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Terapia de protones

En medicina, la terapia de protones , o radioterapia de protones , es un tipo de terapia de 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, la dosis de radiación de entrada, salida o dispersión a los tejidos sanos cercanos es mínima.

Al evaluar si 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 específicos y, al mismo tiempo, reducir significativamente la radiación a los órganos cercanos en riesgo. [1] La Política Modelo de la Sociedad Estadounidense de Oncología Radioterapéutica para la terapia con haces de protones dice que la terapia con protones se considera razonable si no se puede preservar el tejido normal circundante "con radioterapia basada en fotones" y puede beneficiar al paciente. [2] Al igual que la radioterapia con fotones, la terapia con protones a menudo se usa junto con la cirugía y/o la quimioterapia para tratar el cáncer de manera más eficaz.

Descripción

En un plan de tratamiento típico para la terapia de protones, el pico de Bragg disperso (SOBP, línea azul discontinua) muestra cómo se distribuye la radiación. El SOBP es la suma de varios picos de Bragg individuales (líneas azules delgadas) a profundidades escalonadas. Tenga en cuenta que la gran mayoría de la radiación de protones se administra al tumor, no a la piel y los tejidos superficiales frente al tumor o a los tejidos profundos detrás del tumor. La línea roja muestra el gráfico de profundidad-dosis de un haz de rayos X (terapia de fotones o radioterapia convencional) para comparación. El área rosa 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 la 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 dirigir un tumor con un haz de protones. [4] [5] Estas partículas cargadas dañan el ADN de las células, matándolas finalmente al detener su reproducción y eliminando 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 preserva 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 modulado volumétrico (VMAT)), la terapia de protones puede administrar dosis de radiación similares o más altas al tumor con una dosis de radiación corporal total entre un 50% y un 60% menor. [8] [1]

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

Para tratar tumores a mayor profundidad, se necesita un haz con mayor energía, que normalmente se expresa en MeV (megaelectronvoltios ) . Los aceleradores utilizados para la terapia de protones suelen producir protones con energías de 70 a 250 MeV . Ajustar 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, menos daño. Los tejidos más profundos del cuerpo reciben muy pocos protones, por lo que la dosis se vuelve inconmensurablemente 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 líneas azules delgadas en la figura de esta sección. Mientras que los tejidos detrás (o más profundos que) el tumor casi no reciben radiación, los tejidos que están frente al tumor (más superficiales que) reciben una dosis de radiación basada en el SOBP.

Equipo

La mayoría de los sistemas de terapia de protones instalados utilizan ciclotrones isócronos . [11] [12] Los ciclotrones se consideran simples 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 energías variables. [14] Los aceleradores lineales , como los que se usan para la radioterapia de 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 del tumor, software de planificación del tratamiento que ilustra 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 en la tecnología, y en parte debido a la cantidad continuamente creciente de datos clínicos de protones, el número de hospitales que ofrecen terapia de protones continúa creciendo.

Terapia FLASH

La radioterapia FLASH es una técnica en desarrollo para tratamientos con fotones y protones, que utiliza dosis muy altas (que requieren grandes corrientes de haz). Si se aplica clínicamente, podría acortar el tiempo de tratamiento a solo una o 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 fue hecha por Robert R. Wilson en un artículo publicado en 1946 [20] mientras estaba involucrado en el diseño del Laboratorio de Ciclotrones de Harvard (HCL). [21] Los primeros tratamientos se realizaron con aceleradores de partículas construidos para la investigación en física, en particular el Laboratorio de Radiación de Berkeley en 1954 y en Uppsala en Suecia en 1957. En 1961, comenzó una colaboración entre el HCL y el Hospital General de Massachusetts (MGH) para desarrollar la terapia de protones. Durante los siguientes 41 años, este programa refinó y amplió estas técnicas mientras trataba a 9.116 pacientes [22] antes de que el ciclotrón se cerrara 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 todavía en funcionamiento. El Instituto Paul Scherrer en Suiza fue el primer centro de protones del mundo en tratar tumores oculares a partir de 1984. Además, inventaron el escaneo con haz de lápiz en 1996, que se convirtió en la forma más moderna de terapia de protones. [23]

