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Terapia de protones

En medicina, la terapia de protones , o radioterapia de protones , es un tipo de terapia con partículas que utiliza un haz de protones para irradiar tejido enfermo , con mayor frecuencia para tratar el cáncer . La principal ventaja de la terapia de protones sobre otros tipos de radioterapia de haz externo es que la dosis de protones se deposita en un rango estrecho de profundidad; por lo tanto, en una dosis mínima de entrada, salida o radiación dispersa a los tejidos sanos cercanos.

Al evaluar si se debe tratar un tumor con terapia de fotones o de protones, los médicos pueden elegir la terapia de protones si es importante administrar una dosis de radiación más alta a los tejidos objetivo y al mismo tiempo disminuir significativamente la radiación a los órganos cercanos en riesgo. [1] La política modelo de la Sociedad Estadounidense de Oncología Radioterápica para la terapia con haz de protones dice que la terapia con protones se considera razonable si preservar el tejido normal circundante "no se puede lograr adecuadamente con radioterapia basada en fotones" y puede beneficiar al paciente. [2] Al igual que la radioterapia de fotones, la terapia de protones se utiliza a menudo junto con la cirugía y/o la quimioterapia para tratar el cáncer de forma más eficaz.

Descripción

En un plan de tratamiento típico para la terapia de protones, el pico de Bragg extendido (SOBP, línea azul discontinua) muestra cómo se distribuye la radiación. El SOBP es la suma de varios picos de Bragg individuales (líneas delgadas azules) a profundidades escalonadas. Tenga en cuenta que la gran mayoría de la radiación de protones se envía al tumor, no a la piel ni a los tejidos superficiales delante del tumor ni a los tejidos profundos detrás del tumor. La línea roja muestra el gráfico de dosis de profundidad de un haz de rayos X (terapia de fotones o radioterapia convencional) para comparar. El área rosada representa dosis adicionales de radioterapia con rayos X delante y detrás del tumor, que pueden dañar los tejidos normales y causar cánceres secundarios, especialmente de piel. [3]

La terapia de protones es un tipo de radioterapia de haz externo que utiliza radiación ionizante . En la terapia de protones, el personal médico utiliza un acelerador de partículas para apuntar a un tumor con un haz de protones. [4] [5] Estas partículas cargadas dañan el ADN de las células y, en última instancia, las matan al detener su reproducción y eliminar así el tumor. Las células cancerosas son particularmente vulnerables a los ataques al ADN debido a su alta tasa de división y su capacidad limitada para reparar el daño del ADN. Algunos cánceres con defectos específicos en la reparación del ADN pueden ser más sensibles a la radiación de protones. [6]

La terapia de protones permite a los médicos administrar un haz altamente conformal, es decir, administrar radiación que se adapta a la forma y profundidad del tumor y respeta gran parte del tejido normal circundante. [7] Por ejemplo, al comparar la terapia de protones con los tipos más avanzados de terapia de fotones (radioterapia de intensidad modulada ( IMRT ) y terapia de arco volumétrico modulado (VMAT), la terapia de protones puede administrar dosis de radiación similares o más altas al tumor con un 50 %-60% menos dosis de radiación corporal total. [8] [1]

Los protones pueden enfocar la entrega de energía para adaptarse a la forma del tumor, entregando sólo dosis bajas de radiación al tejido circundante. Como resultado, el paciente tiene menos efectos secundarios. Todos los protones de una energía determinada tienen un rango de penetración determinado ; muy pocos protones penetran más allá de esa distancia. [9] Además, la dosis administrada al tejido se maximiza sólo en los últimos milímetros del rango de la partícula; este máximo se llama pico de Bragg extendido , a menudo llamado SOBP (ver imagen). [10]

Para tratar tumores a mayor profundidad, se necesita un haz con mayor energía, generalmente expresada en MeV (mega electrón voltios ). Los aceleradores utilizados para la terapia de protones suelen producir protones con energías de 70 a 250 MeV . El ajuste de la energía de los protones durante el tratamiento maximiza el daño celular dentro del tumor. El tejido más cercano a la superficie del cuerpo que el tumor recibe menos radiación y, por lo tanto, se daña menos. Los tejidos más profundos del cuerpo reciben muy pocos protones, por lo que la dosis se vuelve inmensamente pequeña. [9]

En la mayoría de los tratamientos, se aplican protones de diferentes energías con picos de Bragg a diferentes profundidades para tratar todo el tumor. Estos picos de Bragg se muestran como finas líneas azules en la figura de esta sección. Es importante comprender que, mientras que los tejidos detrás (o más profundos) del tumor casi no reciben radiación, los tejidos delante (menos profundos) del tumor reciben una dosis de radiación basada en la SOBP.

