Cálculo preciso de dosis y haz dirigido en radioterapia

Investigadores valencianos han desarrollado una herramienta de cálculo, basada en análisis de imagen de TC, para optimizar la radiación.

Enrique Mezquita. Valencia | dmredaccion@diariomedico.com | 20/07/2015 00:00

Belén Juste, investigadora del Instituto de Seguridad Industrial Radiofísica y Medioambiental de la UPV. (Enrique Mezquita)

VISTA:

Personalizar y ajustar los tratamientos de radioterapia a las necesidades de cada paciente es un aspecto clave para obtener los mejores resultados y minimizar los riesgos. Por ello, investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), en colaboración con el Hospital Provincial de Castellón, han desarrollado una nueva metodología que ofrece un cálculo preciso de la dosis ajustada para cada caso.

Gracias a la reconstrucción 3D de un maniquí antropomórfico (Rando phantom) a partir de la segmentación de imágenes de tomografía computarizada (TC), los investigadores han podido diseñar y testar una herramienta que ayuda a calcular el haz que se centre de manera óptima en el tumor, permitiendo mejorar su conformación y, por tanto, disminuir la irradiación de los tejidos sanos circundantes.

Según explica Belén Juste, investigadora del Instituto de Seguridad Industrial Radiofísica y Medioambiental (Isirym) de la UPV, "la metodología ayuda a calcular de manera precisa y personalizada la distribución de dosis en el paciente".

La dosis necesaria para destruir las células cancerígenas la establece el oncólogo junto con el radiofísico, dependiendo del tipo de tumor y su localización en el cuerpo humano. Su trabajo consiste en planificar el tratamiento de cada paciente y para ello se deben estudiar las diferentes energías de haz que hay que utilizar, así como los tamaños de campo de este haz, para lograr la dosis necesaria que mate las células tumorales, y afecte lo mínimo posible a las sanas que haya alrededor.

La aplicación práctica de esta herramienta depende de la mejora en la velocidad de cálculo de los procesadores, de modo que se ajuste a la práctica clínica

La principal innovación del estudio reside en el uso de geometrías malladas (un tipo de representación tridimensional con estructura de malla que posibilita representar volúmenes y que se ajusta con fidelidad a las geometrías complejas, como es el caso de la estructura anatómica) en este tipo de cálculos.

Más precisión
El código utilizado en el trabajo permite obtener, dada una energía de haz y un tamaño y forma de campo de radiación, los resultados de la distribución de dosis tridimensional en cada punto del paciente de manera más precisa. De cara al paciente, "la ventaja principal es que su tratamiento de radioterapia es personalizado y su cálculo muy preciso", añade.

Para la simulación de la dosis, los investigadores emplearon el código Monte Carlo MCNP6 -que simula el transporte de partículas (fotones, electrones y neutrones) y sus interacciones en el medio, para poder calcular el flujo o dosis de radiación en cualquier punto de la geometría modelizada- y, gracias a un acelerador lineal de uso médico, lo validaron con medidas experimentales tomadas en el interior del maniquí antropomórfico (que consta de materiales que simulan el tejido blando y hueso humano) con dosímetros Mosfet.

"Los resultados obtenidos en el interior de este maniquí demuestran que las distribuciones de dosis calculadas se ajustan a las experimentales. En concreto, los valores de dosis registrados se ajustan a los calculados porMonte Carlo con una diferencia porcentual media de 2 por ciento".

Planificación
La metodología desarrollada podría tener su uso en la planificación de los tratamientos de radioterapia "con las significativas mejoras que ofrecería un cálculo de dosis preciso y personalizado para cada paciente".

En cuanto a los avances que son necesarios para su aplicación clínica, la especialista apunta que "el problema es el tiempo de cálculo asociado a estas simulaciones. A medida que mejoren los procesadores y sus prestaciones computacionales, así como se estandarice el uso de clusters (computación en paralelo), el tiempo de cálculo se irá acercando más a los necesarios en la práctica clínica: un máximo de 15 minutos", explica Juste.

Dirigir la radiación y su intensidad ayuda a preservar mejor el tejido sano

Publicación
El trabajo, que supone un importante avance para la mejora de la planificación de los tratamientos radioterápicos, se ha publicado en la revista 'Radiation Physics and Chemistry'.

Presentación
Los investigadores presentaron este estudio en el 4º Congreso Conjunto de las Sociedades de Medicina Física (SEFM) y Protección Radiológica (SEPR).

Maniquíes
Los maniquíes 'Rando' están compuestos por materiales que se asemejan en densidad a los tejidos humanos, incluyendo músculos, grasa, huesos y órganos como los pulmones.