Física en el hospital: cuando los protones salvan vidas con una precisión milimétrica
Trabajan tras bambalinas para que tratamientos médicos avanzados sean posibles. Los físicos médicos son profesionales de la salud especializados que usan sus conocimientos de física para contribuir a la medicina. Conectan el mundo de la física con las necesidades de médicos y pacientes. Su labor es crucial con la protonterapia, una gran maquinaria que trabaja con una precisión milimétrica contra el cáncer y que obliga a los físicos médicos a calcular al milímetro el camino de los protones, partículas subatómicas, para destruir tumores con una gran precisión. Una muestra de cómo la física más compleja se traduce en bienestar de las personas.
Qué es la protonterapia
La terapia de protones es un tipo de radioterapia muy avanzada que se usa para combatir el cáncer. A diferencia de la radioterapia tradicional, que usa fotones, la terapia de protones usa protones, partículas diminutas que se encuentran en el centro de los átomos. Poseen una propiedad especial que los hace muy útiles para el tratamiento del cáncer. En palabras de Jaime Martí, físico del Servicio de Física Médica del Centro de Protonterapia del Hospital Universitario Fundación Jiménez Díaz, este tipo de radioterapia “usa protones de alta energía para eliminar células tumorales rompiendo sus cadenas de ADN”.
“Si fueran un coche, los fotones irían frenando de forma suave al entrar en el paciente, dejando parte de su energía desde el punto de entrada hasta el punto de salida, pasando por el tumor”, explica Martí. En cambio, “los protones frenan de manera distinta, suave al principio pero al llegar al tumor frenan de golpe, dejando toda la energía en ese punto, como el frenazo de un neumático en la carretera”, afirma Martí.
De los fotones a los protones
La manera cómo trabajan los protones es, por tanto, distinta a como lo hacen los fotones. Como explica Fernando Cerrón, físico del Servicio de Física Médica del citado centro, “el protón tiene carga positiva y masa. Esto hace que la interacción con el paciente siga unos mecanismos diferentes a los que siguen los fotones”. En este sentido,, “conociendo con precisión la energía inicial del protón y la composición y espesor de los tejidos que va a atravesar en su camino al tumor, podemos calcular dónde y cómo va a depositar toda esa energía que llevaba inicialmente y, en función de este camino, elegimos las energías adecuadas para que los protones se detengan donde queremos”, afirma Cerrón.
Así, la terapia de protones ofrece dos ventajas. En primer lugar, la menor exposición a la radiación en los tejidos y órganos sanos circundantes, lo que reduce los efectos secundarios del tratamiento. En segundo lugar, en ciertos casos, se puede administrar una dosis mayor con protones que con rayos X, lo que permite un mejor control del tumor. Esto no significa que “sustituya a la radioterapia con fotones; es una técnica que ofrece una mejora muy importante en algunos pacientes, en otros la mejora es pequeña y, en otros, no hay una mejora significativa”, reconoce Martí.
Este tratamiento local se usa muchas veces combinado con otros, “como la quimioterapia o la inmunoterapia, incluso hemos tenido casos en los que el mejor tratamiento pasa por dar una parte con protones y otra con técnicas avanzadas de radioterapia con fotones”, explica Cerrón.
Una vez se determina la idoneidad de aplicar la protonterapia, el tratamiento empieza después de una preparación previa que incluye posicionar el paciente, calcular la dosis y reproducir el mismo posicionamiento cada día de tratamiento . “Las sesiones suelen ir de los 15 minutos a una hora, con una media de 25 minutos, y el número de sesiones puede ir de las cinco sesiones a las 35”, explica Martí.
El gigante con una gran delicadeza
¿Cómo se controla una máquina de este calibre para que actúe con tanta delicadeza? “Desde el punto de vista de la ingeniería es un sistema impresionante: el brazo de tratamiento de un equipo de protones pueden tener pesos mayores de 100 toneladas, se mueve alrededor del paciente hasta llegar a la orientación planificada, donde los protones se disparan con una precisión espacial submilimétrica”, detalla Cerrón. Se trata de equipos muy sofisticados que necesitan también que los gestione un equipo cualificado de ingenieros. “La protonterapia es un trabajo de equipo y multidisciplinar”, reconoce Cerrón.
La labor de los físicos con los “oncólogos radioterápicos es muy estrecha, trabajamos conjuntamente para conseguir el mejor tratamiento dentro de las posibilidades de cada caso, manteniendo la calidad y la seguridad”, afirma Martí.
Debido a su gran precisión, cualquier cambio o movimiento puede alterar la disposición de dosis de radiación. Para solucionarlo, se usa un sistema de sensores que monitoriza continuamente la superficie del paciente y, si este se mueve, la máquina corta la irradiación al instante. También se registran los cambios anatómicos durante las diferentes sesiones de tratamiento a largo plazo, como modificaciones en el peso, crecimiento en el caso de los niños o el tamaño del tumor. Para adaptar el tratamiento a estas variaciones, se diseña desde el inicio con técnicas y ángulos de radiación que toleran pequeños cambios anatómicos sin perder eficacia.
Los casos diana de la protonterapia
Antes de aplicar la protonterapia es crucial valorar bien el paciente “en su conjunto, edad, sexo, si hay patologías previas, elementos externos como implantes, clips de cirugías previas, prótesis… porque todo ello puede afectar a la distribución de dosis”, explica Martí.
Una vez valorado todo lo anterior, la precisión de la terapia de protones la convierte en una opción de tratamiento oncológico eficaz y no invasiva para muchos tipos de cáncer, incluidos aquellos que se encuentran en zonas sensibles y de difícil acceso del cuerpo, como el cuello o el cerebro. Así, es particularmente eficaz para tumores infantiles ya que ofrece un tratamiento oncológico dirigido con menor daño a las estructuras en desarrollo.
La idoneidad de la terapia de protones depende del tipo de tumor, su ubicación, su tamaño, el estado de salud general del paciente y si la radioterapia convencional podría ofrecer un resultado similar con efectos secundarios aceptables. La decisión final suele tomarla un equipo multidisciplinario: radiooncólogo, físico médico, cirujano y oncólogo médico.
Como reconoce Martí, el tratamiento con protones beneficia, como así lo indica la evidencia disponible y el consenso clínico, “a pacientes pediátricos y adultos jóvenes, pacientes que ya han sido irradiados previamente y requieren de nuevo un tratamiento en la misma zona, pacientes que requieren dosis altas de radiación en los ojos o zonas del cerebro cercanas a estructuras muy sensibles, como el quiasma o el tronco cerebral”. En pacientes jóvenes, la protonterapia afecta menos a los tejidos sanos y tiene un menor impacto en su desarrollo en el futuro. Y en los casos en los que el tumor está pegado a órganos vitales, los protones permiten dar la dosis que se necesita sin dañar los tejidos sanos de alrededor. “Incluso en ocasiones los protones pueden ser la diferencia entre poder tratar o no”, explica Cerrón.
En tumores de cabeza y cuello, los estudios más recientes “parecen mostrar un beneficio en los efectos secundarios tardíos”, reconoce Martí. Sin embargo, en tumores como el de próstata las técnicas avanzadas de radioterapia convencional y la protonterapia tienen resultados equivalentes. Los datos clínicos demuestran que, en este caso, los protones ofrecen resultados similares, debido al mayor coste que otras técnicas.
En un futuro, se “esperan mejoras como la introducción de la arcoterapia o la protonterapia adaptativa on-line. Así, herramientas basadas en IA pueden ayudarnos a convertir en una rutina de pocos minutos procesos que hoy pueden llevar días de trabajo de varios profesionales”, concluye Martí.