Equipo

La mayoría de los sistemas de terapia de protones instalados utilizan ciclotrones isócronos . [11] [12] Los ciclotrones se consideran fáciles de operar, confiables y pueden hacerse compactos, especialmente con el uso de imanes superconductores . [13] También se pueden utilizar sincrotrones , con la ventaja de una producción más fácil a diferentes energías. [14] Los aceleradores lineales , tal como se utilizan para la radioterapia con fotones, se están volviendo disponibles comercialmente a medida que se resuelven las limitaciones de tamaño y costo. [15] Los sistemas de protones modernos incorporan imágenes de alta calidad para la evaluación diaria de los contornos de los tumores, software de planificación de tratamientos que ilustra las distribuciones de dosis en 3D y varias configuraciones del sistema, por ejemplo, múltiples salas de tratamiento conectadas a un acelerador. En parte debido a estos avances tecnológicos y en parte a la cantidad cada vez mayor de datos clínicos con protones, el número de hospitales que ofrecen terapia con protones sigue creciendo.

Terapia FLASH

La radioterapia FLASH es una técnica en desarrollo para tratamientos con fotones y protones, que utiliza tasas de dosis muy altas (que requieren grandes corrientes de haz). Si se aplica clínicamente, podría acortar el tiempo de tratamiento a solo de una a tres sesiones de 1 segundo y reducir aún más los efectos secundarios. [16] [17] [18] [19]

Historia

La primera sugerencia de que los protones energéticos podrían ser un tratamiento eficaz la hizo Robert R. Wilson en un artículo publicado en 1946 [20] mientras participaba en el diseño del Laboratorio de Ciclotrones de Harvard (HCL). [21] Los primeros tratamientos se realizaron con aceleradores de partículas construidos para la investigación física, en particular el Laboratorio de Radiación de Berkeley en 1954 y en Uppsala , Suecia, en 1957. En 1961, se inició una colaboración entre HCL y el Hospital General de Massachusetts (MGH) para llevar a cabo la terapia de protones. Durante los siguientes 41 años, este programa perfeccionó y amplió estas técnicas mientras trataba a 9.116 pacientes [22] antes de que se cerrara el ciclotrón en 2002. En la URSS , se obtuvo un haz de protones terapéutico con energías de hasta 200 MeV en el sincrociclotrón de JINR en Dubna en 1967. El centro ITEP en Moscú , Rusia , que comenzó a tratar pacientes en 1969, es el centro de protones más antiguo que aún está en funcionamiento. El Instituto Paul Scherrer de Suiza fue el primer centro de protones del mundo para el tratamiento de tumores oculares desde 1984. Además, en 1996 inventaron el escaneo con haz de lápiz, que hoy es la forma más moderna de terapia de protones. [23]

El primer centro hospitalario de terapia de protones del mundo fue un centro de ciclotrón de baja energía para tumores oculares en el Centro de Oncología de Clatterbridge en el Reino Unido, inaugurado en 1989, [24] seguido en 1990 en el Centro Médico de la Universidad de Loma Linda (LLUMC) en Loma Linda. , California . Posteriormente, el Centro de Terapia de Protones del Noreste del Hospital General de Massachusetts entró en funcionamiento y el programa de tratamiento HCL se transfirió a él en 2001 y 2002. A principios de 2023, había 41 centros de terapia de protones en los Estados Unidos [25] y un total de 89 en todo el mundo. [26] A partir de 2020, seis fabricantes fabrican sistemas de terapia de protones: Hitachi , Ion Beam Applications , Mevion Medical Systems, ProNova Solutions, ProTom International y Varian Medical Systems .

Tipos

La forma más nueva de terapia de protones, la exploración con haz de lápiz, administra la terapia barriendo un haz de protones lateralmente sobre el objetivo para que proporcione la dosis requerida mientras se ajusta estrechamente a la forma del tumor objetivo. Antes de utilizar la exploración con haz de lápiz, los oncólogos utilizaban un método de dispersión para dirigir un haz amplio hacia el tumor. [27]

Entrega de haz de dispersión pasiva

Los primeros sistemas de administración de protones disponibles comercialmente utilizaron un proceso de dispersión, o dispersión pasiva, para administrar la terapia. Con la terapia de dispersión de protones, el haz de protones se extiende mediante dispositivos de dispersión y luego se le da forma colocando elementos como colimadores y compensadores en el camino de los protones. Los colimadores se fabricaron a medida del paciente con fresadoras. [28] La dispersión pasiva proporciona una dosis homogénea a lo largo del volumen objetivo. Por lo tanto, la dispersión pasiva proporciona un control más limitado sobre las distribuciones de dosis próximas al objetivo. Con el tiempo, muchos sistemas de terapia de dispersión se han actualizado para ofrecer escaneo con haz de lápiz. Debido a que la terapia de dispersión fue el primer tipo de terapia de protones disponible, la mayoría de los datos clínicos disponibles sobre la terapia de protones, especialmente los datos a largo plazo a partir de 2020, se adquirieron mediante tecnología de dispersión.

