La radioterapia “a medida” mejorará los tratamientos contra el cáncer

* Gracias a modelos matemáticos se podrá personalizar el tratamiento que recibe el paciente.

* Para ello se empleará la técnica Dose Painting by Numbers, que permitirá dirigir y adaptar el tratamiento para cada caso concreto. 

La radioterapia que se ofrece en la actualidad, a pesar de atender a la particularidad del tipo de tumor o a factores genéticos, se sustenta en estudios basados en la evidencia, es decir, en la experiencia tras aplicar los tratamientos y  evaluar los resultados obtenidos.  Como resultado, la mayoría de tratamientos en radioterapia están basados en una medicina poblacional, donde la prescripción de dosis, así como la definición de los volúmenes de interés, se realiza sobre la imagen morfológica o anatómica, habitualmente obtenida por estudio de TAC del paciente. Estas actuaciones sobre la imagen se han ido reajustando según la evidencia de éxito o fracaso, promediadas a partir de una gran base de datos de pacientes con igual patología.

Un parámetro fundamental es necesario incluir en las planificaciones de radioterapia para conseguir tratamientos más ambiciosos. Se trata del tiempo, y con ello, describir la evolución de la enfermedad, puesto que permitiría minimizar la incertidumbre y definir con mayor precisión la extensión de los tejidos enfermos, a fin de que la dosis solamente afecte a la enfermedad, sin dañar tejido sano. A través de la planificación basada en la información funcional que puede aportar un dispositivo de imagen como el PET/TAC, es posible tener en cuenta las particularidades fisiológicas de la lesión en cada paciente, así como los cambios que se producen durante el curso del tratamiento, de forma que éste puede ser adaptado a dichos cambios,  conduciendo a una radioterapia adaptativa fuertemente personalizada.

Dos Protocolos de reconstrucción de imágenes PET/TAC para un mismo caso de estudio, y los volúmenes tumorales obtenidos en 3D [1]

Como consecuencia de la investigación llevada a cabo en colaboración entre el grupo de Física Médica que dirige el profesor Antonio Leal en el Departamento de Fisiología Médica y Biofísica de la Universidad de Sevilla y el Centro Nacional de Aceleradores, se ha desarrollado un modelo de planificación de tratamientos radioterápicos basado exclusivamente en la imagen morfofuncional, considerando la información anatómica y fisiológica incluida en la imagen clínica del paciente. De esta manera, según nos indica la Dra. Jiménez Ortega “a diferencia del procedimiento habitual basado en la evidencia poblacional, donde la prescripción de la dosis de tratamiento tiende a ser homogénea a toda la lesión, se ha empleado una nueva forma de prescribir la  dosis, conocida como Dose Painting by Numbers, tratando de aumentar la dosis en las zonas más resistentes o más activas del tumor ”.

La técnica Dose Painting by Numbers exige una alta precisión en el cálculo de la dosis que recibe el paciente. Para ello, el equipo de trabajo apostó por el método matemático conocido como full Monte Carlo. Con este modelo se tienen en cuenta tanto las posibles interacciones del haz de partículas terapéutico con los distintos componentes del acelerador, así como a través de los tejidos del paciente a tratar. Este método numérico permite una solución teórica precisa, en contraste con el cálculo analítico que se sigue en los planificadores comerciales instalados en los centros hospitalarios.

Como resultado de este trabajo, se han propuesto soluciones para tratamientos de radioterapia adaptativa basadas exclusivamente en los cambios en la imagen, lo que ayudará a una implementación de la técnica más flexible y abierta a propuestas de deep learning. Los responsables de este estudio remarcan que “el procedimiento además, ofrece una metodología robusta, capaz de controlar las incertidumbres  asociadas a la imagen morfofuncional, con lo que se espera pueda animar a los especialistas a usar este tipo de herramientas y así incorporar consideraciones biológicas que ayuden a un tratamiento del cáncer más personalizado y eficiente”.

Con objeto de que este procedimiento pudiera ser convenientemente reproducible, fue necesaria la realización de una serie de experimentos que han permitido certificar el equipo PET/TAC del CNA bajo acreditación internacional EARL de la Asociación Europea de Medicina Nuclear, poniendo a este equipo en un contexto internacional válido para futuros proyectos intercentro.

El Centro Nacional de Aceleradores es una ICTS de localización única que forma parte del Mapa de ICTS actualmente vigente, aprobado el 7 de octubre de 2014 por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI).

Referencia bibliográfica:

[1] Accurate, robust and harmonized implementation of morpho-functional imaging in treatment planning for personalized radiotherapy

Elisa Jiménez-Ortega, Ana Ureba, Jose Antonio Baeza, Ana Rita Barbeiro, Marcin Balcerzyk, Ángel Parrado-Gallego, Amadeo Wals-Zurita, Francisco Javier García-Gómez, Antonio Leal

PLoS ONE 14(1) (2019). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210549

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