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Terapia del protón: Los fundamentos
¿Qué es la radioterapia?
La radioterapia utiliza radiografías de alta energía para dañar la ADN de las células, de tal modo matando a las células de
cáncer, o por lo menos parando su reproducción. La radiación también daña las células normales, pero como las células
normales están creciendo más lentamente, pueden mejor reparar este daño de la radiación que las células de cáncer. Para
poder darle tiempo a las células normales repararse y reducir los efectos secundarios de un paciente, la radioterapia se da
típicamente en dosis diarias pequeñas, cinco días a la semana, sobre un período de 5-7 semanas. Se estima que más del
50% de pacientes con cáncer recibirán la radiación en un cierto punto durante su tratamiento.
¿Cómo se da la radioterapia?
La radioterapia se considera ser una terapia "local", significando que se trata un área localizado específico del cuerpo. Esto
está en contraste con la terapia sistémica, tal como la quimioterapia, que viaja a través del cuerpo. Hay dos tipos principales
de radioterapia: radioterapia externa, donde un haz (una viga) de radiación se dirige fuera del cuerpo, y radioterapia interna,
también llamada braquiterapia o terapia de implante, donde una fuente de radiactividad se instala quirúrgicamente dentro del
cuerpo cerca del tumor.
La radiación externa se puede también llamar terapia de radiografía, terapia de cobalto, terapia de protones, o radioterapia de
;intensidad modulada (IMRT, por sus siglas en ingles). Este tipo de radiación se administra usando una máquina. (Aprenda
más sobre pasos implicados en la radioterapia). El tratamiento se puede dar una vez o dos veces al día, dependiendo del
protocolo de tratamiento que es utilizado. Los tratamientos se dan 5 días a la semana por varias semanas, dependiendo de la
dosis final total de la radiación que se planea dar. Dan a los pacientes un tiempo libre de tratamiento durante el fin de semana
para darle a las células normales un cierto tiempo para curarse, y así reducir los efectos secundarios. Una persona que recibe
radioterapia externa no está radiactiva ni pone en peligro a la gente alrededor de ella.
La radioterapia interna instala la fuente de rayos de gran energía dentro del cuerpo, tan cerca como sea posible a las células
de cáncer. Esto se puede hacer implantando "semillas" (pedazos pequeños de una sustancia radiactiva) o usando un depósito
implantado, en el cual se inyecta una sustancia radiactiva líquida. Esto entrega radiación muy intensa a un área pequeña del
cuerpo y limita la dosis al tejido fino normal. La radioterapia interna permite que el doctor dé una dosis total de radiación más
alta en un tiempo más corto que posible con tratamientos externos. Las sustancias radiactivas usadas (también llamadas las
"fuentes de radiación") incluyen típicamente el radio, el cesio, el yodo, y el fósforo. Dependiendo de la sustancia, el implante
puede ser temporal o permanente, aunque el efecto se termina en un cierto plazo de tiempo en todos los casos. Dependiendo
del tipo de fuente de radiación, pacientes con implantes de radiación pueden necesitar ser aislados de visitantes por un
período de tiempo, para no exponer a otros a la radiactividad.
¿Qué es la terapia de protones y cómo es de diferente?
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La radioterapia dada por un acelerador linear, incluyendo la radiación conformal 3D e IMRT (radioterapia de intensidad
modulada), utiliza radiografías como la forma de radiación. Las radiografías son una forma de radiación de fotones y utilizan
rayos de gran energía integrados por fotones (o "paquetes de energía") para interrumpir las células de cáncer. La radiación de
partículas es otro tipo de radiación, que utiliza partículas subatómicas, incluyendo electrones, neutrones y protones para
generar un "haz de partícula" que mata a las células de cáncer. La terapia de protones es un tipo de terapia de partícula.
La diferencia principal entre los protones y las radiografías es las características físicas de los haces de protones sí mismos.
