En el campo del tratamiento médico, la terapia de protones o radioterapia de protones es un tipo de terapia de partículas que utiliza un haz de protones para irradiar el tejido enfermo , con mayor frecuencia para tratar el cáncer . La principal ventaja de la terapia de protones sobre otros tipos de radioterapia de haz externo (p. Ej., Radioterapia o fototerapia) es que la dosis de protones se deposita en un rango estrecho de profundidad, lo que resulta en una mínima entrada, salida o dosis de radiación dispersa. a los tejidos sanos cercanos.
Terapia de protones | |
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Otros nombres | Terapia con haz de protones |
ICD-10-PCS | Z92.3 |
Al evaluar si tratar un tumor con terapia de fotones o protones, los médicos pueden elegir la terapia de protones si es importante administrar una dosis de radiación más alta a los tejidos diana mientras se reduce significativamente la radiación a los órganos cercanos en riesgo. [1] La Política Modelo de la Sociedad Estadounidense de Oncología Radioterápica para la terapia con haces de protones establece que la terapia con protones se considera razonable en casos en los que no se puede lograr la preservación del tejido normal circundante "con radioterapia basada en fotones" y se puede beneficiar al paciente. [2] Al igual que la radioterapia de fotones, la terapia de protones a menudo se usa junto con la cirugía y / o la quimioterapia para tratar el cáncer de manera más eficaz.
Descripción
La terapia de protones es un tipo de radioterapia de haz externo que utiliza radiación ionizante . En la terapia de protones, el personal médico usa un acelerador de partículas para atacar un tumor con un haz de protones. [4] [5] Estas partículas cargadas dañan el ADN de las células y, en última instancia, las matan al detener su reproducción y, por lo tanto, eliminar el tumor. Las células cancerosas son particularmente vulnerables a los ataques al ADN debido a su alta tasa de división y su capacidad limitada para reparar el daño del ADN. Algunos cánceres con defectos específicos en la reparación del ADN pueden ser más sensibles a la radiación de protones. [6]
La terapia de protones ofrece a los médicos la capacidad de administrar un haz de alta conformación, es decir, administrar radiación que se adapta a la forma y profundidad del tumor y preserva gran parte del tejido normal circundante. [7] Por ejemplo, cuando se compara la terapia de protones con los tipos más avanzados de terapia de fotones, radioterapia de intensidad modulada ( IMRT ) y terapia de arco volumétrico modulado (VMAT), la terapia de protones puede administrar dosis de radiación similares o más altas al tumor con un 50 % -60% menor dosis de radiación corporal total. [8] [1]
Los protones tienen la capacidad de enfocar el suministro de energía para adaptarse a la forma del tumor, entregando solo radiación de dosis baja al tejido circundante. Como resultado, el paciente experimenta menos efectos secundarios. Todos los protones de una energía dada tienen un cierto rango de penetración ; muy pocos protones penetran más allá de esa distancia. [9] Además, la dosis administrada al tejido se maximiza solo en los últimos milímetros del rango de la partícula; este máximo se denomina pico de Bragg extendido , a menudo denominado SOBP (ver visual). [10]
Para tratar tumores a mayor profundidad, el acelerador de protones debe producir un haz con mayor energía, generalmente expresada en eV ( electronvoltios ). Los aceleradores utilizados para la terapia de protones suelen producir protones con energías en el rango de 70 a 250 MeV . El ajuste de la energía de los protones durante el tratamiento maximiza el daño celular que causa el haz de protones dentro del tumor. El tejido más cercano a la superficie del cuerpo que el tumor recibe una radiación reducida y, por lo tanto, un daño reducido. Los tejidos más profundos del cuerpo reciben muy pocos protones, por lo que la dosis se vuelve inconmensurablemente pequeña. [9]
En la mayoría de los tratamientos, se aplican protones de diferentes energías con picos de Bragg a diferentes profundidades para tratar todo el tumor. Estos picos de Bragg se muestran como líneas azules delgadas en la figura de esta sección. Es importante comprender que, mientras que los tejidos que se encuentran detrás (o más profundos que) del tumor casi no reciben radiación de la terapia de protones, los tejidos que están delante del (menos profundos) que el tumor reciben una dosis de radiación basada en el SOBP.
