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¿Por qué los ProtonEs son bEnEficiosos Para El tratamiEnto DEl cÁncEr?
La eficacia y el éxito de cualquier terapia oncológica será superior cuando consiga eliminar todas las células tumo- rales afectando lo mínimo posible a los tejidos sanos y órganos vitales, por tanto, en aquellos casos en los que el tumor está claramente definido, la cirugía o la radioterapia serán terapias más precisas. En el caso de la radioterapia, el equipo clínico responsable de su administración debe enfrentarse a diferentes dificultades, fundamentalmente, la definición precisa del volumen tumoral en relación a los órganos de riesgo susceptibles de ser irradiados, las características anatomopatológicas, radiobiológicas y geométricas del tumor, el control del movimiento del tu- mor y de las estructuras próximas, las heterogeneidades encontradas por el haz de tratamiento en su camino hacia el tumor, y la dosificación y fraccionamiento más adecuado para caso a tratar, por citar algunas (Depuydt, 2018). La radioterapia, es decir el uso de la radiación con fines tera- péuticos en el tratamiento del cáncer, comenzó a aplicarse a finales del siglo XIX, poco tiempo después del descubri- miento de los rayos X en 1895 (Röntgen) y la radiactividad en 1896 (Becquerel) y ha continuado mejorando desde entonces. En la actualidad los modernos equipos de radio- terapia convencional utilizan fotones con energías de hasta 12 MV procedentes de la radiación de frenado de elec- trones en aceleradores lineales (LINAC), y se emplean de manera rutinaria en el tratamiento contra el cáncer en la mayoría de los hospitales. La dosis integral típica estable- cida para el tratamiento de tumores suele estar alrededor de 60 Gy, administrada en sesiones de aproximadamente 2 Gy/día, aunque esta dosificación y planificación depende de la etiología del tumor, del tipo de radiación utilizada y de cada caso clínico concreto (Degiovanni, 2015). La principal característica física de los fotones es que son partículas sin carga y sin masa, por lo que depositan su energía (dosis) por ionización de los tejidos que atraviesan produciendo electrones secundarios mediante los diferen- tes mecanismos de interacción entre la radiación electro- magnética y la materia. La curva característica de deposi- ción de energía de los fotones alcanza un máximo a unos pocos centímetros en el interior de la piel, a partir del cual se produce una disminución en forma de exponencial decreciente, en función de la profundidad (Figura 2). Así pues, excepto en el caso de tumores superficiales, trata- dos habitualmente con electrones, es necesario emplear haces de fotones desde diferentes ángulos con el objetivo de alcanzar la dosis necesaria en el volumen tumoral, sin sobrepasar los límites de tolerancia de los tejidos sanos alrededor del tumor. Además, después de la zona tumoral, los fotones continúan depositando energía, luego tienen radiación, tanto de entrada como de salida, sobre tejidos sanos, que no es beneficiosa para el tratamiento, y que puede producir efectos perjudiciales a medio y largo plazo (Mondlane, 2017).
A diferencia de la radioterapia convencional con foto- nes, la radioterapia con protones permite un mayor con- trol de la dosis depositada en el tumor, gracias a la curva característica de transferencia de energía para partículas cargadas pesadas, denominada curva de Bragg, cuyo máximo se produce en la zona localizada al final de su re- corrido, conocido como pico de Bragg. Esto se debe fun- damentalmente a que los diferentes tipos de interacciones que experimentan los protones con la materia hacen que su transferencia lineal de energía (LET), energía deposita- da por unidad de longitud, sea inversamente proporcional a su velocidad al cuadrado, por lo que transmiten la mayo-
Colaboraciones
LOS NUEVOS CENTROS DE PROTONTERAPIA EN ESPAÑA
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Figura 2. Comparativa de dosis relativas con fotones y protones (Adaptado de Bioterra, 2019).
ría de su energía a los tejidos que les rodean justamente cuando están a punto de detenerse (Figura 2). Así pues, en teoría, es posible seleccionar la energía de los protones para que penetren una profundidad prefijada en el cuerpo humano, y depositen la mayoría de su energía justo en la zona donde se encuentra el volumen tumoral a tratar (Wil- son, 1946). El primero en apreciar las posibles ventajas que ofrecía el uso de los protones con fines terapéuticos fue el físico estadounidense Robert R. Wilson, quien recogió sus resultados en un visionario artículo titulado Radiological Use of Fast Protons, publicado en 1946. Para ello, Wilson estudió la curva de alcance de protones que se obtiene a partir de la fórmula empírica del poder másico de frenado en partículas pesadas, establecida en 1911 por Bohr, bajo supuestos clásicos, y revisada teniendo en cuenta los efec- tos cuánticos, tanto por Bethe en 1930 como por Bloch en 1933, por lo que dicha expresión suele denominarse habi- tualmente Fórmula de Bethe-Bloch.
Wilson (1914-2000), doctor en Física por Berkeley, y que había trabajado en el Proyecto Manhattan con ciclotrones para separar isótopos de uranio, fue el paradigma de físico preocupado por las aplicaciones de la tecnología nuclear en campos como la medicina y la ciencia. Entre sus logros destacados, además de ser el padre teórico de la proton- terapia, se incluyen la construcción del Centro Nacional de Aceleradores, Illinois (1967), el mítico Fermilab, así co- mo ser el impulsor principal para la ejecución del primer