La radioterapia guiada por imagen superficial o SGRT utiliza tecnologías de imagen óptica en la monitorización en tiempo real de la superficie del paciente durante el tratamiento. No necesita radiación ionizante ni marcadores externos o tatuajes. Suelen emplear luz estructurada, sistemas de estereovisión, sistemas de tiempo de vuelo o escáneres láser.
En SGRT se acostumbra a usar varias cámaras y el principio de triangulación. El objetivo global es medir con precisión las coordenadas de los puntos del exterior del cuerpo del paciente, traducir los datos en un mapa de profundidad y generar una reconstrucción 3D.
Después se compara esta superficie con una de referencia a través de un algoritmo. Así se relaciona la reconstrucción con el sistema de coordenadas de tratamiento. Esto facilita la detección y corrección de las desviaciones en la configuración del paciente. De esta forma, se reduce el riesgo de errores de posicionamiento[1]–[3] y los haces de radiación se focalizan en el volumen previsto. Por tanto, se adecúan a las condiciones de simulación del tratamiento.
Los sistemas de SGRT, en general, se pueden usar en el posicionamiento diario del paciente, la monitorización del movimiento intrafracción y el gating del haz. Los métodos tradicionales de posicionamiento emplean tatuajes. Sin embargo, los sistemas de SGRT generan representaciones de la anatomía externa del paciente. Además, mantienen una exactitud similar o mejorada[2], [4]–[8] y reducen el tiempo de configuración[1], [6], [7], [9].
Las principales ventajas de SGRT incluyen su naturaleza no ionizante, mejoras en la velocidad y exactitud en la configuración del paciente[4], [10]–[12] y la monitorización del movimiento intrafracción en tiempo real durante el tratamiento. Se consiguen con flujos de trabajo sin tatuajes y el amplio campo de visión (FOV). Además, algunos sistemas permiten interrumpir el haz de radiación si se superan los umbrales de movimiento del paciente.
En este artículo hablamos de la historia del desarrollo de la radioterapia guiada por imagen superficial y de las funcionalidades que se están explorando con el fin de agilizar el flujo de trabajo.
La SGRT como un tipo de IGRT
El concepto de guiado superficial en radioterapia se remonta a los inicios del tratamiento con haz externo. No obstante, entonces los campos de tratamiento contaban con grandes márgenes para tratar el área objetivo.
De forma tradicional, se alinea un isocentro, marcado en la piel del paciente con tatuajes, mediante los láseres del búnker y se verifica la distancia fuente-superficie (SSD). Los tatuajes siguen empleándose con frecuencia como referencia principal en el posicionamiento inicial del paciente. Sin embargo, los tatuajes suponen una serie de retos para alcanzar la precisión en el alineamiento del paciente. Por otra parte, producen un impacto psicológico en los pacientes.
Con la introducción de la radioterapia conformada 3D, los colimadores multiláminas (MLC) y la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) es posible administrar distribuciones de dosis conformadas al objetivo, minimizando la irradiación de los tejidos sanos adyacentes. Esto requiere mayor exactitud al localizar el objetivo.
La necesidad de exactitud impuso el desarrollo de tecnologías para una localización precisa y exacta del objetivo terapéutico. Entre ellas, los sistemas de inmovilización del paciente y la radioterapia guiada por imagen (IGRT).
La IGRT se refiere a cualquier conjunto de técnicas que mejoran la calidad del tratamiento de radioterapia con imágenes médicas. Su objetivo principal es aumentar la precisión del campo de radiación, reduciendo la exposición del tejido sano.
Los sistemas de IGRT se pueden diferenciar según el uso de radiaciones ionizantes. Entre los que emplean radiación ionizante se encuentran las imágenes de portal electrónico (EPID), la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT), la tomografía computarizada en cuatro dimensiones (4DCT), etc. Sus imágenes de la anatomía ósea y del tejido blando posibilitan un alineamiento más exacto del paciente.
Las imágenes radiográficas, junto con tatuajes y láseres, permiten el posicionamiento del paciente. Estas imágenes representan una instantánea en el tiempo más que un seguimiento del movimiento intrafracción del paciente. Se debe a la limitación de la radiación ionizante adicional que se puede administrar.
Existen sistemas de IGRT sin radiación ionizante como los de ultrasonidos, resonancia magnética, transpondedores electromagnéticos y basados en cámara. Los últimos son los que se utilizan para la localización según la superficie del paciente, es decir, la SGRT. Por tanto, la radioterapia guiada por imagen superficial es una de las tecnologías de radioterapia guiada por imagen (IGRT)[13]. Su ventaja principal es posibilitar el seguimiento continuo sin añadir dosis al paciente.
