26/01/2017
Nuevo sistema para monitorizar en tiempo real la terapia con partículas pesadas contra el cáncer
El grupo de investigación IRIS (IFIMED-IFIC) acaba de publicar, en las revistas Frontiers in Oncology y Physics in Medicine resultados que indican la validez de un nuevo telescopio Compton para hadronterapia. El nuevo sistema pretende determinar de forma eficaz el lugar donde se deposita la radiación en este tipo de terapias contra tumores, un aspecto decisivo en su aplicación clínica.
Uno de los factores críticos para aprovechar al máximo los beneficios de la llamada terapia hadrónica contra el cáncer es saber con exactitud dónde se deposita la energía de las partículas pesadas que utiliza. Actualmente se desarrollan distintas técnicas para comprobarlo mientras se trata al paciente. El grupo de investigación IRIS de la nueva instalación en Física Médica (IFIMED) del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), trabaja en un tipo de cámara con detectores similares a los que se utilizan para detectar las partículas producidas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, pero adaptada al ámbito clínico. Se trata de un telescopio Compton de tres capas, un sistema capaz de determinar el lugar donde las partículas pesadas dejan su energía en el paciente de forma eficaz. Los primeros resultados publicados indican la viabilidad de esta nueva técnica.
A diferencia de la radioterapia convencional, la hadronterapia utiliza partículas cargadas pesadas para irradiar el tumor. Estas partículas, protones en la mayoría de los casos, depositan casi toda la energía con la que se emiten al final de su trayectoria, lo que se conoce como ‘pico de Bragg’. La idea de utilizarlas contra el cáncer es que ese pico coincida con el lugar donde se sitúa el tumor, ya que de este modo se deposita menor dosis en el tejido sano. Además, las partículas pesadas destruyen el tumor con mayor efectividad que con los fotones.
Sin embargo, es difícil determinar que, efectivamente, depositan esta energía en el lugar donde está el tumor: mientras que en radioterapia convencional se detectan los fotones que salen del cuerpo para determinar el proceso (afectando en su paso a otros tejidos), en hadronterapia el tipo de interacción de las partículas pesadas con el tumor no permite una detección sencilla.
El medio centenar de centros que dispensa esta terapia en todo el mundo utiliza escáneres PET (tomografía por emisión de positrones) para monitorizar la terapia. El PET detecta los fotones que se generan al aniquilarse las antipartículas del electrón, producidas durante la irradiación, con los electrones del tejido. Pero este método tiene limitaciones: además de la poca eficiencia del sistema (se generan pocos positrones), este tipo de monitorización se realiza normalmente tiempo después de la irradiación (en el que se producen cambios en el cuerpo) y resulta difícil integrar los aparatos en las salas de hadronterapia, que requieren grandes y costosos aceleradores de partículas para emitir el haz con la energía deseada.
“Una alternativa es utilizar la radiación gamma que produce la interacción, más abundante y de producción más inmediata”, explica Gabriela Llosá, investigadora del grupo IRIS (Image Reconstruction, Instrumentation and Simulations for medical applications) en el IFIC-IFIMED. Se está empezando a hacer pruebas en centros de terapia hadrónica con las llamadas ‘cámaras colimadas’, sistema que ofrece una imagen simple, unidimensional, de lo que ocurre durante la hadronterapia en el cuerpo del paciente. El equipo del IFIMED donde trabaja Llosá desarrolla un sistema alternativo: un telescopio Compton, una cámara formada por tres capas de bromuro de lantano (LaBr3) que ‘centellean’ al contacto con las partículas gamma.
“Este sistema determina de forma más eficiente dónde se deposita la radiación en la terapia hadrónica”, sostiene Llosá. La ventaja de este sistema frente a las cámaras colimadas es que aprovecha mejor la radiación gamma producida en la interacción, por lo que ofrece más información sobre la deposición de la energía en el tejido. El principio de detección es similar al que utilizan los grandes detectores que reconstruyen lo que sucede en los choques de partículas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, donde el IFIC tiene una amplia experiencia tanto en la construcción como en la operación de varios de sus experimentos.
Sin embargo, aplicar estos principios de investigación básica a la clínica es complejo: en primer lugar, “hay que desarrollar un dispositivo pequeño, que sea posible ubicar en la sala de hadronterapia a la vez que se realiza el tratamiento”, argumenta Llosá. Para mejorar la eficacia del dispositivo, relacionado con la propuesta que recibió el Premio Idea en 2011, el equipo liderado por Gabriela Llosá y Josep Oliver ha incluido una tercera capa en la cámara, cuyas primeras imágenes se publicaron en la revista Frontiers in Oncology.
Además, el sistema, denominado MACACO (acrónimo en inglés para cámara Compton compacta para aplicación médica), se ha probado por primera vez con haces de protones en el ciclotrón AGOR del Centro KVI para Tecnología Avanzada en Radiación de la Universidad de Groningen (Holanda). Los resultados se publican en Physics in Medicine and Biology. Para Llosá, estas pruebas demuestran la viabilidad del método. Sin embargo, se requiere mayor esfuerzo para alcanzar la precisión necesaria para su aplicación clínica y financiar su desarrollo.
