonte: MATA, TRINDADE, CAMPOS, 2002.
88
O modelo tridimensional de voxel foi construído a partir da representação
computacional das seções anatômicas convertidas em uma malha de tecidos equivalentes. O
conjunto de malhas formou o modelo tridimensional de voxels a ser utilizado pelo código
MCNP-5 incluindo a densidade e composição química dos elementos básicos constituintes
dos órgãos e tecidos envolvidos. Este modelo será utilizado para avaliação radiodosimétrica
em situação de irradiação em um caso clínico real de osteossarcoma em membro inferior.
A geometria a ser modelada é constituída por diferentes objetos geométricos que são
volumes bem definidos os quais são obtidos através de interseção e união de regiões limitadas
por superfícies, também definidas pelo usuário.
A partir das dez imagens tomográficas selecionadas e digitalizadas da estrutura óssea
acometida, estas foram transferidas para o programa SISCODES e, desta forma, coloridas
conforme os tons de cinza apresentados em cada corte de TC. Como resultado das simulações
radiodosimétricas obteve-se um fantoma computacional de voxel. O cálculo da taxa de dose
foi processado em todo o modelo de voxel, entretanto foi impressa em uma única seção
representativa.
6.2 Resultados da Avaliação Radiodosimétrica
O fantoma computacional de voxel inserido no código MCNP-5, juntamente com os
dados da simulação, são os resultados do presente estudo. O cálculo da taxa de dose foi
processado em todo o modelo de voxel, entretanto foi impressa em uma única seção
representativa. A Figura 6.2a ilustra uma vista em corte do fantoma computacional. Observa-
se em azul a região onde se recebeu o cimento ósseo radioativo, em roxo a região do tumor,
em rosa, parte do osso não acometido pelo tumor, entre outros tecidos. Observa-se que o
padrão de cor no SISCODES é diferente do adotado na parte gráfica do MCNP-5. No caso em
estudo foi considerada uma malha representada por 130x117x10 voxels, com discretização
volumétrica de 13cm, 12cm e 5cm. O código MCNP5 forneceu para cada voxel da malha a
taxa de dose absorvida em função da atividade injetada, em unidades de Gy.h
-1
.MBq
-1
. A
Figura 6.2b mostra o modelo analítico em corte longitudinal recebendo destaque para a região
estudada, a fíbula esquerda.
89
Figura 6.2 Fantoma computacional de voxel. A. Seção em corte do modelo de voxel, mostrando a equivalência
anatômica. B. Corte longitudinal do fantoma analítico com destaque da região do fantoma de voxel.
A interação da radiação gerada na simulação radioterápica da técnica de
radiosteoplastia foi simulada sendo transportada por elementos de voxels.
O MCNP devolve para o SISCODES a fluência ou a dose absorvida em cada voxel do
modelo, possibilitando a geração de distribuição espacial de taxa de dose, ou isodoses, como
mostrado na próxima ilustração (Figura 6.3). Esta figura é obtida da interface gráfica,
intitulada “gera_modelo”, do código SISCODES.
O modelo tridimensional colorido criado pela autora pode ser observado na próxima
ilustração (Figura 6.3) que mostra a imagem do próprio programa SISCODES com a estrutura
escolhida digitalizada e já colorida conforme referência a um banco de dados com a
composição química e densidade de diversos tecidos do indivíduo em questão. Este software
torna possível o reconhecimento das regiões de interesse pelo código MCNP-5. Nele as
tomografias foram transformadas num mapa de voxels. Regiões correspondentes a órgãos e
tecidos específicos são delimitadas e recebem cores específicas. Observa-se em azul escuro a
porção escolhida para o cimento ósseo e em lilás a porção digitalizada correspondente ao
tumor, entre outras cores representativas dos tecidos adjacentes.
a b
90
Figura 6.3 Modelo colorido gerado pela interface gráfica no software SISCODES.
