La Sociedad Española de Oncología Radioterápica (SEOR) instituyó el 19 de diciembre del 2021 como Día de la Oncología Radioterápica en España. Esta fecha conmemora la primera curación de un cáncer mediante radioterapia. Tal día en 1899 se presentaron los casos de dos pacientes en la Sociedad Sueca de Medicina. El lema de 2022 de la SEOR es #YoSéDecirlo.
El uso de radiación ionizante para el tratamiento del cáncer data de finales del siglo XIX, muy cercano a la descripción de los rayos X por Wilhelm Conrad Roentgen en 18951. De hecho, para cuando Marie y Pierre Curie descubrieron el polonio y el radio, los efectos de los rayos X en la piel ya se conocían2. Asimismo, el comienzo de la braquiterapia también tuvo lugar poco después al descubrimiento del radio en 18981.
Las primeras curaciones documentadas de cáncer mediante radioterapia se presentaron de forma independiente y simultánea el 19 de diciembre de 1899 en la Sociedad Médica Sueca. Estos dos casos se publicaron en 19003.
El médico Tor Stenbeck trató a una mujer con carcinoma de células basales en la nariz con radioterapia. Después de un total de noventa y nueve sesiones a lo largo de varios meses, logró la completa curación de la paciente4.
Por otra parte, Tage Sjögren también presentó la curación mediante radioterapia de un paciente con cáncer de piel, aunque suplementada con la escisión de una pequeña parte radiorresistente del tumor4.
Desde estas primeras curaciones a la actualidad, la oncología radioterápica se ha convertido en una especialidad clave en el tratamiento integral del cáncer5. Esta disciplina surgió de la aplicación experimental de rayos X y se ha transformado en una herramienta sofisticada del tratamiento oncológico actual6.
En sus inicios la radioterapia pretendía ser una alternativa a la resección quirúrgica o bien un tratamiento de lesiones irresecables. Actualmente la radioterapia se emplea de forma habitual como un componente de terapia multimodal, aunque también hay casos en que se utiliza como monoterapia1. La radioterapia no solo se ha empleado con intención curativa, sino que ha sido primordial paliando síntomas, entre ellos, el dolor, sangrado y compresión de nervios7.
Según Thompson et al.7 un 40% de los pacientes curados de cáncer han recibido radioterapia como parte de su tratamiento. Por otro lado, un 50% del total de enfermos de cáncer requerirá de radioterapia en algún punto de su tratamiento.
En este artículo queremos presentar un breve recorrido del desarrollo de la oncología radioterápica.
Rayos X para el tratamiento del cáncer
En un inicio, los primeros usos terapéuticos de los rayos X fueron lesiones benignas tipo eccema y lupus1, mientras que en la actualidad, la radioterapia se emplea en su mayoría para el tratamiento de cáncer.
Existe cierta discusión en torno a la prioridad en los intentos radioterapéuticos3,8. En cualquier caso, la falta de conocimiento acerca de las propiedades y mecanismos de acción de la radioterapia limitaba los resultados beneficiosos con respecto a los efectos secundarios.
Además, los científicos, técnicos y personal sanitario no se protegieron adecuadamente de la exposición a la radiación debido al desconocimiento de cómo la radiación interactuaba con los tejidos biológicos. En consecuencia, sufrieron desde quemaduras a diversos tipos de cáncer, como le ocurrió a la propia Marie Curie, que falleció de anemia anaplásica provocada por su exposición al radio. Al radio se le atribuyeron toda clase de efectos beneficiosos, lo que impulsó su uso indiscriminado para aplicaciones médicas, de parafarmacia y cosméticas, con trágicas consecuencias para las personas.
Los primeros tratamientos de radioterapia se administraban generalmente mediante exposiciones únicas y prolongadas. En ellas, se colocaban tubos de rayos catódicos de baja energía en proximidad al tumor. Debido a las bajas energías de los rayos X producidos, la profundidad de penetración de la radiación era reducida, ya que la profundidad a la que pueden llegar los rayos X en el tejido biológico se relaciona con la energía de los fotones1.
El mayor avance de la época en el tratamiento con haz externo y en radiología diagnóstica fue el tubo de Coolidge. Se trataba de un tubo de alto vacío con un cátodo calentado de tungsteno que permitía producir una dosis razonable y predecible de rayos X5. El tratamiento con los tubos de Coolidge se llamó al principio terapia de roentgen profunda, y de forma posterior, radioterapia externa de ortovoltaje1.
En 1944 se publicó el primer artículo de radioterapia intraoperatoria en el que Henschke y Henschke utilizaron rayos X de ortovoltaje9.