Entrega del haz de escaneo con haz de lápiz

Un método de administración más nuevo y flexible es el escaneo con haz de lápiz, que utiliza un haz que se desplaza lateralmente sobre el objetivo para administrar la dosis necesaria mientras se adapta estrechamente a la forma del tumor. Esta entrega conforme se logra dando forma a la dosis mediante el escaneo magnético de haces delgados de protones sin necesidad de aperturas ni compensadores. Se envían múltiples haces desde diferentes direcciones y los imanes en la boquilla de tratamiento dirigen el haz de protones para adaptarlo a la capa de volumen objetivo a medida que la dosis se pinta capa por capa. Este tipo de administración de escaneo proporciona mayor flexibilidad y control, permitiendo que la dosis de protones se ajuste con mayor precisión a la forma del tumor. [28]

La entrega de protones mediante escaneo con haz de lápiz, en uso desde 1996 en el Instituto Paul Scherrer , [28] permite el tipo más preciso de entrega de protones: la terapia de protones de intensidad modulada (IMPT). La IMPT es a la terapia de protones lo que la IMRT es a la terapia de fotones convencional: un tratamiento que se adapta más estrechamente al tumor evitando las estructuras circundantes. [29] Prácticamente todos los nuevos sistemas de protones proporcionan ahora exclusivamente escaneo con haz de lápiz. Un estudio dirigido por el Memorial Sloan Kettering Cancer Center sugiere que IMPT puede mejorar el control local en comparación con la dispersión pasiva para pacientes con neoplasias malignas de la cavidad nasal y los senos paranasales. [30]

Solicitud

Se estimó que a finales de 2019, un total de ~200 000 pacientes habían sido tratados con terapia de protones. Los médicos utilizan protones para tratar afecciones en dos categorías amplias:

Dos ejemplos destacados son las neoplasias pediátricas (como el meduloblastoma ) y el cáncer de próstata .

Pediátrico

Los efectos secundarios irreversibles a largo plazo de la radioterapia convencional para los cánceres pediátricos están bien documentados e incluyen trastornos del crecimiento, toxicidad neurocognitiva, ototoxicidad con efectos posteriores sobre el aprendizaje y el desarrollo del lenguaje, y disfunciones renales, endocrinas y gonadales. La neoplasia maligna secundaria inducida por la radiación es otro efecto adverso muy grave que se ha informado. Como existe una dosis de salida mínima cuando se utiliza radioterapia de protones, la dosis a los tejidos normales circundantes puede limitarse significativamente, lo que reduce la toxicidad aguda, lo que impacta positivamente el riesgo de estos efectos secundarios a largo plazo. Los cánceres que requieren irradiación craneoespinal, por ejemplo, se benefician de la ausencia de dosis de salida con la terapia de protones: se elimina la dosis dirigida al corazón, mediastino, intestino, vejiga y otros tejidos anteriores a las vértebras, por lo que se reduce la radiación aguda torácica, gastrointestinal y vesical. efectos. [36] [37] [38]

Tumor ocular

La terapia de protones para los tumores oculares es un caso especial ya que este tratamiento requiere sólo protones de energía relativamente baja (~70 MeV). Debido a esta baja energía, algunos centros de terapia con partículas solo tratan tumores oculares. [22] La terapia con protones, o más generalmente, con hadrones del tejido cercano al ojo, ofrece métodos sofisticados para evaluar la alineación del ojo que pueden variar significativamente de otros enfoques de verificación de la posición del paciente en la terapia con partículas guiadas por imágenes. [39] La verificación y corrección de la posición debe garantizar que la radiación respete el tejido sensible como el nervio óptico para preservar la visión del paciente.

