Cuando los protones dan exactamente en el tumor

AN E S T E SI A R A DIOT E R API A
C
uando los protones dan e xactamente en el tumor
Las radio y quimioterapias tratan de detener el crecimiento de tumores. Con la protonterapia surge
una NUEVA FORMA DE RADIOTERAPIA que promete tener menos efectos secundarios. El Rinecker
Proton Therapy Center dispone de una de las instalaciones más modernas de este tipo.
Q
ué despacio se mueve! Esto piensa más de un paciente al ver cómo
se desplaza, milímetro a milímetro, el dispositivo de focalización en la sala
de radioterapia del Rinecker Proton Therapy Center (RPTC) en Múnich, Alemania. «Pero si mostramos a los pacientes
todo el sistema que hay detrás», comenta el Dr. Morten Eckermann, director de
Anestesiología de esta clínica privada,
«suelen quedar asombrados de la rapidez».
Hay que mover unas 150 toneladas: un dispositivo de unos once metros de diámetro,
desarrollado para combatir en tres dimensiones los tumores escondidos en el cuerpo sin causar mucho daño.
«Disponemos», destaca el director
médico, Prof. Dr. Manfred Herbst, «de
las instalaciones más modernas en todo
el mundo para detener el crecimiento de
tumores cancerígenos, o destrozarlos con
un haz de protones aplicando el sistema
llamado de dispersión activa». El especialista en Medicina Interna y Radioterapia
ya intentó aplicar esta tecnología en otro
hospital en los años 1990. Pero aún tuvieron que pasar varios años hasta que esta
innovación se impusiera. Fue el doctor
Hans Rinecker quien, como iniciador,
hizo realidad este primer centro de protonterapia de uso clínico en Europa.
En 3D contra el ADN
Con ello, los médicos disponen de un instrumento más para destruir la información genética (ADN) de un tumor y detener
la división celular, igual que la quimioterapia y la tradicional radioterapia con
rayos X: el crecimiento del tumor se detiene y las células irradiadas se desnaturali-
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zan. En el caso ideal, queda solo una especie de tejido cicatrizado que no supone
discapacidad funcional para el paciente.
La destrucción del ADN en el RPTC
se realiza mediante protones, componentes de carga positiva del núcleo de un átomo de hidrógeno. El físico Ernest Rutherford los descubrió en 1920. Los protones
representan la parte determinante de la
radiación cósmica y hoy en día se aceleran, por ejemplo, a una velocidad cercana a la de la luz con aceleradores de partículas para explorar la naturaleza de la
materia, entre otros.
Cómo la física sirve a la medicina
Los fundamentos de la protonterapia son
producto de la investigación nuclear que
vivió un impulso considerable, especialmente en EE.UU. con el desarrollo de la
bomba atómica en los años 1940. Como
ya Wilhelm Conrad Röntgen en 1895,
también los científicos de aquellos años
se vieron confrontados con «un novedoso
tipo de radiación» (véase también Revista Dräger 3; págs. 36 subsig.) cuyas ventajas y desventajas aún no podían prever.
Un físico estadounidense, Robert R. Wilson, fue el creador de uno de los primeros
pasos decisivos hacia la protonterapia de
hoy. En Los Álamos se construyeron por
primera vez aceleradores de partículas
(ciclotrones) que aceleraban los protones
a la velocidad a la que también penetraban en tejidos humanos.
En 1946, Wilson formuló sus propuestas con las que quería dar a conocer «a
médicos y biólogos algunas de las características y posibilidades de esta radiación».
Y estas son realmente excepcionales: >
Sala de intervenciones con dispositivo de focalización (gantry): una de cuatro salas idénticas en el Rinecker Proton Therapy Center.
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st r a h l e n t he r a pi e An ä s t he s ie
FOtOs: rptC MünChen
el primer centro de protonterapia de europa: el Rinecker Proton therapy Center de Múnich.
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FOTOs: RPTC MünChEn
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Izda.: la fuente de radiación, un ciclotrón superconductor. A su derecha, el conducto de salida de protones desaparece en la estructura compleja del sistema de transporte del haz. Dcha.: un paciente colocado en una camilla con los contornos del cuerpo. No debe moverse durante la intervención para que el haz incida directamente en el tumor.
