Radioterapia centrada en VHEE
Radioterapia centrada en VHEE. (a) haz VHEE enfocado. Diagrama esquemático (b), que muestra un haz de electrones enfocado en un fantasma de agua por una lente magnética ideal. El diámetro del haz en la lente se fija en 20 cm. Se estudian diferentes configuraciones de enfoque variando la posición y la distancia focal de la lente, mientras se mantiene fija la posición de enfoque, a la profundidad de referencia (15 cm). Las posiciones de la lente y el haz también se pueden cambiar para escanear el elemento volumétrico individual en un volumen arbitrario.

En una investigación dirigida por la Universidad de Strathclyde (Glasgow, Escocia), han ideado una técnica de radioterapia que “pinta” los tumores apuntándolos con precisión y evitando el tejido sano. Los investigadores utilizaron una lente magnética para enfocar un haz de electrones de muy alta energía electrónica (VHEE) en una zona de unos pocos milímetros. Concentrar la radiación en un pequeño volumen de dosis alta permite escanear rápidamente a través de un tumor, mientras se controla su intensidad.

Esta tecnología se propone como una alternativa a otras formas de radioterapia, con las que se puede correr el riesgo de que el tejido no tumoral quede sobreexpuesto a la radiación. Los investigadores están planeando avanzar en estas conclusiones, con el uso de un dispositivo especialmente diseñado.

El estudio se llevó a cabo en las instalaciones del CERN Linear Electron Accelerator for Research (CLEAR) y contó con la participación de investigadores del CERN, la Universidad de Oxford, el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido, el Instituto John Adams de Ciencias del Acelerador, la Universidad de Napoli Federico II, la Universidad de Oslo y del Centro de Investigaciones Nucleares de Saclay en Francia. Ha sido publicado en Nature Communications Physics.

Una modalidad alternativa de radioterapia a los fotones de megavoltaje

El profesor Dino Jaroszynski, del Departamento de Física de Strathclyde, dirigió el estudio. Según él, “alrededor del 40% de los cánceres se trata con radioterapia de haz externo. La forma de radiación más comúnmente utilizada son los fotones de rayos X de alta energía, en los que varios haces de rayos X con forma de interceptación de diversas intensidades irradian un tumor, mientras se evita el tejido crítico adyacente o radiosensible“.

Los haces de partículas, especialmente las partículas más pesadas como los protones o los iones, pueden mejorar a los fotones en esta labor; las partículas más pesadas depositan su dosis de radiación sólo hasta una profundidad finita, más allá de la cual la que traspasa es muy pequeña. Este rango limitado, definido por la posición de lo que se conoce como el ‘pico de Bragg’, protege muy eficazmente los tejidos sensibles. Sin embargo, los aceleradores de partículas pesados son muy caros y grandes, lo que significa que los institutos de salud sólo pueden permitirse un número limitado de ellos“.

Uno de los desafíos de la radioterapia es apuntar precisamente al tumor para asegurar que todas las células cancerosas mueran, mientras que las sanas se conservan, pero a un costo razonable. Nuestro artículo presenta una demostración experimental de concentración de dosis de radiación en un volumen muy pequeño para permitir el ‘pintado’ de un tumor con radiación, para asegurar que muera mientras se salva el tejido sano“.

La precisión es esencial para preservar el tejido sano

Los haces de electrones de muy alta energía (VHEE) se han propuesto como una modalidad de radioterapia alternativa a los fotones de megavoltaje; penetran profundamente pero pueden sobreexponerse al tejido sano. Esto se puede superar en gran medida enfocando el haz de VHEE en una ubicación pequeña. Los haces de radiación enfocados podrían usarse para apuntar con precisión a tumores o regiones de un tumor que carecen de oxígeno, lo que mejoraría la eficacia de la radioterapia.

La investigación allana el camino para el uso de nuevos aceleradores de plasma láser, que se están desarrollando en las instalaciones de SCAPA (Centro escocés para la aplicación de aceleradores basados en plasma) en Strathclyde. Se ha construido una línea de haces para aplicaciones médicas especialmente diseñada en SCAPA para impulsar estas investigaciones a la siguiente etapa.

Fuente: Nature Communications Physics.

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