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Físicos de la BUAP trabajan en simulación para reducir efectos no deseados de los tratamientos contra cáncer


Colaboran con expertos de la Universidad de California San Francisco, para optimizar los parámetros utilizados en la hadronterapia

BUAP. 8 de enero de 2017. Lo ideal de los tratamientos contra el cáncer a base de radiación es atacar las células o tumores cancerosos sin dañar el tejido sano que les rodea. Sin embargo, esto no es posible. Por ello, científicos del mundo desarrollan software para planeación e instrumentación en control de calidad a fin de reducir los daños. Investigadores de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la BUAP parten de estos avances y de la simulación para optimizar los parámetros empleados en este tipo de tratamientos, particularmente en la hadronterapia, y disminuir efectos indeseados.

Desde hace dos años, miembros del Cuerpo Académico de Física Médica de la BUAP colaboran con investigadores de la Universidad de California San Francisco, Estados Unidos, en la optimización y validación de una herramienta de simulación denominada TOPAS (TOol for PArticle Simulation): un software desarrollado por los estadounidenses para aplicaciones en física médica, en específico para hadronterapia.

Eduardo Moreno Barbosa, miembro del grupo de científicos de la BUAP, indicó que gracias a simulaciones basadas en el método de Monte Carlo se puede tener un mejor dominio de la hadronterapia en pacientes con cáncer, debido a que permiten conocer las cantidades más precisas de radiación y sus efectos secundarios, así como para el desarrollo y calibración de detectores para su medición, entre otros aspectos. Es decir, proporciona a los especialistas los parámetros óptimos para que los tratamientos sean más seguros.

“Podemos establecer dosis certeras para no dañar los tejidos sanos próximos al lugar afectado por el cáncer. Esta precisión resulta preponderante cuando se combate células o tumores cancerosos en órganos vitales, como el cerebro”, agregó.

Además, con su esquema de simulación, en el que es posible incluir parámetros como la geometría del sistema de liberación del haz de hadrones, la composición de tejidos de pacientes y tumores, se puede identificar incluso aspectos que de forma física no es posible medir, como las dosis que se liberan en zonas dentro del paciente a las que no se puede introducir algún sensor.

Aunque el empleo de la simulación en tratamientos a base de radiación no es nuevo, el uso del método de Monte Carlo requiere de gran habilidad en programación, una fuerte base teórica y gran capacidad de cómputo, por lo que su uso y desarrollo es restringido.

El software TOPAS, desarrollado originalmente por la Universidad de California San Francisco, el Massachusetts General Hospital y el SLAC National Accelerator Laboratory, rompe con esta restricción permitiendo la creación de simulaciones complejas de manera fácil y rápida, inclusive reduciendo el posible error de usuario.

El egresado de la FCFM de la BUAP, José Ramos Méndez -quien trabaja en la Universidad de California San Francisco y colabora con el equipo mexicano- amplía el número de factores que inciden en la efectividad de los tratamientos, pues su esquema de simulación es capaz de considerar sistemas externos que están fuera del control de los software convencionales, como los movimientos del paciente al momento de recibir radioterapia.

“En consecuencia se puede ser mucho más específico y con ello reducir los efectos indeseados de los tratamientos al mínimo posible”, comentó Moreno Barbosa, doctor por la BUAP con más de diez artículos científicos en revistas internacionales indexadas y arbitradas en el área de instrumentación de partículas.

La estadística contra el cáncer

Dada sus capacidades para financiar avances científicos en el área médica, fue en Estados Unidos, Europa y Japón donde se comenzó a desarrollar y utilizar la hadronterapia desde los años setenta. Esta técnica funciona a través de la radiación con hadrones: destruye o lesiona las células en el área que recibe tratamiento, al dañar su material genético y hacer imposible su crecimiento y reproducción.

En un principio, los parámetros eran establecidos a partir de sistemas electrónicos de medición en combinación con simulaciones, pues empatando los resultados de ambos procesos podían verificar la validez de las observaciones de forma recíproca. Lo anterior da cuenta que la simulación y los avances tecnológicos van de la mano, pues se puede validar la eficiencia de la instrumentación con la ayuda de la simulación al comparar ambos resultados y viceversa.

Es así como los científicos de la BUAP han mejorado sus esquemas de predicción y han validado los avances tecnológicos hechos para este fin. Modelan nuevos detectores para encontrar mejores mediciones de dosis y simulan cada avance tecnológico para conocer su impacto en los tratamientos, todo mediante el método de Monte Carlo, que recibe este nombre en referencia al Casino de Montecarlo, Mónaco, por ser considerada la ciudad de los juegos de azar.

“Con TOPAS y el soporte tecnológico que ofrece el Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México (LNS) de la BUAP podemos simular en menor tiempo y verificar los tratamientos asignados a cada paciente, que se verán beneficiados de la precisión que ofrece la hadronterapia”, subrayó Moreno Barbosa.

El interés en simular los parámetros de la hadronterapia y hallar su aplicación óptima en cada paciente descansa en que esta técnica, aunque más costosa, permite un mejor control de la radiación en puntos específicos: “es más precisa que las radiaciones convencionales contra el cáncer”. El científico consideró que el uso de la hadronterapia no se ha extendido dado el lento progreso tecnológico y sus costos excesivos, pese a ser una técnica que data de varios años.

Aunque no es un tema nuevo, la infraestructura necesaria y el alto costo económico es lo que ha limitado su uso a países desarrollados. Con los avances que se cuentan al día de hoy, es posible establecer el equipamiento adecuado, “sin embargo, por la naturaleza de los hadrones, se necesitan de instalaciones grandes y complejas. Antes de tener esta infraestructura, se puede conocer los posibles resultados de este tipo de tratamientos, por lo que la simulación tiene un papel fundamental desde antes de la instalación”, concluyó el especialista.

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