Los protones son partículas grandes con una carga positiva que penetran la materia (en este caso, el tejido fino) a una
profundidad limitada, basada en la energía del haz, y depositan la mayor parte de su energía en el extremo del haz. Las
radiografías son ondas electromagnéticas que no tienen ninguna masa o carga y pueden penetrar totalmente a través del
tejido fino mientras que pierden una cierta energía a lo largo del camino. Alternadamente, las radiografías entran dentro del
paciente en un lado del cuerpo y viajan directamente a través del cuerpo, saliendo hacia fuera del otro lado, con la dosis de la
radiación disminuyendo gradualmente mientras que viaja a través de los tejidos finos. Para disminuir la cantidad de tejido fino
sano que recibe la radiación, el haz se da de varios diversos ángulos, permitiendo que la dosis se acumule en el blanco
previsto, pero sea mucho menos a los tejidos finos sanos que le rodean. Este cuadro colorido demuestra un plan de
tratamiento de IMRT para un tumor de la próstata, que utiliza 6 haces para conseguir la dosis máxima (en rojo) a la próstata,
mientras que da dosis más pequeñas (verde y azul, que es la dosis más baja) a los tejidos finos circundantes.
El haz de protones puede entrar en el cuerpo en una dosis de radiación bastante baja y aumentar en los últimos 3mm del haz
a la dosis requerida para el tratamiento. Además, el haz entonces para, dando por resultado virtualmente ninguna radiación al
tejido fino más allá del área del blanco o - ninguna "dosis de salida" como ella se llama. La capacidad de la dosis de protones
de aumentar en un área especificado se llama el pico de Bragg. La profundidad del pico de Bragg en el tejido fino es
dependiente de la energía del haz; cuanta más alta es la energía, cuanto más profundo es el pico de Bragg y por lo tanto, más
profunda es la dosis. Esto permite que el equipo de radiación calcule la energía requerida para colocar la dosis en la
profundidad del cáncer y para ahorrar los tejidos finos sanos que le rodean.
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Esta capacidad de ahorrar el tejido fino sano es la diferencia principal entre las radiografías y los protones. La investigación ha
demostrado que el efecto biológico, o el daño a los tejidos finos expuestos, es esencialmente igual para ambas terapias. Esto
significa que las terapias destruirán las células del tumor de manera semejante, pero los protones deben dar lugar a menos
toxicidad a los tejidos finos sanos. Este cuadro demuestra un plan del tratamiento de un tumor de la próstata con la terapia de
protones, usando haces a partir de 2 ángulos. El área roja es la dosis más alta del tratamiento (alrededor de la próstata),
seguido por el amarillo, el verde y azul que son de dosis más baja.
El pico de Bragg es justo eso, un pico, o punto, de energía que puede cubrir solamente algunos milímetros del tejido fino. La
mayoría de los tumores no serían confinados a este pico, así que una rueda especial, llamada un modulador, se utiliza para
separar el pico a la anchura del blanco. Este diagrama demuestra las dosis alcanzadas por varios métodos de radiación.
Usted puede ver los protones (línea anaranjada) representando el pico de Bragg, con la dosis cayendo después del pico. La
línea azul representa la extensión del haz de protones (SOBP, por sus siglas en ingles). Usted puede ver cómo la dosis "se
moldea" alrededor del tumor y cómo la dosis cae directamente después del blanco, ahorrando los tejidos finos más allá de el.
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Ejemplos de varias diversas dosis relativas con respecto a la profundidad de una variedad de energías de fotones, de
protones y de iconos de carbón
Los cuadros abajo son un ejemplo de usar terapia de protones para tratar un tumor de la médula espinal pediátrico. La
primera imagen abajo es un plan de tratamiento usando radiografías, la segunda imagen es utilizando terapia de protones y el
último es una comparación de lado a lado, mirando a través del cuerpo de la cabeza a los pies. Los colores representan la
dosis de la radiación a ese tejido fino, con la púrpura siendo la más intensa y verde el menos intenso.
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La historia de la terapia de protones
La terapia de protones se ha utilizado por bastante tiempo. Los establecimientos de ciclotrón que produjeron haces de
protones existieron previamente para la investigación de la física, pero en 1946, Robert Wilson primero los propuso se
utilizaran para el tratamiento del cáncer. Él reconoció la importancia de la deposición de energía altamente localizada como
manera de aumentar la dosis al tumor, mientras que reducía al mínimo la dosis a los tejidos finos normales. Dos años más
adelante, los investigadores en el Laboratorio de Lorenzo Berkeley (LBL, por sus siglas en ingles) condujeron estudios
extensos en protones y confirmaron las predicciones hechas por Wilson. Los primeros tratamientos en seres humanos
consistieron en radiación para destruir la glándula pituitaria en pacientes con el cáncer del seno metastásico sensible a las
hormonas. Este tratamiento paró con éxito la glándula pituitaria de hacer hormonas que estimulaban las células de cáncer a
crecer. En los años 50, los tratamientos fueron duplicados con eficacia en pacientes en una facilidad en Uppsala, Suecia.
