La nueva tecnología basada en el acelerador que está desarrollando el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford tiene como objetivo reducir los efectos secundarios de la radioterapia contra el cáncer al reducir su duración de minutos a menos de un segundo. Incorporada en futuros dispositivos médicos compactos, tecnologíadesarrollado para la física de alta energía también podría ayudar a que la radioterapia sea más accesible en todo el mundo.
Ahora, el equipo de SLAC / Stanford ha recibido fondos cruciales para continuar con dos proyectos para desarrollar posibles tratamientos para tumores: uno con rayos X y otro con protones. La idea detrás de ambos es hacer estallar las células cancerosas tan rápido que los órganosy otros tejidos no tienen tiempo para moverse durante la exposición, al igual que tomar un solo cuadro congelado de un video. Esto reduce la posibilidad de que la radiación golpee y dañe el tejido sano alrededor de los tumores, lo que hace que la radioterapia sea más precisa.
"Administrar la dosis de radiación de una sesión de terapia completa con un solo flash que dure menos de un segundo sería la mejor manera de controlar el movimiento constante de órganos y tejidos, y un avance importante en comparación con los métodos que estamos usando hoy en día"dijo Billy Loo, profesor asociado de oncología de radiación en la Escuela de Medicina de Stanford.
Sami Tantawi, profesor de física de partículas y astrofísica y científico jefe de la División de Investigación del Acelerador de RF en la Dirección de Innovación Tecnológica de SLAC, que trabaja con Loo en ambos proyectos, dijo: "Para suministrar radiación de alta intensidad de manera suficientemente eficiente,necesitamos estructuras aceleradoras que sean cientos de veces más potentes que la tecnología actual. Los fondos que recibimos nos ayudarán a construir estas estructuras ".
Blasting cancer con rayos X
El proyecto llamado PHASER desarrollará un sistema de entrega flash para rayos X.
En los dispositivos médicos actuales, los electrones vuelan a través de una estructura de acelerador en forma de tubo de aproximadamente un metro de largo, obteniendo energía de un campo de radiofrecuencia que viaja a través del tubo al mismo tiempo y en la misma dirección. La energía de los electrones se obtieneconvertido en rayos X. En los últimos años, el equipo de PHASER ha desarrollado y probado prototipos de acelerador con formas especiales y nuevas formas de alimentar campos de radiofrecuencia en el tubo. Estos componentes ya están funcionando según lo previsto por las simulaciones y allanan el camino para el aceleradordiseños que admiten más potencia en un tamaño compacto.
"A continuación, construiremos la estructura del acelerador y probaremos los riesgos de la tecnología, que, en tres a cinco años, podría conducir a un primer dispositivo real que eventualmente pueda usarse en ensayos clínicos", dijo Tantawi.
El Departamento de Oncología de Radiación de Stanford proporcionará alrededor de $ 1 millón durante el próximo año para estos esfuerzos y apoyará una campaña para recaudar más fondos de investigación. El Departamento de Oncología de Radiación, en colaboración con la Facultad de Medicina, también ha establecido la Ciencia de RadiaciónCentro centrado en el tratamiento de radiación de precisión. Su división PHASER, codirigida por Loo y Tantawi, tiene como objetivo convertir el concepto PHASER en un dispositivo funcional.
Hacer la terapia de protones más ágil
En principio, los protones son menos dañinos para el tejido sano que los rayos X porque depositan su energía para matar tumores en un volumen más reducido dentro del cuerpo. Sin embargo, la terapia de protones requiere grandes instalaciones para acelerar los protones y ajustar su energía. Tambiénusa imanes que pesan cientos de toneladas que se mueven lentamente alrededor del cuerpo del paciente para guiar el rayo hacia el objetivo.
"Queremos idear formas innovadoras de manipular el haz de protones que hará que los dispositivos futuros sean más simples, más compactos y mucho más rápidos", dijo Emilio Nanni, científico del personal de SLAC, que lidera el proyecto con Tantawi y Loo.
Ese objetivo pronto podría estar al alcance, gracias a una reciente subvención de $ 1.7 millones del programa de Administración del Acelerador de la Oficina de Ciencia de DOE para desarrollar la tecnología en los próximos tres años.
"Ahora podemos avanzar diseñando, fabricando y probando una estructura de acelerador similar a la del proyecto PHASER que será capaz de dirigir el haz de protones, ajustar su energía y administrar altas dosis de radiación prácticamente instantáneamente", dijo Nanni.
Rápido, efectivo y accesible
Además de hacer que la terapia contra el cáncer sea más precisa, la administración instantánea de radiación también parece tener otros beneficios.
"Hemos visto en ratones que las células sanas sufren menos daño cuando aplicamos la dosis de radiación muy rápidamente y, sin embargo, el efecto de eliminación de tumores es igual o incluso un poco mejor que el de una exposición convencional más larga", Loo"Si el resultado es válido para los humanos, sería un paradigma completamente nuevo para el campo de la radioterapia".
Otro objetivo clave de los proyectos es hacer que la radioterapia sea más accesible para los pacientes de todo el mundo.
Hoy, millones de pacientes en todo el mundo reciben solo cuidados paliativos porque no tienen acceso a la terapia contra el cáncer, dijo Loo. "Esperamos que nuestro trabajo contribuya a hacer que el mejor tratamiento posible esté disponible para más pacientes en más lugares."
Es por eso que el equipo se está enfocando en diseñar sistemas que sean compactos, de bajo consumo, económicos, eficientes de usar en el entorno clínico y compatibles con la infraestructura existente en todo el mundo, dijo Tantawi: "El primer diseño de acelerador lineal médico ampliamente utilizadofue inventado y construido en Stanford en los años previos a la construcción de SLAC. La próxima generación podría ser un verdadero cambio de juego, en medicina y en otras áreas, como aceleradores para láseres de rayos X, colisionadores de partículas y seguridad nacional."
Peter Maxim en Stanford ahora director de física de oncología radioterápica en la Universidad de Indiana es co-inventor de PHASER e hizo contribuciones clave a ambos proyectos. Los miembros adicionales del equipo de terapia de protones son Reinhard Schulte en la Universidad de Loma Linda y Matthew Murphy enVarian Medical Systems.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio nacional de aceleración DOE / SLAC . Original escrito por Manuel Gnida. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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