El primer centro de terapia de protones en un hospital del mundo fue un centro de ciclotrones de baja energía para tumores oculares en el Centro de Oncología 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 . Más tarde, se puso en funcionamiento el Centro de Terapia de Protones del Noreste en el Hospital General de Massachusetts , y el programa de tratamiento de HCL se le transfirió 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 reciente de terapia de protones, la exploración con haz de lápiz, administra la terapia haciendo pasar un haz de protones lateralmente sobre el objetivo de modo que proporcione la dosis necesaria y se adapte a la forma del tumor en cuestión. Antes de utilizar la exploración con haz de lápiz, los oncólogos utilizaban un método de dispersión para dirigir un haz ancho hacia el tumor. [27]

Entrega de haz de dispersión pasiva

Los primeros sistemas de administración de protones disponibles comercialmente utilizaban un proceso de dispersión, o dispersión pasiva, para administrar la terapia. Con la terapia de protones por dispersión, 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 para el 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 proximales al objetivo. Con el tiempo, muchos sistemas de terapia de dispersión se han actualizado para ofrecer un escaneo de 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 del haz de lápiz

Un método de administración más nuevo y más flexible es el escaneo con haz de lápiz, que utiliza un haz que barre lateralmente el objetivo de modo que administra la dosis necesaria mientras se adapta estrechamente a la forma del tumor. Esta administración conforme se logra moldeando la dosis a través del escaneo magnético de haces delgados de protones sin necesidad de aberturas ni compensadores. Se administran múltiples haces desde diferentes direcciones y los imanes en la boquilla de tratamiento dirigen el haz de protones para que se ajuste a la capa de volumen objetivo a medida que la dosis se aplica capa por capa. Este tipo de administración mediante escaneo proporciona mayor flexibilidad y control, lo que permite que la dosis de protones se adapte con mayor precisión a la forma del tumor. [28]

La administración de protones mediante el escaneo con haz de lápiz, que se utiliza desde 1996 en el Instituto Paul Scherrer [28], permite el tipo más preciso de administración 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 ajusta más al tumor y evita las estructuras circundantes [29] . Prácticamente todos los nuevos sistemas de protones proporcionan exclusivamente escaneo con haz de lápiz. Un estudio dirigido por el Memorial Sloan Kettering Cancer Center sugiere que la 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 estima que, a finales de 2019, se había tratado con terapia de protones a un total de 200.000 pacientes. Los médicos utilizan protones para tratar afecciones de dos grandes categorías:

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 en 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 hay una dosis de salida mínima cuando se utiliza radioterapia con protones, la dosis a los tejidos normales circundantes puede limitarse significativamente, lo que reduce la toxicidad aguda 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 al corazón, mediastino, intestino, vejiga y otros tejidos anteriores a las vértebras, por lo tanto, se reduce los efectos secundarios agudos torácicos, gastrointestinales y de vejiga. [36] [37] [38]

Tumor ocular

La terapia de protones para tumores oculares es un caso especial, ya que este tratamiento requiere solo protones de energía relativamente baja (~70 MeV). Debido a esta baja energía, algunos centros de terapia de partículas solo tratan tumores oculares. [22] La terapia de protones, o más generalmente, la terapia de 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 de partículas guiada por imágenes. [39] La verificación y corrección de la posición deben garantizar que la radiación proteja el tejido sensible como el nervio óptico para preservar la visión del paciente.

En el caso de los tumores oculares, la selección del tipo de radioterapia depende de la ubicación y la extensión del tumor, la radioresistencia del tumor (el cálculo de 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 los órganos sanos al tiempo que garantiza que el tratamiento se complete en unos pocos segundos. En consecuencia, los pacientes experimentan una mayor comodidad durante el procedimiento.