Equipo
La mayoría de los sistemas de terapia de protones instalados utilizan ciclotrones isócronos . [11] [12] Los ciclotrones se consideran simples de operar, confiables y pueden hacerse compactos, especialmente con el uso de imanes superconductores . [13] También se pueden utilizar sincrotrones , con la ventaja de que la producción es más fácil a distintas energías. [14] Los aceleradores lineales , tal como se utilizan para la radioterapia con fotones, están disponibles comercialmente a medida que se resuelven las limitaciones de tamaño y costo. [15] Los sistemas de protones modernos incorporan imágenes de alta calidad para la evaluación diaria de los contornos de los tumores, software de planificación del tratamiento que ilustra las distribuciones de dosis en 3D y varias configuraciones del sistema, por ejemplo, varias salas de tratamiento conectadas a un acelerador. En parte debido a estos avances en la tecnología, y en parte debido a la cantidad cada vez mayor de datos clínicos de protones, el número de hospitales que ofrecen terapia de protones sigue aumentando.
La radioterapia FLASH es una técnica en desarrollo para tratamientos con fotones y protones, que utiliza tasas de dosis muy altas (que requieren grandes corrientes de haz). Si se aplica clínicamente, podría acortar el tiempo de tratamiento a solo una o tres sesiones de un segundo, al tiempo que reduce aún más los efectos secundarios. [16] [17] [18]
Historia
La primera sugerencia de que los protones energéticos podrían ser un método de tratamiento efectivo fue hecha por Robert R. Wilson [19] en un artículo publicado en 1946 mientras estaba involucrado en el diseño del Laboratorio de Ciclotrones de Harvard (HCL). [20] Los primeros tratamientos se realizaron con aceleradores de partículas construidos para la investigación física, en particular el Laboratorio de Radiación de Berkeley en 1954 y en Uppsala en Suecia en 1957. En 1961, se inició una colaboración entre HCL y el Hospital General de Massachusetts (MGH) para realizar la terapia de protones. . Durante los siguientes 41 años, este programa perfeccionó y amplió estas técnicas mientras trataba a 9.116 pacientes [21] antes de que se cerrara el ciclotrón en 2002. El centro ITEP en Moscú, que comenzó a tratar pacientes en 1969, es el centro de protones más antiguo que todavía está en funcionamiento. . El Instituto Paul Scherrer en Suiza fue el primer centro de protones del mundo en tratar tumores oculares a partir de 1984. Además, inventaron el escaneo con haz de lápiz en 1996, que ahora es la forma más avanzada de terapia de protones. [22]
El primer centro hospitalario de terapia de protones del mundo fue un centro de ciclotrón de baja energía para tumores oculares en el Clatterbridge Center for Oncology en el Reino Unido, inaugurado en 1989, [23] seguido en 1990 en el Loma Linda University Medical Center (LLUMC) en Loma Linda, California . Más tarde, se puso en línea el Northeast Proton Therapy Center del Massachusetts General Hospital , y el programa de tratamiento de HCL se le transfirió durante 2001 y 2002. A principios de 2020, había 37 centros de proton Therapy solo en los Estados Unidos [24]. y un total de 89 en todo el mundo. [25] A partir de 2020, cinco fabricantes fabrican sistemas de terapia de protones: Mevion Medical Systems, Ion Beam Applications , Hitachi , ProTom International y Varian Medical Systems .
Tipos de terapia de protones
La forma más nueva de terapia de protones, el escaneo con haz de lápiz, administra la terapia mediante el barrido de un haz de protones lateralmente sobre el objetivo para que administre la dosis requerida mientras se ajusta estrechamente a la forma del tumor objetivo. Antes del uso del escaneo con haz de lápiz, los oncólogos usaban un método de dispersión para dirigir un haz ancho hacia el tumor. [26]
Entrega de haz de dispersión pasiva
Los primeros sistemas de suministro de protones disponibles comercialmente utilizaron un proceso de dispersión, también conocido como dispersión pasiva, para administrar la terapia. Con la terapia de dispersión de protones, el haz de protones se dispersa mediante dispositivos de dispersión, y luego se forma el haz colocando elementos como colimadores y compensadores en el camino de los protones. [27] La dispersión pasiva proporciona una dosis homogénea a lo largo del volumen objetivo. En consecuencia, la dispersión pasiva proporciona un control más limitado sobre las distribuciones de dosis próximas al objetivo. Con el tiempo, muchos sistemas de terapia de dispersión se han actualizado para ofrecer escaneo con haz de lápiz. Sin embargo, debido a que la terapia de dispersión fue el primer tipo de terapia de protones disponible, la mayoría de los datos clínicos disponibles sobre la terapia de protones, especialmente los datos a largo plazo a partir de 2020, se adquirieron mediante tecnología de dispersión.