Uno de los factores críticos para aprovechar al máximo los beneficios de la llamada terapia hadrónica contra el cáncer es saber con exactitud dónde se deposita la energía de las partículas pesadas que utiliza. Actualmente se desarrollan distintas técnicas para comprobarlo mientras se trata al paciente. El grupo de investigación IRIS de la nueva instalación en Física Médica (IFIMED) del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), trabaja en un tipo de cámara con detectores similares a los que se utilizan para detectar las partículas producidas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, pero adaptada al ámbito clínico. Se trata de un telescopio Compton de tres capas, un sistema capaz de determinar el lugar donde las partículas pesadas dejan su energía en el paciente de forma eficaz. Los primeros resultados publicados indican la viabilidad de esta nueva técnica.
A diferencia de la radioterapia convencional, la hadronterapia utiliza partículas cargadas pesadas para irradiar el tumor. Estas partículas, protones en la mayoría de los casos, depositan casi toda la energía con la que se emiten al final de su trayectoria, lo que se conoce como ‘pico de Bragg’. La idea de utilizarlas contra el cáncer es que ese pico coincida con el lugar donde se sitúa el tumor, ya que de este modo se deposita menor dosis en el tejido sano. Además, las partículas pesadas destruyen el tumor con mayor efectividad que con los fotones.
Sin embargo, es difícil determinar que, efectivamente, depositan esta energía en el lugar donde está el tumor: mientras que en radioterapia convencional se detectan los fotones que salen del cuerpo para determinar el proceso (afectando en su paso a otros tejidos), en hadronterapia el tipo de interacción de las partículas pesadas con el tumor no permite una detección sencilla.
El medio centenar de centros que dispensa esta terapia en todo el mundo utiliza escáneres PET (tomografía por emisión de positrones) para monitorizar la terapia. El PET detecta los fotones que se generan al aniquilarse las antipartículas del electrón, producidas durante la irradiación, con los electrones del tejido. Pero este método tiene limitaciones: además de la poca eficiencia del sistema (se generan pocos positrones), este tipo de monitorización se realiza normalmente tiempo después de la irradiación (en el que se producen cambios en el cuerpo) y resulta difícil integrar los aparatos en las salas de hadronterapia, que requieren grandes y costosos aceleradores de partículas para emitir el haz con la energía deseada.
“Una alternativa es utilizar la radiación gamma que produce la interacción, más abundante y de producción más inmediata”, explica Gabriela Llosá, investigadora del grupo IRIS (Image Reconstruction, Instrumentation and Simulations for medical applications) en el IFIC-IFIMED. Se está empezando a hacer pruebas en centros de terapia hadrónica con las llamadas ‘cámaras colimadas’, sistema que ofrece una imagen simple, unidimensional, de lo que ocurre durante la hadronterapia en el cuerpo del paciente. El equipo del IFIMED donde trabaja Llosá desarrolla un sistema alternativo: un telescopio Compton, una cámara formada por tres capas de bromuro de lantano (LaBr3) que ‘centellean’ al contacto con las partículas gamma.
“Este sistema determina de forma más eficiente dónde se deposita la radiación en la terapia hadrónica”, sostiene Llosá. La ventaja de este sistema frente a las cámaras colimadas es que aprovecha mejor la radiación gamma producida en la interacción, por lo que ofrece más información sobre la deposición de la energía en el tejido. El principio de detección es similar al que utilizan los grandes detectores que reconstruyen lo que sucede en los choques de partículas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, donde el IFIC tiene una amplia experiencia tanto en la construcción como en la operación de varios de sus experimentos.
Sin embargo, aplicar estos principios de investigación básica a la clínica es complejo: en primer lugar, “hay que desarrollar un dispositivo pequeño, que sea posible ubicar en la sala de hadronterapia a la vez que se realiza el tratamiento”, argumenta Llosá. Para mejorar la eficacia del dispositivo, relacionado con la propuesta que recibió el Premio Idea en 2011, el equipo liderado por Gabriela Llosá y Josep Oliver ha incluido una tercera capa en la cámara, cuyas primeras imágenes se publicaron en la revista Frontiers in Oncology.
Además, el sistema, denominado MACACO (acrónimo en inglés para cámara Compton compacta para aplicación médica), se ha probado por primera vez con haces de protones en el ciclotrón AGOR del Centro KVI para Tecnología Avanzada en Radiación de la Universidad de Groningen (Holanda). Los resultados se publican en Physics in Medicine and Biology. Para Llosá, estas pruebas demuestran la viabilidad del método. Sin embargo, se requiere mayor esfuerzo para alcanzar la precisión necesaria para su aplicación clínica y financiar su desarrollo.
