De izquierda a derecha: Enrique Muñoz, Ane Etxebeste, Josep F. Oliver, Ana Ros, John Barrio, Gabriela Llosá. CRÉDITO: Grupo IRIS/IFIMED-IFIC.

El grupo de investigación IRIS de la nueva instalación en Física Médica (IFIMED),
perteneciente al Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, trabaja en
una técnica que permite conocer con exactitud en qué parte del cuerpo del paciente se
deposita la energía de las partículas pesadas utilizadas en la terapia hadrónica contra
el cáncer, un factor fundamental para aprovechar al máximo los beneficios de esta
aplicación médica. Se trata de un tipo de cámara con detectores similares a los que se
utilizan para localizar las partículas producidas en el Gran Colisionador de Hadrones
(LHC) del CERN, pero adaptada al ámbito clínico. 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.
Según apunta Llosá, “este sistema determina de forma más eficiente dónde se
deposita la radiación en la terapia hadrónica”. 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 Colisiondor 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,
especialmente porque “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 Groninga (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.
Gabriela Llosá, Marco Trovato, John Barrio, Ane Etxebeste, Enrique Muñoz, Carlos Lacasta,
Josep F. Oliver, Magdalena Rafecas, Carles Solaz and Paola Solevi. First Images of a ThreeLayer Compton Telescope Prototype for Treatment Monitoring in Hadron Therapy.
Frontiers in Oncology. http://dx.doi.org/10.3389/fonc.2016.00014
Paola Solevi, Enrique Muñoz, Carles Solaz, Marco Trovato, Peter Dendooven, John E Gillam,
Carlos Lacasta, Josep F. Oliver, Magdalena Rafecas, Irene Torres-Espallardo and Gabriela
Llosá. Performance of MACACO Compton telescope for ion-beam therapy monitoring:
first test with proton beams. 2016 Physics in Medicine and Biology. 61 5149.
http://iopscience.iop.org/0031-9155/61/14/5149
Contacto:
Gabriela Llosá. Investigadora Ramón y Cajal CSIC. Instituto de Física Corpuscular (IFIC).
Instalación de Investigación en Física Médica (IFIMED)
Gabriela.Llosa@ific.uv.es // 96 354 38 49

 

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