Tecnología de aceleradores por partículas del CERN ahora para tratar tumores cerebrales
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Los investigadores alemanes utilizan ahora un detector de partículas diseñado inicialmente por físicos del CERN para mejorar la precisión y seguridad de los tratamientos de tumores cerebrales, pasando de los colosales aceleradores de partículas de 26 km a los quirófanos para operaciones cerebrales.
La eliminación de los tumores en la región de la cabeza y el cuello puede parecer sencilla: administrar las sustancias químicas adecuadas o administrar una radiación suficientemente potente. Sin embargo, el reto consiste en erradicar las células cancerosas preservando al mismo tiempo el bienestar del paciente.
Tratamiento de tumores mediante haces de iones
Uno de los métodos más eficaces para tratar este tipo de tumores consiste en utilizar haces de iones. Al acelerar las partículas cargadas a velocidades que alcanzan las tres cuartas partes de la velocidad de la luz, pueden penetrar en el tejido vivo hasta un palmo de profundidad. Para salvaguardar las células sanas, el enfoque convencional implica mover el proyector de iones a lo largo de una trayectoria curva con el tumor situado en el punto focal. De este modo, el tumor recibe un bombardeo continuo y se minimiza la exposición del tejido sano.
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Aunque el método convencional es eficaz, no es perfecto, sobre todo en los casos de tumores cerebrales. Existe el riesgo de exponer las células sanas cercanas a la radiación secundaria del haz con iones, lo que puede provocar pérdida de memoria, daños en el nervio óptico y otras complicaciones.
Para mitigar este riesgo, se emplea la tomografía computarizada (TC) para localizar con gran precisión el tumor y planificar el tratamiento. Sin embargo, las exploraciones preoperatorias pueden ser imprecisas debido al movimiento del cerebro dentro del cráneo.
Tecnología de imagen para aumentar la precisión del tratamiento
Para solucionar este problema, investigadores del Centro Nacional Alemán de Enfermedades Tumorales (NCT), el Centro Alemán de Investigación Oncológica (DKFZ) y el Centro de Terapia por Haz de Iones de Heidelberg (HIT) del Hospital Universitario de Heidelberg han empleado un nuevo dispositivo de obtención de imágenes desarrollado por la empresa checa ADVACAM. Este dispositivo incorpora la tecnología del detector de píxeles Timepix3, desarrollada originalmente en el CERN.
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Concebido para funcionar tanto con detectores semiconductores como con detectores gaseosos, el Timepix3 es un circuito integrado versátil capaz de procesar datos de detección dispersos y proporcionar resultados de alta resolución con rapidez. De este modo, ADVACAM puede utilizar la radiación secundaria del haz de iones para actualizar los mapas de tejidos, empleando la radiación como señal de seguimiento.
” “Nuestras cámaras pueden captar cada partícula cargada emitida por el cuerpo del paciente”, explica Lukáš Marek, de ADVACAM. “Esparecido a observar la dispersión de las bolas de billar tras un tiro. Si la trayectoria de la bola coincide con la imagen del TAC, confirmamos la precisión de la puntería. De lo contrario, indica una desviación del “mapa”, lo que plantea la necesidad de reevaluar el tratamiento.”
Mayor precisión en la orientación del tumor y menor exposición del paciente a la radiación
Su objetivo es perfeccionar la orientación del tumor minimizando al mismo tiempo la exposición involuntaria del paciente a la radiación mediante la administración de niveles elevados de radiación de forma precisa en el tumor.
En la actualidad, el detector requiere la interrupción del tratamiento para volver a planificarlo. Sin embargo, las fases futuras del programa permitirán realizar correcciones de la trayectoria del haz en tiempo real.
“Cuando iniciamos el desarrollo de detectores de píxeles para el LHC, nuestro principal objetivo era detectar y obtener imágenes de cada interacción de partículas, ayudando a los físicos a desentrañar los misterios de la Naturaleza a altas energías“, señaló Michael Campbell, portavoz de Medipix Collaborations.
“Los detectores Timepix, desarrollados por las colaboraciones multidisciplinares Medipix Collaborations, pretenden extender esta tecnología a nuevos ámbitos. Esta aplicación ejemplifica el potencial imprevisto de la tecnología“.
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