En manos de los oncólogos radioterápicos, el invento de Coolidge dio lugar al desarrollo de muchas técnicas exitosas en el tratamiento de cánceres de cuello y cabeza, cáncer de mama, carcinomas pélvicos, linfoma de Hodgkin y otros linfomas malignos5.
Sin embargo, el poder de penetración de los rayos X de ortovoltaje continuaba siendo reducido e incluso disminuía con la corta duración del tratamiento. Este tiempo no se podía aumentar debido al sobrecalentamiento del tubo de rayos X. Además, una alta proporción de dosis se absorbía en la capa superficial del tejido sano, con reacciones agudas y tardías graves. Por otra parte, esta dosis resultaba atenuada por el tejido óseo, lo que tiene como consecuencia una distribución de dosis no homogénea en el tejido blando y un riesgo significativo de fractura ósea6.
Para endurecer el haz y filtrar las bajas energías se empleaban finas láminas metálicas1,3. Otro método de reducir la dosis depositada en la piel era utilizar múltiples haces que penetraran en el cuerpo a través de diferentes áreas y que se superpusieran en la localización interna del tumor1. El concepto de haces rotatorios en 360º también se introdujo con el objetivo de minimizar la exposición de la piel1,9.
Coolidge construyó un nuevo tubo en cascada que era capaz de aumentar la aceleración electrónica, dando lugar a los haces de supervoltaje1. Poco después estuvieron disponibles grandes transformadores y generadores de Van de Graff5. A ellos siguieron el ciclotrón1,9, los aceleradores lineales de fotones y electrones9,10, el betatrón9 y el sincrotrón1.
Los rayos X de megavoltaje comenzaron a utilizarse en pacientes a partir de 1956, mientras que ya a principios de los 1960, los aceleradores lineales compactos se instalaron en gantries capaces de rotar 360º alrededor del paciente1. El megavoltaje tenía ciertas ventajas como la dosis en profundidad más alta, el efecto acumulativo, y el potencial de calcular la distribución de dosis por ordenador9.
En la actualidad, los aceleradores lineales de fotones y electrones son los dispositivos más usados a nivel mundial para el uso médico de fotones y electrones de alta energía9.
Teleterapia con unidades de cobalto-60
De todas formas, la primera máquina de radioterapia fiable y de amplia utilización fue el dispositivo de teleterapia de cobalto-605. El propósito de este aparato era administrar cantidades útiles de radiación gamma en el rango de MeV bajo1, con el objetivo de tratar tumores profundos eficientemente, pero sin daño a los tejidos circundantes sanos11.
Las primeras unidades de cobalto-60 permitían una mejor dosis en profundidad que las máquinas contemporáneas de rayos X, facilitando mayores dosis en el tumor9.
Esto fue posible tras la Segunda Guerra Mundial, cuando se podían producir isótopos radiactivos de manera artificial por medio de reactores nucleares9. Hasta entonces la única fuente de rayos gamma era el radio, aunque también se probaron otros elementos químicos como el radón y mesotorio11.
En 1968, Lars Leksell construyó en Suecia el equipo Gamma Knife, inaugurando el campo de la radiocirugía estereotáctica9.
Braquiterapia en la oncología radioterápica
El radio se había usado en aplicadores para el tratamiento de lesiones superficiales5. No obstante, a principios del siglo XX se realizaron los primeros tratamientos de braquiterapia intersticial, mediante la implantación de tubos de radio directamente en los tumores1, y de braquiterapia intracavitaria con la inserción de radio en el útero de una paciente con carcinoma de cérvix5.
En esta época también se propone el desarrollo de la braquiterapia de carga diferida. Hermann Strebel describe la inserción intratumoral de radio a través de la punta perforada de una varilla de aluminio. Esto permitía incrementar la efectividad en tumores profundos, evitando los efectos indeseados en la piel. Strebel afirma también que podría emplearse como sustituto de los rayos X para ciertas indicaciones2.
El interés en los implantes radiactivos “no permanentes” resurgió con la producción de radionúclidos artificiales como el cesio-137 y el iridio-1926. La carga diferida del iridio-192 se ejecutaba de forma manual, con el principal inconveniente de la exposición a la radiación del personal médico. Por ello, se sustituyó por técnicas de carga remota, que además reemplazaron el tratamiento intersticial e intracavitario con radio y cesio9. Se trata de la aplicación del principio ALARA en control radiológico9.
Los tratamientos de braquiterapia intracavitaria e intersticial se basaban en la administración lenta y continua de radiación, llamada de baja tasa de dosis. Sin embargo, las máquinas robóticas de carga diferida permiten tratamientos ambulatorios repetidos con administración rápida de la dosis, lo que se conoce como alta tasa de dosis (HDR)1,6.