Desarrollo histórico de la radioterapia guiada por imagen superficial
Los primeros sistemas de SGRT provenían de la necesidad del posicionamiento del paciente en tiempo real y de modo fiable. Los investigadores impulsaron el uso clínico de vídeo. Por ejemplo, en 1979 se propuso un sistema de vídeo 2D en la Universidad de Arizona con un algoritmo que restaba fotogramas de referencia. De esta forma, detectaba solo desplazamientos del paciente. Se implementó en la Universidad de Chicago en el posicionamiento inicial y la monitorización del movimiento en cáncer de cabeza y cuello.
Las primeras experiencias de imagen en tiempo real derivaron en el desarrollo de varios sistemas de SGRT de uso interno. Combinaban las imágenes 2D con la tecnología no invasiva de vídeo y láser. Se usa el principio de la estereofotogrametría con imágenes 2D y una geometría espacial conocida para la triangulación de las coordenadas 3D del objeto.
Con los avances de potencia de computación y de tecnología de imagen se consiguió el mapeo en tiempo real (es decir, más de un fotograma por segundo) de muchos puntos arbitrarios del paciente. Se rastrean de forma simultánea a lo largo del tiempo y se comparan con una superficie de referencia. Esta se define relativa al isocentro de tratamiento. Los algoritmos calculan las traslaciones y rotaciones con seis grados de libertad (6DOF) que se requieren para corregir la posición del paciente en tiempo real.
La SGRT moderna utiliza la superficie del paciente para colocar al paciente y monitorizar su posición intrafracción durante el tratamiento. La mayoría de sus aplicaciones clínicas se han focalizado en el cáncer de mama y tumores del cerebro. Por eso, se han desarrollado procedimientos de respiración libre o con inspiración retenida (DIBH), radiocirugía estereotáctica craneal (SRS) y radioterapia estereotáctica (SRT). En otras regiones anatómicas la SGRT ha demostrado también una mejora en exactitud y en el rendimiento con respecto a los sistemas basados en tatuajes y láser[1], [2], [4], [5]. Sin embargo, esta optimización no es tan marcada como en mama y cerebro.
Hay tumores profundos donde no existe una correlación directa entre las desviaciones superficiales y el movimiento del tumor. Ahí continúa siendo esencial la IGRT radiográfica (con radiación ionizante). Sobre todo, en radioterapia estereotáctica corporal (SBRT). Aun así, la SGRT puede reducir el tiempo requerido en el registro de imagen radiográfica y evitar la necesidad de imágenes adicionales[2], [6].
La SGRT es una modalidad de IGRT que engloba las siguientes características deseables: imagen sin dosis, feedback en tiempo real, resolución espacial 3D submilimétrica y el gran campo de visión (FOV) disponible en radioterapia. Por tanto, permite verificar la exactitud de la inmovilización, corregir la postura del paciente, seguir el estado de su respiración y proporcionar monitorización intrafracción.
La SGRT genera gran cantidad de datos e información adicional que se estudian para otras aplicaciones que mejoren la calidad del tratamiento, la reconstrucción de imagen y la seguridad global del paciente. Entre ellas:
- Predicción de colisiones de los pacientes en el acelerador lineal
- Biometría para identificación del paciente (reconocimiento facial y corporal)
- Identificación de dispositivos de inmovilización
- Mapeo del búnker
- Cambio de función activa (restricción del movimiento) a pasiva (asistencia en el mantenimiento de una posición cómoda) de los sistemas de inmovilización del paciente
- Correcciones compensatorias del movimiento en la reconstrucción de imagen
- Seguimiento sin marcadores en la reconstrucción de imágenes en 4D
- Monitorización fisiológica del corazón y la respiración
- Evaluación de resultados estéticos después de la radioterapia conservadora de mama
- Radioterapia adaptativa
- Herramienta de control de calidad
- Apoyo en la toma de decisiones
Sistema de SGRT LUNA 3D de LAP
LUNA 3D es el sistema de radioterapia guiada por imagen superficial de LAP que establece un alto nivel de calidad de la técnica[10], [14], [15].
