Al pasar de aceleradores gigantes de 26 kilómetros (16 millas) de ancho a salas de cirugía cerebral, un detector de partículas desarrollado por primera vez por físicos de CERN está siendo utilizado por científicos en Alemania para tratar tumores cerebrales con mayor precisión y seguridad.
Destruir los tumores de cabeza y cuello es relativamente sencillo. Les aplicas los productos químicos adecuados o les aplicas una radiación lo suficientemente potente y listo. El problema es descubrir cómo matar las células cancerosas sin matar al paciente.
Una forma eficaz de tratar estos tumores es mediante el uso de haces de iones. Al acelerar las partículas cargadas a tres cuartos de la velocidad de la luz, pueden penetrar hasta un pie en el tejido vivo. Para proteger las células sanas, la técnica convencional consiste en mover el proyector de iones en curva con el tumor centrado en el foco. De esta manera, el tumor es bombardeado continuamente mientras que el tejido sano queda sólo ligeramente expuesto.
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Es un método simple y eficaz, pero dista mucho de ser perfecto, especialmente cuando el tumor está en el cerebro. En tal situación, existe un peligro real de exponer las células sanas vecinas a la radiación secundaria causada por el haz de iones que incide en los tejidos, lo que puede provocar pérdida de memoria, daño al nervio óptico y otros problemas.
Para minimizar esto, las exploraciones por tomografía computarizada (TC) de rayos X pueden mapear con precisión la ubicación del tumor para guiar al cirujano en la configuración del tratamiento. Desafortunadamente, una exploración realizada antes de la operación puede ser inexacta porque desde entonces el cerebro se ha movido dentro del cráneo.
Para compensar esto, investigadores del Centro Nacional Alemán de Enfermedades Tumorales (NCT), el Centro Alemán de Investigación del Cáncer (DKFZ) y el Centro de Terapia con Rayos de Iones (HIT) del Hospital Universitario de Heidelberg utilizaron un nuevo dispositivo de imágenes construido por una empresa checa. ADVACAM que incorpora el detector de píxeles Timepix3 desarrollado en el CERN.
Diseñado para funcionar tanto con detectores de semiconductores como con detectores llenos de gas, el Timepix3 es un circuito integrado de uso general que puede tomar datos de detección escasos y proporcionar resultados con alta resolución en poco tiempo. Esto permite que ADVACAM utilice la radiación secundaria del haz de iones para actualizar los mapas de tejido utilizando la radiación como baliza de seguimiento.
«Nuestras cámaras pueden registrar cada partícula cargada de radiación secundaria emitida por el cuerpo del paciente», afirmó Lukáš Marek de ADVACAM. «Es como ver bolas esparcidas por un tiro de billar. Si las bolas rebotan como se esperaba según la imagen CT, podemos estar seguros de que estamos apuntando correctamente. De lo contrario, está claro que el ‘mapa’ ya no se aplica. Entonces es necesario replanificar el tratamiento.»
La idea es que estas actualizaciones se dirijan mejor al tumor y al mismo tiempo reduzcan la cantidad de radiación no deseada a la que está expuesto el paciente mientras golpea el tumor con niveles más altos de radiación.
Actualmente, el detector requiere interrumpir el tratamiento para permitir una replanificación. Sin embargo, fases posteriores del programa incluirán la capacidad de corregir la trayectoria del haz en tiempo real.
«Cuando comenzamos a desarrollar detectores de píxeles para el LHC, teníamos un objetivo en mente: detectar y visualizar cada interacción de partículas y así ayudar a los físicos a desentrañar los secretos de la naturaleza a altas energías», dice Michael Campbell, portavoz de Medipix Collaborations. «Los detectores Timepix fueron desarrollados por las colaboraciones multidisciplinarias Medipix cuyo objetivo es llevar la misma tecnología a nuevos campos. Muchos de esos campos eran completamente imprevistos al principio y esta aplicación es un brillante ejemplo de ello».
Fuente: CERN