> particularmente el llamado pico de Bragg
(véase recuadro, pág. 27) es contrario a la
intuición humana, pero convierte al haz
de protones en un instrumento especial
de la radioterapia. El aspecto decisivo es
el momento en que la radiación deposita
mayor energía durante su curso por el cuerpo. En el caso ideal, esta debería concentrarse en el tumor, de modo que el tejido
sano apenas reciba radiación no deseada.
Pero la radiación ionizante – como
los rayos X o protones – se comporta en el
cuerpo de un modo diferente al de un rayo
de luz en el aire cuya pérdida de energía
es proporcional al cuadrado de la distancia. Los rayos X depositan su dosis máxima directamente debajo de la piel. En su
curso por el tejido disminuyen constantemente, de forma parecida a los rayos de
luz. Por ello en su trayecto hasta el tumor
dañan las capas de tejido circundantes
más que el tumor en sí. «Esto», explica el
Prof. Herbst, «puede causar fuertes efectos
secundarios y requiere un gran número
de sesiones con dosis relativamente bajas,
para que el tejido sano se pueda regenerar entre las sesiones». A diferencia de los
rayos X, no obstante, el haz de protones
aumenta la emisión de energía hasta un
pico al final de su trayecto cuya longitud
en el tejido es determinada por su energía. Este pico actúa como un bisturí afilado justo en el punto donde debe actuar.
El procedimiento aplicado en Múnich
es incluso más sofisticado, dado que escanea el tumor en tres dimensiones con una
precisión de menos de un milímetro. «Con
este procedimiento de dispersión activa»,
explica el doctor Martin Hillbrand, físico
médico del centro, «escaneamos el tumor
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en cortes con este haz que se puede modular en intervalos de 250 microsegundos».
Actualmente, el campo escaneado en una
pasada es de 25 x 25 centímetros, pero el
área se ampliará en un futuro cercano.
Como el escaneado parece tridimensional, una pasada se puede imaginar como
una rodaja. Para el corte siguiente se
modifica la profundidad de penetración y
se adapta el área. De este modo se puede
reproducir el contorno tridimensional del
tumor mediante varias pasadas con gran
exactitud sin dañar demasiado el tejido
sano circundante.
Más pequeño que una gota de champán
Este haz se produce en un acelerador de
partículas superconductor que en el RPTC
ocupa cuatro plantas. El doctor Morten
Eckermann explica: «Del gas de hidrógeno extraemos protones que son acelerados
a un 60% de la velocidad de la luz, y transportados directamente a uno de los cinco
puestos de intervención a través de conductos al vacío. El volumen del gas que se
necesita para una terapia es más pequeño
que una gota de champán». El haz de protones tiene una energía máxima de 250
megaelectronvoltios [para comparar: una
fisión nuclear tiene una energía cinética
de unos 200 Mev]; y un módulo posterior
la reduce al valor para la profundidad de
penetración requerida en el plan terapéutico que puede ser de hasta 38 cm.
Cuatro de los puestos de intervención,
detrás de muros de hormigón de varios
metros de grosor, están equipados de tal
modo que el dispositivo llamado gantry
que contiene el cabezal de irradiación
(nozzle) se puede girar alrededor del
paciente en 360 grados. En las alas laterales del gantry hay pantallas radiológicas
digitales en las que se controla la posición
del paciente en su camilla. En la quinta
sala de intervención, el dispositivo de focalización está fijo, para cabeza y ojos. «Con
esta combinación de un ciclotrón y cinco salas», explica el doctor Eckermann,
«aprovechamos el rendimiento de la fuente de irradiación evitando prisas».
Como anestesiólogo es responsable, entre otros, de que no se desplacen
durante la irradiación los tumores focalizados en los órganos afectados por la
respiración. «Trabajamos en áreas milimétricas, y con la respiración algunos
órganos se pueden desplazar en hasta
1,5 centímetros». También la asistencia
anestésica de niños es parte de la labor de
su departamento. «Empleamos estaciones de anestesia Fabius Tiro de Dräger, no
sin comprobar antes su perfecto funcionamiento en las salas de intervenciones
con sus campos magnéticos producidos
por los imanes focalizadores y adicionales para el control del haz de protones»,
añade el doctor Eckermann que ha llevado a cabo más de 1,300 anestesias en los
primeros dos años desde la fundación del
RPTC, sin complicación alguna.