LUNA 3D emplea tecnología de procesamiento de imagen de última generación. Cada módulo consiste en un proyector y dos cámaras que utilizan algoritmos de estereofotogrametría para computar la superficie 3D. Para conseguir esto, se proyecta un patrón de luz sobre el paciente, con el objetivo de aumentar la exactitud. Se eligió la luz azul porque proporciona un alto contraste en todos los tonos de piel. El procesado de imagen optimizado por GPU permite el cálculo rápido de la superficie 3D, superando los 12 FPS (fotogramas por segundo) en todo el campo de visión. La posición y orientación del paciente se calculan en los seis grados de libertad (6DOF). Al usar varios módulos se obtiene redundancia. Esto posibilita que el sistema compute de modo continuo la posición y orientación del paciente, incluso cuando el paciente se encuentra obstruido de forma parcial por el gantry o su propio cuerpo.
LUNA 3D tiene muchas propiedades únicas:
- Amplio campo de visión
- Alta frecuencia de actualización, superior a 12 PFS, dentro y fuera de la zona de interés (ROI), gracias al procesamiento basado en la GPU
- Aplicación de software local basada en navegador, compatible con todos los sistemas operativos
- Diseño del flujo de trabajo basado en plantilla
- Láseres virtuales que imitan los láseres de posicionamiento del búnker, resaltando el isocentro
- Láseres virtuales que muestran las discrepancias en la posición y orientación del paciente
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Referencias
[1] J. D. Page, A. Brent, B. James, and T. Hoisak, Surface Guided Radiation Therapy, 1st Edition. CRC Press, 2020.
[2] W. Naidoo and M. Leech, ‘Feasibility of surface guided radiotherapy for patient positioning in breast radiotherapy versus conventional tattoo-based setups- a systematic review’, Technical Innovations & Patient Support in Radiation Oncology, vol. 22, pp. 39–49, June 2022.
[3] H. A. Al-Hallaq et al., ‘AAPM task group report 302: Surface-guided radiotherapy’, Med. Phys., vol. 49, pp. e82–e112, 2022.
[4] G. Li, ‘Advances and potential of optical surface imaging in radiotherapy’, Phys. Med. Biol., vol. 67, no. 16, p. 16TR02, Aug. 2022.
[5] A. Lastrucci et al., ‘Advancing patient setup: A comprehensive scoping review of tattoo-less techniques in radiation therapy’, Crit. Rev. Oncol. Hematol., vol. 204, no. 104518, p. 104518, Dec. 2024.
[6] P. Freislederer et al., ‘Recent advances in Surface Guided Radiation Therapy’, Radiat. Oncol., vol. 15, no. 187, pp. 1–11, July 2020.
[7] V. Batista, J. Meyer, M. Kügele, and H. Al-Hallaq, ‘Clinical paradigms and challenges in surface guided radiation therapy: Where do we go from here?’, Radiother. Oncol., vol. 153, pp. 34–42, Dec. 2020.
[8] V. Batista et al., ‘Surface guided radiation therapy: An international survey on current clinical practice’, Technical Innovations & Patient Support in Radiation Oncology, vol. 22, pp. 1–8, June 2022.
[9] P. Freislederer et al., ‘ESTRO-ACROP guideline on surface guided radiation therapy’, Radiother. Oncol., vol. 173, pp. 188–196, 2022.
[10] K. S. Lew et al., ‘Commissioning of LUNA three-dimensional surface-guided radiotherapy in full rotating gantry proton therapy system’, Int. J. Part. Ther., vol. 19, no. 101303, p. 101303, Mar. 2026.
[11] J. D. P. Hoisak and T. Pawlicki, ‘The Role of Optical Surface Imaging Systems in Radiation Therapy’, Semin. Radiat. Oncol., vol. 28, no. 3, pp. 185–193, 2018.
[12] J. De Los Santos et al., ‘Image guided radiation therapy (IGRT) technologies for radiation therapy localization and delivery’, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., vol. 87, no. 1, pp. 33–45, Sept. 2013.
[13] ‘Surface Guided Radiation Therapy’, NIH National Cancer Institute EVS Explore. [Online]. Available: https://evsexplore.semantics.cancer.gov/evsexplore/concept/ncit/C129535. [Accessed: 09-Mar-2026].
[14] H. Zhao, M. Szegedi, and P. Rassiah, ‘Initial Evaluation of a New SGRT System’, in ESTRO 2024, 2024, pp. S3970–S3972.
[15] X. Liu, D. Alexander, D. Kayser, T. Speck, and R. D. Wiersma, ‘A novel SGRT system for real-time optical surface tracking or guidance’, J. Appl. Clin. Med. Phys., vol. 26, no. 7, p. e70138, July 2025.