O uso das tecnoloxías presentes nos aceleradores de partículas, e, en particular, os avances na xeración de campos magnéticos, é a base da Hadronterapia (ou protonterapia, se nos referimos específicamente ao uso de protóns) como técnica médica.

O emprego departículas pesadas cargadas (protones e iones pesados - hadróns en xeral) en radioterapia permite unha distribución de dose nos tecidos completamente diferente á radioterapia convencional (ver figura), o que constitúe a súa principal avantaxe fronte á radioterapia con fotóns (R-X). Cando estas partículas penetran no organismo, a súa perda de enerxía por unidade de longixude é inversamente proporcional ao cadrado da súa velocidade. Esta dependencia fai que a máxima perda de enerxía e maior densidade de ionización se produza ao final do perecorrido da partícula (Pico de BRAGG), cando a súa velocidade é próxima a cero.

Pico de Bragg. (Imaxe: CERN Courier)

A tasa de perda de enerxía dun feixe monoenerxético ao atravesar un medio uniforme é sempre a mesma, polo que as partículas do feixe se frearán á mesma profundidade, o que se denomina rango da partícula. Polo tanto, a profundidad do pico de Bragg depende da enerxía inicial desas partículas e dos tecidos que atravesan. Modulando a enerxía das partículas incidentes, é posible extender a rexión do pico de Bragg para focalizar a dosis nun volume máis extenso. É dicir, para asegurar unha dose uniforme en todo o volume do tumor superpóñense varios picos de Bragg de diferente enerxía (lánzanse protóns que depositarán a súa enerxía a distintas profundidades do tumor.). Isto é o que se chama Spread Out Bragg Peak (SOBP), que podería traducirse como “ensanche do pico de Bragg” ou "pico de Bragg extendido".

Ademais, a dose de radiación disminúe bruscamente detrás do pico de Bragg, o que evita que órganos críticos e tecido sano reciban radiación non desexada.

Estas características físicas dos feixes de protones e ions fan que este tipo de radioterapia esté especialmente indicada para tumores profundos ou tumores próximos a estructuras críticas do organismo, xa que a dose proporcionada ao tecido san colindante ao tumor se reduce considerablemente respecto á proporcionada pola radioterapia convencional.

En relación ás técnicas de tratamento, existen dous principais: sistema de dispersión pasiva (‘single/double-scattering’) e sistema de dispersión activa (‘beam-scanning’). Os sistemas de dispersión pasiva utilizan materiais que permiten dispersar o feixe de protóns (hadrón) na súa dirección transversal ata conseguir unha dose uniforme en todo o ancho do tumor. Porén, nos sistemas activos, aproveitando o feito de que son partículas cargadas, utilízase un sistema de deflexión magnético para mover o feixe vertical e horizontalmente ata cubrir toda a superficie do tumor. Foi en 1997 cando se comezou a desenvolver o sistema activo no GSI (Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Alemania) e no PSI (Paul Scherrer Institute, Villingen, Suiza), Desde aquela, e tomando todas as innovacións, melloras e optimizacións no campo dos aceleradores de partículas, e, en particular, na área dos campos magnéticos, téñense logrado grandes avances na Protonterapia (Hadronterapia).

Inicialmente, usábanse sistemas de dispersión pasiva para dirixir e focalizar os hadróns, pero en 1997 comezouse a desenvolver, no GSI (Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Alemania) e no PSI (Paul Scherrer Institute, Villingen, Suiza), o chamado “sistema de dispersión activa” no que os hadróns cargados son guiados magnéticamente sobre a zona de tratamento. Desde entón, e tomando todas as innovaciones, melloras e optimizacións no campo dos aceleradores de partículas, e, en particular, nol uso dos campos magnéticos, téñense logrado grandes avances na Hadronterapia.

Para lograr unha mayor flexibilidad no tratamento, o acelerador acóplase a un sistema de distribución do feixe chamado ‘gantry’ que permite focalizar os hadróns sobre o tumor desde calquera ángulo.

Equipo Gantry. (Imaxe: CERN Courier)

 Un esquema dun área de protonterapia (hadronterapia) pode presentarse así:

(Imaxe desde unha infografía do diario El Mundo)

Unha aportación novidosa do CERN é GaToroid, un toroide superconductor e lixeiro que pode rodear a un doente e mellorar significativamente o suministro de hadróns .

En España están en fase de desenvolvemento 10 centros de Hadronterapia para o sistema público. En particular, o Centro de Protonterapia de Galicia será un referente europeo. Agárdase que estea en funcionamento en 2025. Ademais de contar cunha área para o tratamento de pacientes, contará cunha zona destinada exclusivamente á investigación.

Máis información:

http://nuclear.fis.ucm.es/CDTEAM/articulos%20pdf/PDF%20PUBLICACIONES%20IMAGEN%20MEDICA/HADRONTERAPIA-herranz-2008.pdf

https://enlight.web.cern.ch/what-is-hadron-therapy

https://cerncourier.com/a/cern-takes-next-step-for-hadron-therapy/

https://cerncourier.com/a/proton-therapy-enters-precision-phase/

https://home.cern/news/news/knowledge-sharing/clinical-trials-using-carbon-ions-begin-cnao-0

https://www.intechopen.com/chapters/74496

https://www.gciencia.com/investigarusc/centro-protonterapia-galicia-futuro-referente-europeo-investigacion/