Para los tumores oculares, la selección del tipo de radioterapia depende de la ubicación y extensión del tumor, la radiorresistencia del tumor (calculando la dosis necesaria para eliminar el tumor) y los posibles efectos secundarios tóxicos de la terapia en las estructuras críticas cercanas. [40] Por ejemplo, la terapia de protones es una opción para el retinoblastoma [41] y el melanoma intraocular. [42] La ventaja de un haz de protones es que tiene el potencial de tratar eficazmente el tumor sin afectar las estructuras sensibles del ojo. [43] Dada su eficacia, la terapia de protones se ha descrito como el tratamiento "estándar de oro" para el melanoma ocular. [44] [45] La implementación de la técnica de enfriamiento por impulso en la terapia de protones para el tratamiento ocular puede mejorar significativamente su eficacia. [46] Esta técnica ayuda a reducir la dosis de radiación administrada a órganos sanos y al mismo tiempo garantiza que el tratamiento se complete en unos pocos segundos. En consecuencia, los pacientes experimentan una mayor comodidad durante el procedimiento.

Base del cáncer de cráneo

Cuando se recibe radiación para tumores de la base del cráneo, los efectos secundarios de la radiación pueden incluir disfunción de la hormona pituitaria y déficit del campo visual (después de la radiación para tumores hipofisarios), así como neuropatía craneal (daño a los nervios), osteosarcoma (cáncer de huesos) inducido por la radiación y osteorradionecrosis. , que ocurre cuando la radiación causa la muerte de parte del hueso de la mandíbula o de la base del cráneo. [47] La ​​terapia de protones ha sido muy eficaz para las personas con tumores en la base del cráneo. [48] ​​A diferencia de la radiación de fotones convencional, los protones no penetran más allá del tumor. La terapia de protones reduce el riesgo de efectos secundarios relacionados con el tratamiento cuando el tejido sano recibe radiación. Los estudios clínicos han encontrado que la terapia de protones es eficaz para los tumores de la base del cráneo. [49] [50] [51]

Tumor de cabeza y cuello

Las partículas de protones no depositan la dosis de salida, por lo que la terapia con protones puede proteger los tejidos normales alejados del tumor. Esto es particularmente útil para los tumores de cabeza y cuello debido a las limitaciones anatómicas que se encuentran en casi todos los cánceres en esta región. La ventaja dosimétrica exclusiva de la terapia de protones se traduce en una reducción de la toxicidad. Para el cáncer recurrente de cabeza y cuello que requiere reirradiación, la terapia de protones puede maximizar una dosis enfocada de radiación al tumor y al mismo tiempo minimizar la dosis a los tejidos circundantes, por lo tanto, un perfil mínimo de toxicidad aguda, incluso en pacientes que recibieron múltiples ciclos previos de radioterapia. [52]

Cáncer de mama del lado izquierdo

Cuando el cáncer de mama (especialmente en el seno izquierdo) se trata con radiación convencional, el pulmón y el corazón, que están cerca del seno izquierdo, son particularmente susceptibles al daño de la radiación de fotones. Estos daños pueden eventualmente causar problemas pulmonares (por ejemplo, cáncer de pulmón) o diversos problemas cardíacos. Dependiendo de la ubicación del tumor, también se pueden producir daños en el esófago o en la pared torácica (lo que potencialmente puede provocar leucemia). [53] Un estudio reciente demostró que la terapia de protones tiene baja toxicidad para los tejidos sanos cercanos y tasas similares de control de enfermedades en comparación con la radiación convencional. [54] Otros investigadores descubrieron que las técnicas de exploración con haz de lápiz de protones pueden reducir tanto la dosis media en el corazón como la dosis en el ganglio mamario interno prácticamente a cero. [55]

Pequeños estudios han encontrado que, en comparación con la radiación de fotones convencional, la terapia de protones administra una dosis tóxica mínima a los tejidos sanos [56] y específicamente una dosis menor al corazón y los pulmones. [57] Se están realizando ensayos a gran escala para examinar otros posibles beneficios de la terapia de protones para tratar el cáncer de mama. [58]

Linfoma

Aunque la quimioterapia es el tratamiento principal para el linfoma, la radiación de consolidación se usa a menudo en el linfoma de Hodgkin y en el linfoma no Hodgkin agresivo, mientras que el tratamiento definitivo con radiación sola se usa en una pequeña fracción de pacientes con linfoma. Desafortunadamente, las toxicidades relacionadas con el tratamiento causadas por los agentes quimioterapéuticos y la exposición a la radiación de los tejidos sanos son preocupaciones importantes para los sobrevivientes de linfoma. Las tecnologías avanzadas de radioterapia, como la terapia de protones, pueden ofrecer ventajas significativas y clínicamente relevantes, como proteger órganos importantes en riesgo y disminuir el riesgo de daño tardío al tejido normal, sin dejar de lograr el objetivo principal de controlar la enfermedad. Esto es especialmente importante para los pacientes con linfoma que reciben tratamiento con intención curativa y tienen una larga esperanza de vida después de la terapia. [59]