Cáncer de la base del 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 de la pituitaria), así como neuropatía craneal (daño a los nervios), osteosarcoma inducido por radiación (cáncer de hueso) y osteorradionecrosis, que ocurre cuando la radiación hace que parte del hueso de la mandíbula o la base del cráneo muera. [47] La ​​terapia de protones ha sido muy eficaz para personas con tumores de 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 demostrado 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 dosis de salida, por lo que la terapia de protones puede preservar 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 de cabeza y cuello recurrente que requiere reirradiación, la terapia de protones puede maximizar una dosis focalizada de radiación al tumor mientras minimiza la dosis a los tejidos circundantes, por lo tanto, un perfil de toxicidad aguda mínimo, incluso en pacientes que recibieron múltiples ciclos previos de radioterapia. [52]

Cáncer de mama del lado izquierdo

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

Estudios pequeños han demostrado que, en comparación con la radiación de fotones convencional, la terapia de protones proporciona una dosis tóxica mínima a los tejidos sanos [56] y, específicamente, una dosis reducida 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 principal tratamiento para el linfoma, la radioterapia consolidada se utiliza a menudo en el linfoma de Hodgkin y el linfoma no Hodgkin agresivo, mientras que el tratamiento definitivo con radioterapia sola se utiliza en una pequeña fracción de los 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 del linfoma. Las tecnologías avanzadas de radioterapia, como la terapia de protones, pueden ofrecer ventajas significativas y clínicamente relevantes, como preservar órganos importantes en riesgo y disminuir el riesgo de daño tardío del tejido normal, al mismo tiempo que se logra el objetivo principal de control de la enfermedad. Esto es especialmente importante para los pacientes con linfoma que están siendo tratados con intención curativa y tienen una larga expectativa de vida después de la terapia. [59]

Cáncer de próstata

En los casos de cáncer de próstata , la cuestión no está tan clara. Algunos estudios publicados encontraron una reducción en el daño rectal y genitourinario a largo plazo cuando se trató con protones en lugar de fotones (es decir , terapia con rayos X o rayos gamma ). Otros mostraron una pequeña diferencia, limitada a los 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 los errores de dosis de alrededor del 20% pueden resultar de errores de movimiento de solo 2,5 mm (0,098 pulgadas). [ cita requerida ] y otra 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, pero no a todos, a dedicar la mayor parte de sus franjas horarias de tratamiento a tratamientos de próstata. Por ejemplo, dos centros hospitalarios dedican aproximadamente el 65% [65] y el 50% [66] de su capacidad de tratamiento con protones al cáncer de próstata, mientras que un tercero dedica solo el 7,1%. [67]

Es difícil recopilar cifras mundiales, pero un ejemplo dice que en 2003 aproximadamente el 26% de los tratamientos de terapia de protones en todo el mundo fueron para el cáncer de próstata. [68]

Neoplasia maligna gastrointestinal

Cada vez hay más datos que demuestran que la terapia de protones tiene un gran potencial para aumentar la tolerancia terapéutica en pacientes con neoplasias malignas gastrointestinales. La posibilidad de reducir la dosis de radiación en los órganos en riesgo también puede ayudar a facilitar la escalada de la dosis de quimioterapia o permitir nuevas combinaciones de quimioterapia. La terapia de protones desempeñará un papel decisivo en los tratamientos combinados intensificados actuales 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 consiguiente insuficiencia hepática son un riesgo asociado a la radioterapia para el carcinoma hepatocelular , el tipo más común de cáncer hepático primario. Las investigaciones muestran que la terapia de protones ofrece 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 ofrece una mejor supervivencia y/o menos efectos secundarios; por lo tanto, la terapia de protones podría mejorar significativamente los resultados clínicos para algunos pacientes con cáncer de hígado. [74] [75]

