Un sistema de imagenología de dosis por fibra óptica para la radioterapia contra el cáncer
Más de la mitad de los pacientes diagnosticados de cáncer en Europa necesitan algún tipo de tratamiento de radioterapia. Al administrar este medicamento exactamente donde se necesita, se requieren dosis más bajas y se reducen los efectos secundarios nocivos. La radioterapia contra el cáncer se ha vuelto mucho más localizada, mediante un proceso conocido como braquiterapia, en el que se coloca material radiactivo directamente en la zona del tejido canceroso. Sin embargo, los clínicos todavía deben supervisar la intervención en tiempo real. El equipo del proyecto ORIGIN, financiado con fondos europeos, ha creado un innovador sistema fotónico de imagen y localización para radioterapia que reducirá considerablemente el riesgo de error en el tratamiento y mejorará los resultados para los pacientes. «El sistema de ORIGIN se desarrolló siempre con el paciente en primer plano, y los equipos técnicos trabajaron en estrecha colaboración con los equipos clínicos para garantizar que se diseñaba de forma que satisficiera las necesidades de los pacientes», explica Sinead O'Keeffe, beneficiaria de una beca de investigación de la Sociedad Real - Fundación Científica de la Universidad de Irlanda en la Universidad de Limerick y coordinadora del proyecto ORIGIN.
Braquiterapia fotónica
Para medir la radiación, el equipo diseñó sensores de fibra óptica que utilizan un material especial sensible a la radiación, conocido como centelleador, que convierte la radiación en luz visible. El sistema detector mide la luz emitida por las fibras ópticas. Se basa en una matriz de dieciséis canales, que permite medir la dosis de radiación en múltiples puntos simultáneamente. El sistema detector multicanal emplea una tecnología especializada conocida como fotomultiplicador de silicio, que permite detectar o «contar» los fotones individuales. «Esto proporciona tanto la sensibilidad como el alcance necesarios para los distintos tratamientos de braquiterapia», añade O'Keeffe. «Cuando se expone a la radiación ionizante, la punta centelleante del sensor de fibra óptica emite fotones de luz que viajan a lo largo de la fibra óptica hasta el sistema detector».
Aumentar la precisión con inteligencia artificial
La colocación y medición precisas de la fuente radiactiva durante la braquiterapia son cruciales, tanto para garantizar la dosis prescrita en la zona diana como para asegurar una exposición mínima de los órganos cercanos. En este caso, el equipo empleó inteligencia artificial para determinar la ubicación de la fuente de radiación, al analizar las lecturas de dosis de los sensores de fibra óptica, y combinó estos datos con la posición de los sensores. A continuación puede generarse un mapa de calor que, superpuesto a la imagen de TAC o ecografía del paciente, confirma la posición y la dosis de radiación recibida.
De ORIGEN a la validación clínica
A través del proyecto, el equipo desarrolló modelos impresos en 3D de la zona pélvica humana para eliminar la necesidad de pacientes durante los ensayos para verificar y desarrollar el sistema. Los prototipos del sistema ORIGIN fueron evaluados clínicamente por los tres socios clínicos del proyecto: la Clínica Blackrock Health de Galway, el Centro para el Tratamiento del Cáncer de Irlanda del Norte y el Hospital Universitario Central de Asturias. «El sistema general de ORIGIN es el principal resultado explotable del proyecto, ya que aporta importantes repercusiones clínicas», señala O'Keeffe. Sin embargo, algunos aspectos individuales han encontrado aplicaciones más allá del ámbito original. El siguiente paso es llevar el sistema de ORIGIN a la fase de validación clínica. «Mientras trabajaba en estrecha colaboración con los equipos clínicos, se transmitía continuamente el efecto que este sistema tendría en los desenlaces clínicos de los pacientes en braquiterapia», afirma O'Keeffe. «Como tal, todo el equipo está ansioso por ver el sistema implantado en hospitales de toda Europa, y seguirá impulsando este objetivo».
Palabras clave
ORIGEN, cáncer, tratamiento, inteligencia artificial, braquiterapia, óptica, fotónica, clínica