Esto condujo al Establecimiento de Ciclotrón de Harvard usando los protones para los tratamientos médicos. Comenzaron el
tratamiento de la glándula pituitaria y desarrollaron técnicas especializadas para tratar otras condiciones tales como
malformaciones de arteriovenas (AVM). Durante los años 60, estas instalaciones trabajaron para ampliar los tratamientos de
protones para incluir melanomas coroidales, condrosarcomas, cordomas, y varios cánceres situados en el cerebro. Sin
embargo, este trabajo temprano fue limitado debido a la inhabilidad de realizar proyecciones de imagen tridimensional y la
confianza en el tratamiento en instalaciones dedicadas sobre todo a la investigación de la física.
El desarrollo del explorador de CT en los años 70 permitió el tratamiento de casi cualquier sitio en el cuerpo. El desarrollo
subsecuente de la exploración de MRI, de SPECT, y de PET han mejorado más aun la capacidad de definir el blanco,
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permitiendo incluso otras ventajas a la terapia de protones.
En los años 80 se comenzó el diseño y construcción del primer establecimiento de protones clínico dedicado en el Centro
Médico de la Universidad de Loma Linda en California, que ha tratado sobre 12,000 pacientes con terapia de protones.
Crearon al Grupo Cooperativo de la Terapia de Protones (PTCOG, por sus siglas en ingles) también durante los años 80 para
que los científicos intercambiaran ideas sobre el desarrollo de la terapia de protones. Este grupo continúa reuniéndose sobre
una base regular para presentar la investigación clínica y básica de la ciencia de la terapia de protones a la comunidad
internacional.
Sobre 55,000 pacientes ahora se han tratado con terapia de protones por todo el mundo. Hay 5 establecimientos funcionales
en los Estados Unidos con varios establecimientos actualmente bajo construcción o en etapas de planeamiento. Muchos
expertos discuten que sin estudios clínicos, la terapia no será demostrada ser superior a la terapia de radiografía. Las
instalaciones nuevas están haciendo los estudios clínicos una prioridad y ayudarán a determinar qué cánceres son tratados lo
más mejor posible por los protones.
¿Por qué no hay más centros?
Hay dos problemas que limitan el desarrollo de estos centros: tamaño y costo. Cada facilidad tiene un ciclotrón que produce el
haz, que pesa 200 toneladas. Del ciclotrón, el haz pasa a lo largo de una línea de haz, que puede ser 100 yardas de largo.
Esta línea de haz alcanza todos los pórticos, donde se tratan a los pacientes. El pórtico sí mismo es 3 pisos de alto, con el
paciente entrando en el cuarto de tratamiento en el segundo piso. El establecimiento en la Universidad de Pennsylvania tiene
4 pórticos, un cuarto dedicado al haz, y un cuarto de investigación, así que usted puede comenzar a imaginar el alcance y el
tamaño de tal proyecto. Muchos establecimientos necesitan localizar el centro de protones muchas millas lejos del hospital
principal debido al espacio que se requiere. Somos afortunados en Penn que pudimos adquirir el espacio para tener la
facilidad en el campus. Entonces hay el costo, que puede ser ascendente de cientos millones de dólares. Esto es obviamente
un factor limitador para el desarrollo del establecimiento. Los fabricantes han propuesto instalaciones de un sitio más
pequeño, de un solo cuarto que seria menos costoso y requiere menos espacio, pero esto todavía está en etapas de
planeamiento.
Así pues, usted puede ver, que la terapia de protones se ha utilizado por muchos años en tratar a los pacientes. Con el
desarrollo de centros nuevos, los estudios clínicos serán críticos para determinar qué enfermedades ganan ventaja en respeto
a la sobrevivencia, a la toxicidad (aguda y a plazo largo) y a la calidad de vida. El vídeo abajo fue producido por IBA, un
fabricante de los sistemas de protones. Proporciona un vistazo a algo de la tecnología y de las opiniones de algunos de los
médicos implicados en usar esta terapia.
Si usted quiere aprender más sobre la terapia de protones y algo de la tecnología usada para entregar los haces, lea el
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artículo "Detrás de las Escenas" y Módulos de educación sobre los protones de OncoLink.
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