Entrega de rayo de escaneo de rayo de lápiz
Un método de administración más nuevo y flexible para la terapia de protones es el escaneo con rayo de lápiz, que utiliza un rayo que barre lateralmente sobre el objetivo para administrar la dosis requerida mientras se ajusta estrechamente a la forma del tumor objetivo. Este suministro conforme se logra dando forma a la dosis a través del escaneo magnético de haces finos de protones sin la necesidad de aberturas y compensadores. Se suministran múltiples haces desde diferentes direcciones, y los imanes en la boquilla de tratamiento dirigen el haz de protones para que se adapte a la capa de volumen objetivo a medida que la dosis se pinta capa por capa. Este tipo de administración de exploración proporciona una mayor flexibilidad y control, lo que permite que la dosis de protones se adapte con mayor precisión a la forma del tumor. [27]
La administración de protones mediante barrido con haz de lápiz, que se ha utilizado desde 1996 en el Instituto Paul Scherrer , [27] permite el tipo más preciso de administración de protones conocido como terapia de protones de intensidad modulada (IMPT). La IMPT es para la terapia de protones lo que la IMRT es para la terapia de fotones convencional: tratamiento que se adapta más al tumor diana evitando las estructuras circundantes. [28] Prácticamente todos los nuevos sistemas de protones ahora proporcionan exploración con haz de lápiz exclusivamente. Un estudio dirigido por el Centro Oncológico Memorial Sloan Kettering sugiere que el IMPT puede mejorar el control local en comparación con la dispersión pasiva para pacientes con neoplasias malignas de la cavidad nasal y del seno paranasal. [29]
Solicitud
Se estimó que a fines de 2019, un total de ~ 200,000 pacientes habían sido tratados con terapia de protones. Los médicos usan protones para tratar afecciones en dos categorías amplias:
- Sitios de enfermedades que responden bien a dosis más altas de radiación, es decir, aumento de la dosis. En algunos casos, la escalada de dosis ha demostrado una mayor probabilidad de "curación" (es decir, control local) que la radioterapia convencional . [30] Estos incluyen, entre otros, melanoma uveal (tumores oculares), tumores de la base del cráneo y paraespinales ( condrosarcoma y cordoma ) y sarcomas irresecables . En todos estos casos, la terapia de protones logra mejoras significativas en la probabilidad de control local sobre la radioterapia convencional. [31] [32] [33] En el tratamiento de tumores oculares, la terapia de protones también tiene altas tasas de mantenimiento del ojo natural. [34]
- Tratamientos en los que la mayor precisión de la terapia de protones reduce los efectos secundarios no deseados al disminuir la dosis al tejido normal. En estos casos, la dosis tumoral es la misma que en la terapia convencional, por lo que no se espera una mayor probabilidad de curar la enfermedad. En cambio, el énfasis está en reducir la dosis integral al tejido normal, reduciendo así los efectos no deseados. [30]
Dos ejemplos destacados son las neoplasias pediátricas (como el meduloblastoma ) y el cáncer de próstata .