Cancer de prostata

En los casos de cáncer de próstata , la cuestión está menos clara. Algunos estudios publicados encontraron una reducción en el daño rectal y genitourinario a largo plazo cuando se trata con protones en lugar de fotones (es decir, terapia con rayos X o rayos gamma ). Otros mostraron una pequeña diferencia, limitada a casos en los que la próstata está particularmente cerca de ciertas estructuras anatómicas. [60] [61] La mejora relativamente pequeña encontrada puede ser el resultado de una configuración inconsistente del paciente y del movimiento de los órganos internos durante el tratamiento, lo que contrarresta la mayor parte de la ventaja de una mayor precisión. [61] [62] [63] Una fuente sugiere que errores de dosis de alrededor del 20% pueden resultar de errores de movimiento de sólo 2,5 mm (0,098 pulgadas). [ cita necesaria ] y otro que dice que el movimiento de la próstata es de entre 5 y 10 mm (0,20 a 0,39 pulgadas). [64]

El número de casos de cáncer de próstata diagnosticados cada año supera con creces el de las otras enfermedades mencionadas anteriormente, y esto ha llevado a algunos centros, aunque no a todos, a dedicar la mayor parte de sus plazas de tratamiento a los tratamientos de próstata. Por ejemplo, dos centros hospitalarios dedican ~65% [65] y 50% [66] de su capacidad de tratamiento con protones al cáncer de próstata, mientras que un tercero dedica sólo el 7,1%. [67]

Es difícil compilar cifras a nivel mundial, pero un ejemplo dice que en 2003 ~26% de los tratamientos de terapia de protones en todo el mundo fueron para el cáncer de próstata. [68]

Malignidad gastrointestinal

Una cantidad cada vez mayor de datos muestra que la terapia de protones tiene un gran potencial para aumentar la tolerancia terapéutica en pacientes con neoplasias malignas gastrointestinales. La posibilidad de disminuir la dosis de radiación a los órganos en riesgo también puede ayudar a facilitar el aumento de la dosis de quimioterapia o permitir nuevas combinaciones de quimioterapia. La terapia de protones desempeñará un papel decisivo en los tratamientos intensificados de modalidad combinada en curso para los cánceres gastrointestinales. La siguiente revisión presenta los beneficios de la terapia de protones en el tratamiento del carcinoma hepatocelular, el cáncer de páncreas y el cáncer de esófago. [69]

Carcinoma hepatocelular

La descompensación hepática posterior al tratamiento y la insuficiencia hepática posterior son un riesgo con la radioterapia para el carcinoma hepatocelular , el tipo más común de cáncer primario de hígado. Las investigaciones muestran que la terapia de protones brinda resultados favorables relacionados con el control local del tumor, la supervivencia libre de progresión y la supervivencia general. [70] [71] [72] [73] Otros estudios, que examinan la terapia de protones en comparación con la terapia de fotones convencional, muestran que la terapia de protones proporciona una mejor supervivencia y/o menos efectos secundarios; por lo tanto, la terapia de protones podría mejorar significativamente los resultados clínicos de algunos pacientes con cáncer de hígado. [74] [75]

Reirradiación para el cáncer recurrente

Para los pacientes que presentan recurrencias locales o regionales después de su radioterapia inicial, los médicos tienen opciones de tratamiento limitadas debido a su renuencia a administrar radioterapia de fotones adicional a los tejidos que ya han sido irradiados. La reirradiación es una opción de tratamiento potencialmente curativa para pacientes con cáncer de cabeza y cuello localmente recurrente. En particular, la exploración con haz de lápiz puede resultar ideal para la reirradiación. [76] Las investigaciones muestran la viabilidad de utilizar la terapia de protones con efectos secundarios aceptables, incluso en pacientes que han recibido múltiples ciclos previos de radiación de fotones. [77] [78] [79]

Comparación con otros tratamientos.