A Figura 6.4 ilustra uma seção transversal média da região tomada pelo tumor, entre as
dez seções tomográficas axiais estudadas. Esta figura foi obtida da interface gráfica
“gera_saída” do código SISCODES. Nesta interface tanto o modelo de voxel bem como o
arquivo de saída são plotados conjuntamente com diferentes graus de transparência. As cores
ilustram as regiões: 1-5% (azul), 5-10% (verde), 10-50% (amarelo), 50-80% (laranja) e 80-
100% (vermelho) da máxima dose absorvida. Esta figura é obtida na interface gráfica de saída
do sistema SISCODES. Nesta saída, o modelo tomográfico é projetado em azul escuro, de
forma transparente, para não interferir com a distribuição de taxa de dose colorida. Esta
ilustração (Figura 6.4) representa as curvas de isodoses onde as pigmentações diferenciam
estas curvas.
91
Figura 6.4 Imagem da distribuição espacial da dose na seção transversal média da região tomada pelo tumor
ósseo.
A taxa de dose máxima atingida no plano estudado foi de 9,02.10
-5
Gy.h
-1
MBq
-1
e a
taxa de dose mínima foi de 1,0.10
-7
Gy.h
-1
MBq
-1
na seção estudada. Tomando estes valores,
estima-se que a dose absorvida acumulada total em Gy.MBq
-1
é obtida através do produto de
1,44T
1/2
(h) pela taxa de dose (Gy.h
-1
MBq
-1
), onde T
1/2
representa a meia vida em horas do
radionuclídeo. Assim, a dose acumulada no implante será de 6,23.10
-3
Gy.MBq
-1
. Para uma
atividade de 7400MBq (200mCi), a dose atingida no implante será de 46,6Gy, equivalente a
emissão gama do Sm
153
. Para uma atividade de 2Ci (370GBq), a dose máxima será de 466Gy,
sendo que a região de 10-5% desta dose (região verde) receberá 46,6Gy, e de 5-1% receberá
23,3Gy. Estes valores são adequados para o controle local do tumor obedecendo a uma
margem de segurança. A emissão beta do Sm
153
será totalmente absorvida no implante e não
foi avaliada no momento. Entretanto espera-se que no tumor a dose beta seja no mínimo dez
vezes superior à dose gama.
Com o objetivo de conhecer a distribuição espacial do composto frio (não radioativo)
em ossos animais, foi introduzido para a formação do PMMA cerca de 2mL de monômero
adicionado a 1g de polímero. Além do PMMA, o composto era formado também por 3g de
um pó de biovidro incorporando Sm
152
, isto é biovidro de Si e Ca (biovidro Si-Ca-Sm
152
) e 1g
de sulfato de bário, além de uma pequena quantidade de corante verde para identificação do
composto ósseo in vitro. Em cada osso foi injetado cerca de 4mL do composto que foram
injetados nas extremidades e corpos dos ossos.
92
6.3 Resultados dos Experimentos in vitro
A distribuição física deste biomaterial foi observada através de imagens radiológicas
obtidas logo após a aplicação do composto, mostrando a possibilidade de incorporar
quantidades adequadas e localizadas de cimento frio (não radioativo) na estrutura trabecular
óssea. A Figura 6.5 mostra a imagem radiológica do úmero suíno após aplicação do composto
ósseo. Nota-se a distribuição do composto no interior do úmero suíno preenchendo grande
parte do espaço trabecular (esponjoso) do osso tratado.
Figura 6.5 Úmero suíno após implante do composto ósseo.
A ilustração seguinte (Figura 6.6) pode ser visibilizada o osso bovino antes da
aplicação do composto (Figura 6.6a) e após a injeção do composto ósseo na extremidade do
fêmur bovino (Figura 6.6b).
93
Figura 6.6 Radiografia de um osso fêmur bovino: a. Radiografia do osso antes da aplicação do composto; b.
Após a injeção do composto ósseo.
A distribuição do composto no osso bovino ficou restrita ao orifício feito no corpo do
osso, ressaltando que este osso foi utilizado poucos minutos após o abatimento do animal,
mantendo-se toda sua integridade orgânica.