Tratamientos pediátricos
Los efectos secundarios irreversibles a largo plazo de la radioterapia convencional para los cánceres pediátricos han sido bien documentados e incluyen trastornos del crecimiento, toxicidad neurocognitiva, ototoxicidad con efectos posteriores en el aprendizaje y el desarrollo del lenguaje y disfunciones renales, endocrinas y gonadales. La neoplasia maligna secundaria inducida por radiación es otro efecto adverso muy grave que se ha informado. Como hay una dosis de salida mínima cuando se usa la radioterapia de protones, la dosis a los tejidos normales circundantes puede limitarse significativamente, reduciendo la toxicidad aguda que impacta positivamente el riesgo de estos efectos secundarios a largo plazo. Los cánceres que requieren irradiación craneoespinal, por ejemplo, se benefician de la ausencia de dosis de salida con la terapia de protones: se elimina la dosis al corazón, mediastino, intestino, vejiga y otros tejidos anteriores a las vértebras, lo que resulta en una reducción de la vejiga torácica, gastrointestinal y vesical aguda. efectos secundarios. [35] [36] [37]
Tumores oculares
La terapia de protones para los tumores oculares (oculares) es un caso especial, ya que este tratamiento solo requiere protones de energía comparativamente baja (alrededor de 70 MeV). Debido a este bajo requerimiento energético, algunos centros de terapia de partículas solo tratan tumores oculares. [21] La terapia con protones, o más en general, con hadrones del tejido cercano al ojo ofrece métodos sofisticados para evaluar la alineación del ojo que pueden variar significativamente de otros enfoques de verificación de la posición del paciente en la terapia de partículas guiada por imágenes. [38] La verificación y corrección de la posición debe garantizar que la radiación no afecte al tejido sensible como el nervio óptico para preservar la visión del paciente.
Para los tumores oculares, la selección del tipo de radioterapia depende de la ubicación y extensión del tumor, la radiorresistencia del tumor (calculando la dosis necesaria para eliminar el tumor) y los posibles efectos secundarios tóxicos de la radioterapia de las estructuras críticas cercanas. [39] Por ejemplo, la terapia de protones es una opción para el retinoblastoma [40] y el melanoma intraocular. [41] La ventaja de usar un haz de protones es que tiene el potencial de tratar eficazmente el tumor sin afectar las estructuras sensibles del ojo. [42] Dada su eficacia, la terapia de protones se ha descrito como el tratamiento "estándar de oro" para los melanomas oculares. [43] [44]
Base del cáncer de cráneo
Al recibir radiación para tumores de la base del cráneo, los efectos secundarios de la radiación pueden incluir disfunción de la hormona pituitaria y déficit del campo visual (después de la radiación para tumores hipofisarios), así como neuropatía craneal (daño a los nervios), osteosarcomas inducidos por radiación (cáncer de huesos) y osteorradionecrosis. , que ocurre cuando la radiación hace que muera parte del hueso de la mandíbula o la base del cráneo. [45] La terapia de protones ha sido muy eficaz para las personas con tumores de la base del cráneo. [46] A diferencia de la radiación fotónica convencional, los protones no penetran más allá del tumor. La terapia de protones reduce el riesgo de efectos secundarios relacionados con el tratamiento que se producen cuando el tejido sano recibe radiación. Los estudios clínicos han encontrado que la terapia de protones es eficaz para los tumores de la base del cráneo. [47] [48] [49]
Tumores de cabeza y cuello
Las partículas de protones no depositan la dosis de salida, lo que permite que la terapia de protones conserve los tejidos normales distales al objetivo del tumor. Esto es particularmente útil para tratar tumores de cabeza y cuello debido a las limitaciones anatómicas que se encuentran en casi todos los cánceres en esta región. La ventaja dosimétrica exclusiva de la terapia de protones se traduce en una reducción de la toxicidad. Para el cáncer de cabeza y cuello recurrente que requiere reirradiación, la terapia de protones puede maximizar una dosis focalizada de radiación al tumor mientras minimiza la dosis a los tejidos circundantes, lo que da como resultado un perfil de toxicidad aguda mínimo, incluso en pacientes que han recibido múltiples ciclos previos de radioterapia. [50]
Cáncer de mama del lado izquierdo