Equipos de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Washington en St. Louis publicaron un gran estudio sobre la eficacia comparativa de la terapia de protones en JAMA Oncology , en el que se evalúa si la terapia de protones en el contexto de quimiorradioterapia concurrente se asocia con menos hospitalizaciones no planificadas durante 90 días y, en general, supervivencia en comparación con la terapia con fotones y la quimiorradioterapia concurrentes. [80] El estudio incluyó a 1483 pacientes adultos con cáncer localmente avanzado, no metastásico, tratados con quimiorradioterapia simultánea con intención curativa y concluyó que "la quimiorradioterapia de protones se asoció con una reducción significativa de los eventos adversos agudos que causaron hospitalizaciones no planificadas, con una supervivencia general y libre de enfermedad similar". . Actualmente se está reclutando un número significativo de ensayos controlados aleatorios, pero solo se ha completado un número limitado hasta agosto de 2020. Un ensayo controlado aleatorio de fase III de terapia con haz de protones versus ablación por radiofrecuencia (RFA) para el carcinoma hepatocelular recurrente organizado por el Centro Nacional del Cáncer en Corea mostró una mejor supervivencia libre de progresión local a 2 años para el grupo de protones y concluyó que la terapia con haz de protones (PBT) "no es inferior a la RFA en términos de supervivencia libre de progresión local y seguridad, lo que indica que tanto la RFA como la PBT pueden ser aplicado a pacientes con CHC pequeño recurrente". [70] Un ensayo controlado aleatorio de fase IIB de terapia con haz de protones versus IMRT para el cáncer de esófago localmente avanzado organizado por el Centro Oncológico MD Anderson de la Universidad de Texas concluyó que la terapia con haz de protones redujo el riesgo y la gravedad de los eventos adversos en comparación con la IMRT y al mismo tiempo mantuvo una progresión similar libre supervivencia. [81] Otro ensayo controlado aleatorio de fase II que comparó fotones versus protones para el glioblastoma concluyó que los pacientes con riesgo de linfopenia grave podrían beneficiarse de la terapia de protones. [82] Un equipo de la Universidad de Stanford evaluó el riesgo de cáncer secundario después del tratamiento del cáncer primario con radiación de haz externo utilizando datos de la Base de Datos Nacional del Cáncer para 9 tipos de tumores: cabeza y cuello, gastrointestinal, ginecológico, linfoma, pulmón, próstata, mama, hueso/tejido blando y cerebro/sistema nervioso central. [83] El estudio incluyó un total de 450 373 pacientes y concluyó que la terapia de protones se asociaba con un menor riesgo de un segundo cáncer.

Médicos e investigadores aún están debatiendo la cuestión de cuándo, si y cómo aplicar mejor esta tecnología. Un método introducido recientemente, la "selección basada en modelos", utiliza planes de tratamiento comparativos para IMRT e IMPT en combinación con modelos de probabilidad de complicaciones del tejido normal (NTCP) para identificar a los pacientes que pueden beneficiarse más de la terapia de protones. [84] [85]

Se están realizando ensayos clínicos para examinar la eficacia comparativa de la terapia de protones (frente a la radiación de fotones) para lo siguiente:

radioterapia de rayos X

Irradiación del carcinoma nasofaríngeo mediante terapia de fotones (rayos X) (izquierda) y terapia de protones (derecha)

La figura de la derecha de la página muestra cómo haces de rayos X ( IMRT ; cuadro izquierdo) y haces de protones (cuadro derecho), de diferentes energías, penetran en el tejido humano. Un tumor con un grosor considerable está cubierto por el pico de Bragg extendido de IMRT (SOBP), que se muestra como la distribución con líneas rojas en la figura. El SOBP es una superposición de varios picos prístinos de Bragg (líneas azules) a profundidades escalonadas.

La terapia con rayos X de megavoltaje tiene menos "potencial de conservación de la piel" que la terapia con protones: la radiación de rayos X en la piel y a profundidades muy pequeñas es menor que la de la terapia con protones. Un estudio estima que los campos de protones dispersos pasivamente tienen una dosis de entrada ligeramente mayor en la piel (~75%) en comparación con los haces de fotones de megavoltaje terapéutico (MeV) (~60%). [3] La dosis de radiación de rayos X disminuye gradualmente, dañando innecesariamente el tejido más profundo del cuerpo y dañando la piel y el tejido de la superficie opuesta a la entrada del haz. Las diferencias entre los dos métodos dependen de:

La ventaja de los rayos X de menos daño a la piel en la entrada se contrarresta parcialmente por el daño a la piel en el punto de salida.