Reirradiación para el cáncer recurrente

En el caso de los pacientes que sufren recurrencias locales o regionales después de la radioterapia inicial, los médicos tienen limitadas sus opciones de tratamiento 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 los pacientes con cáncer de cabeza y cuello con recurrencia local. En particular, la exploración con haz de lápiz puede ser ideal para la reirradiación. [76] La investigación muestra 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

Un estudio a gran escala sobre la efectividad comparativa de la terapia de protones fue publicado por equipos de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Washington en St. Louis en JAMA Oncology , evaluando si la terapia de protones en el contexto de la quimiorradioterapia concurrente se asocia con menos hospitalizaciones no planificadas de 90 días y supervivencia general en comparación con la terapia de fotones y la quimiorradioterapia concurrentes. [80] El estudio incluyó a 1483 pacientes adultos con cáncer no metastásico, localmente avanzado tratados con quimiorradioterapia concurrente con intención curativa y concluyó que "la quimiorradioterapia de protones se asoció con una reducción significativa de eventos adversos agudos que causaron hospitalizaciones no planificadas, con una supervivencia libre de enfermedad y una supervivencia general similares". Se está reclutando una cantidad significativa de ensayos controlados aleatorios, pero solo se ha completado una cantidad limitada hasta agosto de 2020. Un ensayo controlado aleatorio de fase III de terapia con haz de protones versus ablación por radiofrecuencia (RFA) para 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 brazo 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 denota que tanto la RFA como la PBT se pueden aplicar a pacientes con CHC pequeño recurrente". [70] Un ensayo controlado aleatorio de fase IIB de terapia con haz de protones versus IMRT para 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 IMRT mientras mantenía una supervivencia libre de progresión similar. [81] Otro ensayo controlado aleatorio de fase II que compara fotones versus protones para 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 estaba asociada con un menor riesgo de cáncer secundario.

Los médicos e investigadores aún debaten sobre 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 en tejidos normales (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 con 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 los rayos X ( IMRT ; cuadro de la izquierda) y los rayos de protones (cuadro de la derecha), de diferentes energías, penetran el tejido humano. Un tumor con un espesor considerable está cubierto por el pico de Bragg disperso IMRT (SOBP) que se muestra como la distribución de líneas rojas en la figura. El SOBP es una superposición de varios picos de Bragg prístinos (líneas azules) a profundidades escalonadas.

La terapia con rayos X de megavoltaje tiene un "potencial de conservación de la piel" menor 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 terapéuticos de megavoltaje (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 superficial opuesto a la entrada del haz. Las diferencias entre los dos métodos dependen de:

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

Dado que los tratamientos con rayos X suelen realizarse con múltiples exposiciones desde lados opuestos, cada sección de la piel está expuesta tanto a los rayos X que entran como a los que salen. 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 que se encuentran delante y más allá del objetivo. [5]

Una consideración importante al comparar estos tratamientos es si el equipo administra protones a través del método de dispersión (históricamente, el más común) o un método de escaneo puntual. El escaneo puntual puede ajustar el ancho del 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 de puntos individuales utilizando un algoritmo de optimización que permite al usuario equilibrar los objetivos en competencia de irradiar tumores mientras se preserva el tejido normal. La disponibilidad del escaneo puntual depende de la máquina y 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 fue aprobado por la FDA de EE. UU. en 2017) y Varian.

Cirugía

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

El beneficio de la radioterapia con haz externo de protones está en la diferencia dosimétrica con respecto a la radioterapia con haz externo de rayos X y la braquiterapia en los casos en los que el uso de radioterapia ya está indicado, en lugar de como una competencia directa con la cirugía. [31] En el cáncer de próstata, la indicación más común para 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 para la terapia con haz de protones. De hecho, el estudio más grande hasta la fecha mostró que la IMRT en comparación con la terapia con 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 los riesgos y efectos secundarios de 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 ha utilizado durante 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 tumor y el tejido normal aún es imperfecta. [109]