Cuando el cáncer de mama, especialmente el cáncer en la mama izquierda, se trata con radiación convencional, el pulmón y el corazón, que están cerca de la mama izquierda, son particularmente susceptibles al daño por radiación de fotones. Dicho daño puede eventualmente causar problemas pulmonares (p. Ej., Cáncer de pulmón) o varios problemas cardíacos. Dependiendo de la ubicación del tumor, también se pueden producir daños en el esófago o en la pared torácica (lo que potencialmente puede provocar leucemia). [51] Un estudio reciente reveló que la terapia de protones tiene tasas bajas de toxicidad para los tejidos sanos cercanos y tasas similares de control de la enfermedad en comparación con la radiación convencional. [52] Otros investigadores encontraron que las técnicas de escaneo de haz de lápiz de protones pueden reducir tanto la dosis cardíaca media como la dosis del nódulo mamario interno a esencialmente cero. [53]
Pequeños estudios han encontrado que, en comparación con la radiación de fotones convencional, la terapia de protones administra una dosis tóxica mínima a los tejidos sanos [54] y, específicamente, una dosis menor al corazón y los pulmones. [55] Se están realizando ensayos a gran escala para examinar otros posibles beneficios de la terapia de protones para tratar el cáncer de mama. [56]
Linfoma (tumores del tejido linfático)
Aunque la quimioterapia es el tratamiento principal para los pacientes con linfoma, la radiación de consolidación se usa a menudo en el linfoma de Hodgkin y el linfoma no Hodgkin agresivo, mientras que el tratamiento definitivo con radiación sola se usa en una pequeña fracción de los pacientes con linfoma. Desafortunadamente, las toxicidades relacionadas con el tratamiento causadas por los agentes de quimioterapia y la exposición a la radiación en los tejidos sanos son preocupaciones importantes para los sobrevivientes de linfoma. Las tecnologías avanzadas de radioterapia, como la terapia de protones, pueden ofrecer ventajas significativas y clínicamente relevantes, como evitar órganos importantes en riesgo y disminuir el riesgo de daño tardío de los tejidos normales, al tiempo que se logra el objetivo principal de control de la enfermedad. Esto es especialmente importante para los pacientes con linfoma que están siendo tratados con intención curativa y tienen una esperanza de vida prolongada después de la terapia. [57]
Cancer de prostata
En los casos de cáncer de próstata , el problema está menos claro. Algunos estudios publicados encontraron una reducción en el daño rectal y genitourinario a largo plazo cuando se trata con protones en lugar de fotones (es decir, terapia con rayos X o rayos gamma ). Otros mostraron una pequeña diferencia, limitada a los casos en los que la próstata está particularmente cerca de ciertas estructuras anatómicas. [58] [59] La mejora relativamente pequeña encontrada puede ser el resultado de una configuración inconsistente del paciente y el movimiento de los órganos internos durante el tratamiento, lo que contrarresta la mayor parte de la ventaja de una mayor precisión. [59] [60] [61] Una fuente sugiere que los errores de dosis de alrededor del 20% pueden resultar de errores de movimiento de solo 2,5 mm (0,098 pulgadas). [ cita requerida ] y otro que el movimiento de la próstata es de entre 5 y 10 mm (0,20 a 0,39 pulgadas). [62]
Sin embargo, el número de casos de cáncer de próstata diagnosticados cada año supera con creces a los de las otras enfermedades mencionadas anteriormente, y esto ha llevado a algunas, pero no a todas, las instalaciones a dedicar la mayoría de sus espacios de tratamiento a los tratamientos de próstata. Por ejemplo, dos instalaciones hospitalarias dedican aproximadamente el 65% [63] y el 50% [64] de su capacidad de tratamiento de protones al cáncer de próstata, mientras que un tercero dedica sólo el 7,1%. [sesenta y cinco]
Las cifras globales en todo el mundo son difíciles de compilar, pero un ejemplo indica que en 2003 aproximadamente el 26% de los tratamientos de terapia de protones en todo el mundo eran para el cáncer de próstata. [66]
Malignidad gastrointestinal
Una cantidad cada vez mayor de datos ha demostrado que la terapia de protones tiene un gran potencial para aumentar la tolerancia terapéutica en pacientes con neoplasias malignas gastrointestinales. La posibilidad de disminuir la dosis de radiación a los órganos en riesgo también puede ayudar a facilitar el aumento de la dosis de quimioterapia o permitir nuevas combinaciones de quimioterapia. La terapia de protones jugará un papel decisivo en el contexto de los tratamientos de modalidad combinada intensificados en curso para los cánceres gastrointestinales. La siguiente revisión presenta los beneficios de la terapia de protones en el tratamiento del carcinoma hepatocelular, el cáncer de páncreas y el cáncer de esófago. [67]