Com as imagens seguintes (Figura 6.7) pode-se observar a
distribuição espacial do composto injetado em úmero de porco (Figura 6.7a) e fêmur de boi
(Figura 6.7b) na coloração verde após a secção dos mesmos.
Figura 6.7 Osso seccionado para visualização interna da distribuição do composto: a. Osso de porco
descalcificado; b. Osso de boi orgânico.
Pode ser visto que o composto injetado no osso de boi permaneceu restrito ao orifício.
No interior do osso suíno, onde não havia mais nenhuma estrutura orgânica, os canais foram
melhor preenchidos pois o composto foi bem distribuído nas trabéculas ósseas vazias, as quais
são preenchidas por material orgânico nos ossos orgânicos intactos (osso bovino).
a b
94
7. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
Os estudos radiodosimétricos através do código de Monte Carlo (MCNP-5)
concluíram que a distribuição espacial de dose é viável ao uso do protocolo denominado
radiosteoplastia no tratamento de tumores ósseos de membros superiores e inferiores. No
presente estudo estimou-se que 2Ci é uma atividade adequada para atingir controle do tumor
ósseo no paciente em estudo, uma vez que o radionuclídeo é implantado localmente e,
possivelmente, sem efeitos deletérios sistêmicos para o paciente.
Com a aplicação de parte da técnica de radiosteoplastia, após introdução do
biomaterial em ossos animais, pode-se confirmar que é possível introduzir uma porção de 3-
4mL do composto em ossos ressecados (ossos suínos tratados), além de ossos compactos com
material orgânico intacto (ossos bovinos íntegros).
A distribuição física deste biomaterial foi observada através de imagens radiológicas
obtidas logo após a aplicação do composto, mostrando a possibilidade de incorporar
quantidades adequadas e localizadas de cimento radioativo frio na estrutura trabecular óssea.
Após secção das peças ósseas, pode-se concluir também que o composto ósseo se
solidificou logo após sua injeção de acordo com o esperado permanecendo restrita apenas à
região de interesse.
Obteve-se boa distribuição espacial deste composto no osso, espalhando apenas alguns
milímetros em torno da perfuração, com total preenchimento do orifício que se torna fechado
após o implante. Desta forma, não há possibilidade de extravasamento para regiões loco
regionais do corpo, mantendo-se in situ.
Para os futuros estudos experimentais serão empregados o PMMA como agente
ligante e os macroagregados de hidroxiapatita com radionuclídeos incorporados a quente
(radioativos), possivelmente em tumores pré-existentes. A viabilidade desta técnica é
promissora, e espera-se que possa ser incluída no arsenal de combate aos tumores ósseos
primários ou metástases ósseas localizadas.
Os resultados do presente estudo colaboraram na hipótese de aplicação da técnica para
obter controle local da doença, redução de dor, sustentação óssea, preservando o membro.
Tanto na bioplastia (cirurgia estética) como na radiosteoplastia são necessários
cuidados com o local de injeção do composto contendo o biomaterial. A radiosteoplastia
quando empregada em animais vivos e até mesmo futuramente em estruturas humanas, deve
ser executada na forma de procedimento cirúrgico com anestesia geral ou local e sedação,
95
com instrumentos descartáveis e/ou esterilizados, sendo todo o procedimento executado em
local apropriado (laboratório/biotério/hospital) por profissional capacitado.
Estudos experimentais in vivo em coelhos ou ratos após a implantação de células
cancerosas devem ser elaborados no grupo de pesquisa NRI para dar suporte a esta pesquisa.
O tumor VX-2 foi considerado uma boa opção pelo grupo de pesquisa do NRI -
Núcleo de Radiações Ionizantes, pois pode ser implantado em qualquer estrutura orgânica
com boa vascularização e, de preferência, sólido, sendo os órgãos mais utilizados os
músculos, fígado, baço e ossos.
96
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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