Dado que los tratamientos con rayos X generalmente se realizan con exposiciones múltiples desde lados opuestos, cada sección de piel está expuesta a los rayos X entrantes y salientes. En la terapia de protones, la exposición de la piel en el punto de entrada es mayor, pero los tejidos del lado opuesto del cuerpo al tumor no reciben radiación. Por lo tanto, la terapia con rayos X causa un daño ligeramente menor a la piel y los tejidos superficiales, y la terapia de protones causa menos daño a los tejidos más profundos delante y más allá del objetivo. [5]

Una consideración importante al comparar estos tratamientos es si el equipo entrega protones mediante el método de dispersión (históricamente, el más común) o un método de escaneo puntual. El escaneo puntual puede ajustar el ancho de la SOBP punto por punto, lo que reduce el volumen de tejido normal (sano) dentro de la región de dosis alta. Además, el escaneo puntual permite la terapia de protones de intensidad modulada (IMPT), que determina las intensidades puntuales individuales utilizando un algoritmo de optimización que permite al usuario equilibrar los objetivos competitivos de irradiar tumores sin afectar el tejido normal. La disponibilidad del escaneo puntual depende de la máquina y de la institución. El escaneo puntual se conoce más comúnmente como escaneo de haz de lápiz y está disponible en IBA , Hitachi, Mevion (conocido como HYPERSCAN [107] , que obtuvo la aprobación de la FDA de EE. UU. en 2017) y Varian.

Cirugía

Los médicos basan la decisión de utilizar cirugía o terapia de protones (o cualquier radioterapia) en el tipo, estadio y ubicación del tumor. A veces la cirugía es superior (como el melanoma cutáneo ), a veces la radiación es superior (como el condrosarcoma de la base del cráneo ) y algunas veces son comparables (por ejemplo, el cáncer de próstata ). A veces, se usan juntos (p. ej., cáncer de recto o cáncer de mama en etapa temprana).

El beneficio de la radiación de protones con haz externo está en la diferencia dosimétrica con la radiación de rayos X con haz externo y la braquiterapia en los casos en que el uso de radioterapia ya está indicado, en lugar de competir directamente con la cirugía. [31] En el cáncer de próstata, la indicación más común de la terapia con haz de protones, ningún estudio clínico que compare directamente la terapia con protones con la cirugía, la braquiterapia u otros tratamientos ha demostrado algún beneficio clínico de la terapia con haz de protones. De hecho, el estudio más grande hasta la fecha mostró que la IMRT en comparación con la terapia de protones se asoció con una menor morbilidad gastrointestinal . [108]

Efectos secundarios y riesgos

La terapia de protones es un tipo de radioterapia de haz externo y comparte riesgos y efectos secundarios con otras formas de radioterapia. La dosis fuera de la región de tratamiento puede ser significativamente menor para los tumores de tejido profundo que la terapia con rayos X, porque la terapia de protones aprovecha al máximo el pico de Bragg. La terapia de protones se utiliza desde hace más de 40 años y es una tecnología madura. Como ocurre con todo el conocimiento médico, la comprensión de la interacción de las radiaciones con el tejido tumoral y normal es aún imperfecta. [109]

Costos

Históricamente, la terapia de protones ha sido costosa. Un análisis publicado en 2003 encontró que el costo de la terapia de protones es aproximadamente 2,4 veces mayor que el de las terapias de rayos X. [110] Los centros de tratamiento de protones más nuevos, menos costosos y con docenas más están reduciendo los costos y ofrecen una orientación tridimensional más precisa. Una dosis más alta de protones en menos sesiones de tratamiento (1/3 menos o menos) también está reduciendo los costos. [111] [112] Por lo tanto, se espera que el costo se reduzca a medida que la mejor tecnología de protones esté más disponible. Un análisis publicado en 2005 determinó que el costo de la terapia de protones no es irreal y no debería ser el motivo para negar a los pacientes el acceso a la tecnología. [113] En algunas situaciones clínicas, la terapia con haz de protones es claramente superior a las alternativas. [114] [115]

Un estudio realizado en 2007 expresó preocupaciones sobre la efectividad de la terapia de protones para el cáncer de próstata, [116] pero con la llegada de nuevos desarrollos en la tecnología, como técnicas de escaneo mejoradas y una administración de dosis más precisa (' escaneo con haz de lápiz '), esta situación puede cambiar considerablemente. [117] Amitabh Chandra, economista de la salud de la Universidad de Harvard, dijo: "La terapia con haz de protones es como la Estrella de la Muerte de la tecnología médica estadounidense... Es una metáfora de todos los problemas que tenemos en la medicina estadounidense". [118] La terapia de protones es rentable para algunos tipos de cáncer, pero no para todos. [119] [120] En particular, algunos otros tratamientos ofrecen un mejor valor general para el tratamiento del cáncer de próstata. [119]

En 2018, el costo de un sistema de terapia con partículas de una sola habitación es de 40 millones de dólares, y los sistemas de varias habitaciones cuestan hasta 200 millones de dólares. [121] [122]

Centros de tratamiento

Panel de control del sincrociclotrón del centro de terapia de protones de Orsay , Francia