Carcinoma hepatocelular
La descompensación hepática posterior al tratamiento y la insuficiencia hepática posterior son un riesgo cuando se administra radioterapia para el carcinoma hepatocelular , el tipo más común de cáncer primario de hígado. La investigación muestra que el uso de la terapia de protones produce resultados favorables relacionados con el control del tumor local, la supervivencia libre de progresión y la supervivencia general. [68] [69] [70] [71] Otros estudios, que examinaron la terapia de protones en comparación con la terapia de fotones convencional, muestran que la terapia de protones se relaciona con una mejor supervivencia y menos efectos secundarios; por lo tanto, la terapia de protones tiene el potencial de mejorar significativamente los resultados clínicos de algunos pacientes con cáncer de hígado. [72] [73]
Reirradiación por cáncer recurrente
Para los pacientes que desarrollan recurrencias locales o regionales después de su radioterapia inicial, los médicos tienen opciones de tratamiento limitadas debido a su renuencia a administrar radioterapia de fotones adicional a los tejidos que ya han sido irradiados. La reirradiación es una opción de tratamiento potencialmente curativa para pacientes con cáncer de cabeza y cuello localmente recurrente. En particular, la exploración con haz de lápiz puede ser ideal para la reirradiación. [74] La investigación ha demostrado la viabilidad de utilizar la terapia de protones con efectos secundarios aceptables, incluso en pacientes que han tenido múltiples ciclos previos de radiación de fotones. [75] [76] [77]
Comparación con otros tratamientos
Los equipos de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Washington en St. Louis en JAMA Oncology publicaron un gran estudio sobre la eficacia comparativa de la terapia de protones , que evaluó si la terapia de protones en el contexto de la quimiorradioterapia concurrente se asocia con menos hospitalizaciones no planificadas de 90 días y en general supervivencia en comparación con la terapia con fotones y la quimiorradioterapia concurrentes. [78] El estudio incluyó a 1483 pacientes adultos con cáncer localmente avanzado no metastásico tratados con quimiorradioterapia simultánea con intención curativa y concluyó que "la quimiorradioterapia de protones se asoció con una reducción significativa de los eventos adversos agudos que causaron hospitalizaciones no planificadas, con una supervivencia general y sin enfermedad similar" . Actualmente se está reclutando un número significativo de ensayos controlados aleatorios, pero hasta la fecha solo se ha completado un número limitado (agosto de 2020). Un ensayo controlado aleatorizado de fase III de terapia con haz de protones versus ablación por radiofrecuencia (ARF) para el carcinoma hepatocelular recurrente organizado por el Centro Nacional del Cáncer en Corea mostró una mejor supervivencia libre de progresión local a 2 años para el brazo de protones y concluyó que la terapia con haz de protones (PBT) no es "inferior a la ARF en términos de seguridad y supervivencia local libre de progresión, lo que indica que la ARF o la PBT se pueden aplicar a pacientes pequeños con CHC recurrente". [68] Un ensayo controlado aleatorizado de fase IIB de terapia con haz de protones versus IMRT para el cáncer de esófago localmente avanzado organizado por el MD Anderson Cancer Center de la Universidad de Texas concluyó que la terapia con haz de protones redujo el riesgo y la gravedad de los eventos adversos en comparación con la IMRT mientras se mantenía una progresión similar Supervivencia libre . [79] En otro ensayo controlado aleatorizado de fase II que comparó fotones con protones para el glioblastoma, se llegó a la conclusión de que los pacientes con riesgo de linfopenia grave podrían beneficiarse de la terapia de protones. [80] Un equipo de la Universidad de Stanford evaluó el riesgo de cáncer secundario después del tratamiento del cáncer primario con radiación de haz externo utilizando datos de la Base de datos nacional del cáncer de 9 tipos de tumores: cabeza y cuello, gastrointestinal, ginecológico, linfoma, pulmón, próstata, mama, hueso / tejido blando y cerebro / sistema nervioso central. [81] El estudio incluyó un total de 450 373 pacientes y concluyó que la terapia de protones se relacionó con un riesgo menor de un segundo cáncer.
