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Radioterapia para objetivos en movimiento
El tejido normal a menudo queda atrapado en el fuego cruzado durante la radioterapia. El daño es causado por los rayos de radiación de alta energía que se utilizan para destruir el tejido tumoral, en particular cuando la respiración del paciente hace que el tumor se desplace.
Extraña pareja: Un dispositivo prototipo combina un generador de imágenes por resonancia magnética con un acelerador lineal, dos tecnologías que normalmente interfieren entre sí. Los cilindros azules uno frente al otro son los imanes de imágenes. El círculo de metal visible a la izquierda en la parte posterior es un escudo magnético y de radiación que protege la guía de ondas del acelerador.
Para rastrear mejor la posición de un tumor en tiempo real y ajustar la radiación en consecuencia, los investigadores de la Universidad de Alberta en Canadá han combinado un acelerador lineal con un generador de imágenes por resonancia magnética. Hoy en Anaheim, CA, en el reunión anual de la Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina, los investigadores presentarán evidencia de que un dispositivo que combina estas tecnologías puede rastrear e irradiar con precisión un objetivo en movimiento.
La radioterapia utiliza rayos X de alta energía de un acelerador lineal médico para dañar el tejido tumoral y tratar casi todos los tipos de cáncer. En los Estados Unidos, la mitad de todos los pacientes con cáncer reciben esta forma de tratamiento, que normalmente requiere de 10 a 15 sesiones que duran entre 15 y 30 minutos cada una. Para asegurarse de que todo el tumor esté irradiado, los médicos deben irradiar un margen de tejido sano a su alrededor, lo que provoca efectos secundarios que incluyen náuseas, dolor y daño al tejido de la piel. Entre sesiones, el tejido sano se regenera, pero el tumor no. Una forma de minimizar los efectos secundarios es reducir la dosis de radiación y aumentar el número de sesiones, a veces hasta 35.
Nos gustaría disminuir los márgenes y aumentar la dosis de radiación, para controlar mejor el tumor sin efectos secundarios, dice Gino Fallone , director de la división de física médica del departamento de oncología de la Universidad de Alberta.
Otro desafío lo plantea el movimiento del tumor durante el tratamiento. Los tumores en los pulmones y la próstata especialmente pueden moverse unos dos centímetros durante el tratamiento. La radioterapia actual afronta este desafío combinando la fuente de radiación con una tomografía computarizada (TC). Esto ayuda a los médicos a reducir el daño al tejido sano, pero las tomografías computarizadas no son muy buenas para mostrar el tejido blando del tumor y son demasiado lentas para rastrear el movimiento del tumor en tiempo real. El grupo de Fallone ha recurrido a la resonancia magnética (MRI), que proporciona imágenes nítidas de tejidos blandos como tumores, con la esperanza de mejorar.
Hasta ahora, no ha sido posible utilizar la resonancia magnética para guiar la radioterapia. Esto se debe a que las máquinas de resonancia magnética y los aceleradores lineales que suministran rayos X de alta energía para la radioterapia interfieren entre sí. La resonancia magnética utiliza un imán fuerte y pulsos de ondas de radiofrecuencia para excitar y leer una señal de los protones en las moléculas de agua dentro de los tejidos blandos del cuerpo. Los aceleradores lineales médicos también utilizan pulsos de radiofrecuencia, en su caso, para acelerar electrones a través de una guía de ondas hacia un objetivo metálico. Cuando los electrones golpean el objetivo, salen rayos X de alta energía por el otro lado; estas radiografías se dirigen luego al tejido tumoral. Si estas dos máquinas están en la misma habitación, el campo magnético de la resonancia magnética interfiere con la guía de ondas, lo que evita que los electrones se aceleren, y los pulsos de radiofrecuencia del acelerador lineal interfieren con el campo magnético del generador de imágenes, degradando la calidad de la imagen.
Para combinar las tecnologías, los investigadores de Alberta tuvieron que rediseñar ambos componentes. Toda la máquina está diseñada de manera diferente, dice Fallone. Se emplea un blindaje especial. Y en lugar de utilizar un campo magnético de alta intensidad generado por bobinas de cables superconductores, como en la resonancia magnética clínica, la máquina utiliza un imán permanente débil. El imán débil interfiere mucho menos con el acelerador y es más pequeño y menos costoso de operar. Este diciembre, el grupo de Fallone publicó los resultados de estudios de imágenes que demostraron que era posible generar imágenes de resonancia magnética mientras se ejecuta el acelerador lineal sin interferencias.
Sin embargo, el imán débil impone un desafío diferente: la calidad de la imagen es mucho menor. Entonces, los investigadores de la Universidad de Stanford están trabajando en métodos computacionales para obtener la información necesaria de estas imágenes de menor resolución. La resonancia magnética de diagnóstico requiere una calidad de imagen muy alta, pero para la radioterapia no es necesario ver el tumor con un detalle exquisito, dice Amit Sawant , instructor de oncología radioterápica en la Facultad de Medicina de Stanford. Puede permitirse perder la señal de [imagen] y aún así obtener suficiente información para saber cuándo se está moviendo el tumor. Lo que es importante ver durante la radioterapia, dice Fallone, son los bordes del tumor.
Fallone y Sawant presentarán los resultados iniciales de los estudios de seguimiento de imágenes realizados con el dispositivo combinado prototipo en la conferencia de Anaheim. El grupo de Sawant describirá un software de imágenes que permite que la máquina adquiera cinco imágenes de resonancia magnética bidimensionales por segundo, mucho más rápido que la resonancia magnética convencional. Los investigadores de Stanford aumentaron la velocidad de la imagen al disminuir el área de la imagen y utilizar una técnica llamada detección compresiva. Cuando se almacenan imágenes, aproximadamente el 90 por ciento de los datos se descartan; Al utilizar la detección por compresión, es posible adquirir solo el 10 por ciento más importante de los datos de la imagen en primer lugar.
Fallone presentará resultados que demuestran que dicha guía en tiempo real se puede utilizar para redirigir el haz de rayos X del dispositivo prototipo. Hasta ahora, solo la TC ha estado disponible para la guía de imágenes, dice Bhadrasain Vikram , jefe de la rama de oncología de radiación clínica del Programa de Investigación sobre Radiación del Instituto Nacional del Cáncer. Es emocionante que [MRI] esté disponible para comenzar a preguntarse si puede brindar información más precisa. Una mejor orientación para la radioterapia, dice Vikram, podría acelerar los tratamientos o incluso curar algunos cánceres que no puede curar hoy.
Pero antes de que el sistema pueda probarse en pacientes, los investigadores advierten que el proceso de adquisición de imágenes debe acelerarse aún más, para que sea posible crear imágenes en 3-D. El dispositivo también deberá probarse en animales. Fallone estima que faltan al menos cinco años para las pruebas en humanos.