Hoy en día se dispone también de equipos de braquiterapia electrónica, con la ventaja de que se evitan las fuentes radiactivas.
Radioterapia moderna: técnicas de imagen, conformación de los haces y TPS
Además de los avances tecnológicos, se fue progresando en la comprensión de la interacción entre materia y radiación.
En décadas más recientes, los mayores desarrollos se han debido a los avances informáticos y técnicas de imagen, en particular a los métodos de imagen axial y los planificadores de tratamiento 3D (TPS)1,6. Otros desarrollos son el dispositivo de imagen portal, los colimadores multihoja y la radioterapia conformada5.
La obtención de imagen de los tumores se consiguió en los 1970 con la introducción de la tomografía (TC) y la resonancia magnética (MRI)6. El CyberKnife se desarrolló en 1990 combinando un pequeño LINAC de 6 MeV en combinación con un sistema informático, dos tubos de rayos X diagnósticos, e imágenes de TC reconstruidas digitalmente5
Por otra parte, la conformación de los haces de radiación se realizaba con bloques metálicos de diseño personalizado montados en la cabeza de las máquinas de tratamiento. Estos se sustituyeron por los colimadores multihoja (MLC), que consisten en pequeñas hojas metálicas localizadas en la cabeza del acelerador lineal. Cada hoja dentro del MLC se gestiona robóticamente, de manera que su movimiento es independiente a las otras, y permite crear formas controladas del haz. Esta práctica se conoce como radioterapia conformada tridimensional1.
A partir de esta técnica se desarrolló la radioterapia de intensidad modulada (IMRT). En ella, la apertura de campo se divide en segmentos más pequeños, variando los tiempos de encendido del haz. De esta manera, cada segmento administra una intensidad de radiación diferente según un patrón introducido. Esto requiere mover las multihojas del MLC durante el tiempo de encendido del haz1 controlado de forma exacta mediante ordenadores1.
La IMRT permitió administrar una terapia conformada al tumor, incluso en los casos de geometría complicada o invaginación6.
En esta técnica, se suministra la radiación en un giro continuo del gantry mientras se modula la intensidad del haz. La VMAT es la IMRT más versátil y eficiente porque permite tratar volúmenes tumorales de tamaños y situaciones clínicas diferentes en pocos minutos por sesión. De hecho, la mayoría de LINAC de nueva generación en 2020 tienen incorporada esta modalidad.
La complejidad de los patrones de intensidad del haz para IMRT llevó al diseño de un nuevo tipo de planificación del tratamiento. La llamada planificación inversa se basa en iteraciones realizadas por ordenador para optimizar los perfiles de intensidad del haz y la distribución de dosis deseada1.
La aplicación de software de automatización ha facilitado el flujo de trabajo de la planificación, verificación y documentación de los planes de radioterapia.
A pesar de que los haces de fotones y electrones son las modalidades principales de oncología radioterápica, también se han desarrollado los de partículas. La hadronterapia incluye la terapia con neutrones, protones, piones e iones (partículas alfa, de carbono y de neón). La protonterapia y los neutrones subsanan algunos de los problemas de la terapia de fotones. Los protones tienen una mejor distribución de dosis, mientras los neutrones se caracterizan por una destrucción tumoral superior. Sin embargo, se trata de terapias de elevado coste solo para una serie de indicaciones limitadas, por lo que no se dispone de muchas instalaciones9.
La constitución de grupos de investigación y programas de formación en oncología radioterápica mejoró el estándar de la práctica clínica. También dio comienzo la medicina basada en evidencia en este campo y la proliferación de ensayos clínicos aleatorizados de las nuevas máquinas de tratamiento9. Asimismo, la revolución en la física médica desembocó en una dosimetría más exacta, dirección sofisticada del haz y planificación del tratamiento6. Otros grandes hitos son la fundación de instituciones como la ESTRO y la ASTRO9
La radioterapia ha recorrido un largo camino con la administración de dosis fraccionada, los avances tecnológicos de producción y administración de rayos X, la mejora de las técnicas de imagen y de planificación del tratamiento por ordenador, así como con los modelos evolutivos que predicen el comportamiento del cáncer y cómo debería tratarse1.
Desde Aplicaciones Tecnológicas de la Física nos unimos a los médicos, físicos, técnicos, enfermeros, pacientes y familiares en el Día de la Oncología Radioterápica, conmemorando las primeras curaciones documentadas el 19 de diciembre de 1899.
Aplicaciones Tecnológicas de la Física está comprometida con la importancia y la calidad de la radioterapia, trabajando en todas las etapas del flujo de tratamiento. Si desea estar al día de las novedades en el campo de la oncología radioterápica y las soluciones que distribuimos, no dude en suscribirse a nuestra newsletter.
Referencias
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