Desenvolvimento e avaliação de um Sistema de Gerenciamento Respiratório baseado em vídeo e sensor de distância com interrupção automática do feixe para radioterapia em Voluntary Deep Inspiration Breath Hold em pacientes com câncer de mama esquerda

Abstract

No Brasil, o câncer de mama é a segunda neoplasia mais comum entre as mulheres em todas as regiões, correspondendo a aproximadamente 30% dos casos da doença. De acordo com a Organização Mundial de Saúde, em 2020 foram registrados mais de 19 milhões de novos casos de câncer no mundo, sendo aproximadamente 2,26 milhões de casos de câncer de mama. Existem algumas modalidades terapêuticas que propiciam aumento na sobrevida do paciente com essa neoplasia, sendo uma delas a radioterapia, capaz de combater o crescimento tumoral a partir do uso de radiação ionizante. Entretanto, o tratamento radioterápico está associado a toxicidades cardíacas e pulmonares, uma vez que a radiação também incide nos tecidos adjacentes ao alvo de tratamento. Diante disso, algumas abordagens foram desenvolvidas para reduzir as doses recebidas nesses órgãos em risco durante a radioterapia, como a técnica de inspiração profunda voluntária, que se mostrou capaz de promover acentuada redução na dose média no coração em pacientes submetidas à radioterapia para câncer de mama esquerda. No entanto, dispositivos comercialmente disponíveis para gerenciamento do movimento respiratório possuem valores elevados e são pouco difundidos em países em desenvolvimento. O presente trabalho, propõe o desenvolvimento e avaliação de um sistema de gerenciamento respiratório de baixo curso baseado em dois componentes independentes (um sensor de distância e uma câmera de vídeo), que poderá ser utilizado em radioterapia para câncer de mama esquerda em inspiração profunda voluntária. A funcionalidade do sensor de distância foi desenvolvida no Ambiente de Desenvolvimento Integrado do Arduino e, em seguida, conectada a um algoritmo desenvolvido para o componente baseado em câmera de vídeo em Python, através da biblioteca Pyserial. Foi desenvolvida ainda uma interface gráfica amigável em Python utilizando as bibliotecas EasyGUI e OpenCV. Para avaliar o sistema, foram realizados testes de exatidão, linearidade, reprodutibilidade, constância e tempo de avaliação do tempo de resposta. Os componentes do sistema foram avaliados separadamente e em conjunto. Os resultados dos testes apontaram que o componente do sistema baseado em sensor de distância apresentou exatidão superior a 0,5 mm, boa linearidade (R2=0,99), boa reprodutibilidade com variações menores que 1,0 mm e tempo de resposta de aproximadamente 1,16 segundos. Resultados favoráveis também foram encontrados para o componente baseado em imagens vídeo, cuja exatidão se mostrou próximo de 0,1 mm e tempo de resposta 0,12 segundos. O teste de constância do sistema não apontou risco de travamento para o sistema durante seu uso. Quando avaliados ambos os componentes em conjunto, o tempo de resposta do sistema foi de 0,76 segundos. Foi realizada ainda comparação da dose calculada pelo sistema de planejamento e a dose medida com câmara de ionização em um objeto simulador dinâmico (teste end-to-end), e a variação percentual de dose entre planejada e medida foi de 1,75%. Pelos resultados obtidos, depreende-se que o sistema desenvolvido é capaz de mapear corretamente a variação da posição da parede torácica de pacientes em radioterapia para câncer de mama e pode ser, agora, avaliado em pacientes.