En agosto de 2020, hay más de 89 instalaciones de terapia con partículas en todo el mundo, [123] y al menos otras 41 en construcción. [124] En agosto de 2020, hay 34 centros de terapia de protones operativos en los Estados Unidos. A finales de 2015, más de 154.203 pacientes habían sido tratados en todo el mundo. [125]

Un obstáculo para el uso universal del protón en el tratamiento del cáncer es el tamaño y el coste del equipo ciclotrón o sincrotrón necesario. Varios equipos industriales están trabajando en el desarrollo de sistemas aceleradores comparativamente pequeños para administrar la terapia de protones a los pacientes. [126] Entre las tecnologías que se están investigando se encuentran los sincrociclotrones superconductores (también conocidos como ciclotrones FM), los sincrotrones ultracompactos, los aceleradores de pared dieléctricos , [126] y los aceleradores lineales de partículas . [112]

Estados Unidos

Los centros de tratamiento de protones en los Estados Unidos a partir de 2024 (en orden cronológico de la fecha del primer tratamiento) incluyen: [24] [127]

El Centro de Terapia de Protones de Salud de la Universidad de Indiana en Bloomington, Indiana, abrió sus puertas en 2004 y dejó de operar en 2014.

Fuera de los Estados Unidos

Australia

En julio de 2020, comenzó la construcción de "SAHMRI 2", el segundo edificio del Instituto de Investigación Médica y de Salud del Sur de Australia . El edificio albergará el Centro Bragg australiano para la terapia e investigación de protones , una adición de más de 500 millones de dólares australianos al recinto biomédico y de salud más grande del hemisferio sur , la ciudad BioMed de Adelaida . La unidad de terapia de protones será suministrada por ProTom International, que instalará su sistema de terapia de protones Radiance 330, el mismo sistema utilizado en el Hospital General de Massachusetts. Cuando esté en pleno funcionamiento, tendrá la capacidad de tratar aproximadamente entre 600 y 700 pacientes por año, y se espera que alrededor de la mitad de ellos sean niños y adultos jóvenes. Se espera que la instalación esté terminada a finales de 2023 y que sus primeros pacientes sean tratados en 2025. [174] En 2024, el gobierno de Australia del Sur expresó su preocupación por la ejecución del proyecto. [175]

India

Apollo Proton Cancer Center (APCC) en Chennai, Tamil Nadu, una unidad de Apollo Hospitals , es un hospital especializado en cáncer. [176] APCC es el único hospital oncológico de la India con acreditación de la Joint Commission International . [177]

Israel

En enero de 2020, se anunció que se construiría un centro de terapia de protones en el Hospital Ichilov, en el Centro Médico Sourasky de Tel Aviv . La construcción del proyecto se financió íntegramente con donaciones. Contará con dos salas de tratamiento. [178] Según un informe periodístico de 2023, debería estar listo en tres o cuatro años. El informe también menciona que "la terapia de protones para el tratamiento del cáncer ha llegado a Israel y Medio Oriente con un ensayo clínico en marcha en el que el Centro Médico Hadassah se asocia con P-Cure, una compañía israelí que ha desarrollado un sistema único diseñado para adaptarse a los hospitales existentes. ajustes". [179]

España

En octubre de 2021, la Fundación Amancio Ortega acordó con el gobierno español y varias comunidades autónomas la donación de 280 millones de euros para instalar diez aceleradores de protones en el sistema sanitario público. [180]

Reino Unido

El príncipe Carlos y el Dr. Yen-Ching Chang en la ceremonia de apertura del centro de protones del University College London Hospitals NHS Foundation Trust

En 2013, el gobierno británico anunció que se habían presupuestado 250 millones de libras esterlinas para establecer dos centros de radioterapia avanzada: The Christie NHS Foundation Trust (el Hospital Christie ) en Manchester , inaugurado en 2018; y University College London Hospitals NHS Foundation Trust , que se inauguró en 2021. Estos ofrecen terapia de protones de alta energía y otros tipos de radioterapia avanzada, incluida la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) y la radioterapia guiada por imágenes (IGRT). [181] En 2014, solo la terapia de protones de baja energía estaba disponible en el Reino Unido, en Clatterbridge Cancer Center NHS Foundation Trust en Merseyside . Pero el NHS de Inglaterra ha pagado para que los casos adecuados sean tratados en el extranjero, principalmente en Estados Unidos. Estos casos aumentaron de 18 en 2008 a 122 en 2013, 99 de los cuales eran niños. El costo para el Servicio Nacional de Salud fue de aproximadamente £100.000 por caso. [182]

Ver también

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Otras lecturas

enlaces externos

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