La planificación de la terapia se
realiza en estrecha cooperación entre
médicos y físicos. El primer paso son las
conversaciones con el paciente para inspirar confianza e informarle debidamente. La planificación de la terapia en sí
se realiza con la ayuda de una tomografía computarizada de alta resolución,
en algunos casos excepcionales se recu-
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R A DI OT E R A PI A
Tumor
Dosis de energía
1
ANE S T E S I A
PICO DE BRAGG
Rayos X
(acelerador lineal 15 MV)
Protones
190 MeV de energía
cinética = 25 cm de
profundidad de penetración
DIRECCIÓN DE IRRADIACIÓN
rre también a la resonancia magnética
(de 1,5 tesla). A veces es necesario realizar además una tomografía de emisión de positrones (PET, por sus siglas
en inglés) para asegurar una planificación diferenciada. Luego, el equipo de
radiólogos dispone de informes en representación tridimensional con una resolución impresionante para focalizar el
haz de protones.
GRAFICO : PICFOUR; FUENTE: RPTC
Menos efectos
secundarios
La radioterapia se lleva a cabo en un promedio de 18 sesiones, según la indicación.
«Para ello, el paciente», explica el Prof.
Herbst, «tiene que reservar generalmente poco más de media hora, incluida la
fase de preparación, mientras que para la
terapia en sí, absolutamente indolora, se
necesitan solo 60 segundos». En comparación con la terapia de rayos X, el número de sesiones se reduce a la mitad. Además, casi siempre se logra evitar efectos
secundarios, como diarrea severa, náuseas y vómitos así como la reducción de la
producción de saliva o la falta de apetito.
Los pacientes incluso pueden trabajar
entre las sesiones de terapia y, por regla
general, se puede prescindir de una fase
de rehabilitación.
A pesar de sus ventajas, la protonterapia en Europa –a diferencia de EE.UU.–
aún se encuentra en su fase inicial. La
terapia es tres veces más costosa que la
radioterapia con rayos X. «Pero esto es
una perspectiva muy simplista», argumenta el Prof. Herbst, «que no tiene en
cuenta muchos factores como los efectos
secundarios, la esperanza de vida y los
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Profundidad de penetración (cm)
Desarrollo de la dosis local al penetrar los protones en el cuerpo. El esquema
muestra que, a diferencia de los rayos X, los protones irradian su dosis máxima
al final del trayecto del protón.
Pico de Bragg: en el punto exacto
La radioterapia se basa en el efecto ionizante de la radiación energética: durante su
trayecto por el tejido, las partículas con carga, como protones, depositan su energía a lo
largo del recorrido. Esta energía separara electrones de las moléculas del tejido que, de
este modo, se convierten en iones. Estos dañan, a su vez, el ADN de las células. Si la
energía de los protones disminuye, aumenta simultáneamente la tasa de deposición
de energía por unidad del trayecto. Este efecto de freno aumenta particularmente al final
y se produce de forma casi exponencial como pico de Bragg. Para que este pico sea
los más agudo posible, el haz de protones tiene que estar focalizado con extrema exactitud, y seguir estándolo al traspasar el tejido. El pico de Bragg fue descubierto en
1903 por el físico británico Willy Henry Bragg, que en 1915 recibió –junto con su hijo
Lawrence– el nobel de Física por sus investigaciones en el campo de los rayos X.
daños consecutivos». Este último aspecto es particularmente problemático en
el caso de niños, ya que los rayos X también pueden dañar irreversiblemente los
órganos sanos que aún están en fase de
crecimiento. Para determinados tumores en el cerebro o los ojos, la forma de
bisturí que tiene el haz es una ventaja
con la que se puede reducir el riesgo de
dañar funciones centrales importantes
del cuerpo.
El Centro de Terapia ya atrae, actualmente, un gran número de pacientes de
toda Europa. Además, con la mayor lon-
gevidad y, por lo que parece, también
con el mayor bienestar aumenta el riesgo de enfermar de cáncer. Estas tendencias darán un nuevo impulso a las
estrategias de lucha contra el cáncer.
Por razones de física, los haces de protones podrían adquirir un papel más
importante también en Europa. El centro de Múnich ya se beneficia hoy en día
de llevar una gran ventaja: «De la fase
de planificación hasta poder tratar los
primeros pacientes hay unos cuatro
o cinco años», resume el Prof. Herbst
sus experiencias.
Nils Schiffhauer
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