Costos

Históricamente, la terapia de protones ha sido costosa. Un análisis publicado en 2003 determinó que el costo de la terapia de protones es aproximadamente 2,4 veces mayor que el de las terapias con rayos X. [110] Los nuevos y menos costosos centros de tratamiento con protones, con docenas de más, están reduciendo los costos y ofrecen una focalización 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 se disponga de una mejor tecnología de protones más ampliamente. Un análisis publicado en 2005 determinó que el costo de la terapia de protones no es irreal y no debería ser la razón 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 de 2007 expresó inquietudes 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, un 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]

A partir de 2018, el costo de un sistema de terapia de partículas para una sola habitación es de US$40 millones, y los sistemas para varias habitaciones cuestan hasta US$200 millones. [121] [122]

Centros de tratamiento

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

En agosto de 2020, había más de 89 centros de terapia de partículas en todo el mundo [123] y al menos otros 41 estaban en construcción. [124] En agosto de 2020, había 34 centros de terapia de protones en funcionamiento en los Estados Unidos. A fines de 2015, se habían tratado a más de 154 203 pacientes 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 de 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 dieléctrica [126] y los aceleradores de partículas lineales [112] .

Estados Unidos

Los centros de tratamiento con 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 Indiana University Health en Bloomington, Indiana, abrió sus puertas en 2004 y cesó sus operaciones en 2014.

Fuera de los EE.UU.

Australia

En julio de 2020, comenzó la construcción de "SAHMRI 2", el segundo edificio del Instituto de Investigación Médica y de Salud de Australia del Sur . El edificio albergará el Centro Bragg de Investigación y Terapia de Protones de Australia , una adición de más de 500 millones de dólares australianos al recinto de salud y biomédico más grande del hemisferio sur , la Ciudad BioMed de Adelaida . La unidad de terapia de protones está siendo suministrada por ProTom International, que instalará su sistema de terapia de protones Radiance 330, el mismo sistema que se utiliza en el Hospital General de Massachusetts. Cuando esté en pleno funcionamiento, tendrá la capacidad de tratar aproximadamente a 600-700 pacientes por año, y se espera que aproximadamente la mitad de ellos sean niños y adultos jóvenes. Se espera que la instalación esté terminada a fines de 2023, y que sus primeros pacientes sean tratados en 2025. [181] En 2024, el gobierno de Australia del Sur expresó su preocupación por la entrega del proyecto. [184]

India

El Centro Oncológico Apollo Proton (APCC) en Chennai, Tamil Nadu, una unidad de los Hospitales Apollo , es un hospital especializado en cáncer. [185] El APCC es el único hospital oncológico en la India con acreditación de la Joint Commission International . [186]

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. [187] Según un informe de un periódico 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 Oriente Medio con un ensayo clínico en marcha en el que el Centro Médico Hadassah se asocia con P-Cure, una empresa israelí que ha desarrollado un sistema único diseñado para adaptarse a los entornos hospitalarios existentes". [188]

España

En octubre de 2021, la Fundación Amancio Ortega acordó con el Gobierno español y varias comunidades autónomas donar 280 millones de euros para instalar diez aceleradores de protones en el sistema de salud público. [189]

Reino Unido

El príncipe Carlos y la doctora 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 para establecer dos centros de radioterapia avanzada: el Christie NHS Foundation Trust (el Hospital Christie ) en Manchester , que abrió en 2018; y el University College London Hospitals NHS Foundation Trust , que abrió 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). [190] En 2014, solo la terapia de protones de baja energía estaba disponible en el Reino Unido, en el Clatterbridge Cancer Centre NHS Foundation Trust en Merseyside . Pero el NHS de Inglaterra ha pagado para que los casos adecuados se traten en el extranjero, principalmente en los EE. UU. Dichos casos aumentaron de 18 en 2008 a 122 en 2013, 99 de los cuales eran niños. El costo para el Servicio Nacional de Salud promedió ~£ 100,000 por caso. [191]

Véase también

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Lectura adicional

Enlaces externos

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