La cuestión de cuándo, si y cómo aplicar mejor esta tecnología todavía está siendo discutida por médicos e investigadores. Un método introducido recientemente llamado 'selección basada en modelos' utiliza planes de tratamiento comparativos para IMRT e IMPT en combinación con modelos de probabilidad de complicaciones de tejido normal (NTCP) para identificar a los pacientes que pueden beneficiarse más de la terapia de protones. [82] [83]
Se están realizando ensayos clínicos para examinar la eficacia comparativa de la terapia de protones (frente a la radiación de fotones) para lo siguiente:
- Cánceres pediátricos: por St. Jude Children's Research Hospital, [84] Samsung Medical Center [85]
- Base del cáncer de cráneo: por la Universidad de Heidelberg [86]
- Cáncer de cabeza y cuello: MD Anderson, [87] Memorial Sloan Kettering y otros centros [88]
- Cáncer de cerebro y médula espinal: por el Hospital General de Massachusetts, [89] Universidad de Uppsala y otros centros, [90] Oncología NRG [91] [92]
- Carcinoma hepatocelular (hígado): por NRG Oncology, [93] Chang Gung Memorial Hospital, [94] Universidad de Loma Linda [95]
- Cáncer de pulmón: por Radiation Therapy Oncology Group (RTOG), [96] Proton Collaborative Group (PCG), [97] Mayo Clinic [98]
- Cáncer de esófago: por NRG Oncology, [99] Abramson Cancer Center, University of Pennsylvania [100]
- Cáncer de mama: por la Universidad de Pensilvania, [101] Proton Collaborative Group (PCG) [102]
- Cáncer de páncreas: por la Universidad de Maryland, [103] Proton Collaborative Group (PCG) [104]
Radioterapia de rayos X
La figura a la derecha de la página muestra cómo los haces de rayos X ( IMRT ; marco izquierdo) y los haces de protones (marco derecho), de diferentes energías, penetran en el tejido humano. Un tumor con un grosor considerable está cubierto por el pico de Bragg extendido de IMRT (SOBP) que se muestra como la distribución con líneas rojas en la figura. El SOBP es una superposición de varios picos prístinos de Bragg (líneas azules) a profundidades escalonadas.
La terapia de rayos X de megavoltaje tiene menos "potencial de cicatrización en la piel" que la terapia de protones: la radiación de rayos X en la piel y a profundidades muy pequeñas es menor que la de la terapia de protones. Un estudio estima que los campos de protones dispersos pasivamente tienen una dosis de entrada ligeramente más alta en la piel (~ 75%) en comparación con los haces de fotones de megavoltaje terapéutico (MeV) (~ 60%). [3] La dosis de radiación de rayos X disminuye gradualmente, dañando innecesariamente el tejido más profundo del cuerpo y dañando la piel y el tejido de la superficie opuesta a la entrada del haz. Las diferencias entre los dos métodos dependen de:
- Ancho del SOBP
- Profundidad del tumor
- Número de haces que tratan el tumor
La ventaja de los rayos X de un daño reducido a la piel en la entrada se contrarresta parcialmente por el daño a la piel en el punto de salida.
Dado que los tratamientos con rayos X generalmente se realizan con múltiples exposiciones desde lados opuestos, cada sección de la piel está expuesta tanto a los rayos X de entrada como a los de salida. En la terapia de protones, la exposición de la piel en el punto de entrada es mayor, pero los tejidos del lado opuesto del cuerpo al tumor no reciben radiación. Por lo tanto, la terapia de rayos X causa un daño levemente menor a la piel y los tejidos superficiales, y la terapia de protones causa menos daño a los tejidos más profundos en frente y más allá del objetivo. [5]
Una consideración importante al comparar estos tratamientos es si el equipo entrega protones a través del método de dispersión (históricamente, el más común) o un método de escaneo puntual. El escaneo puntual puede ajustar el ancho del SOBP punto por punto, lo que reduce el volumen de tejido normal (sano) dentro de la región de dosis alta. Además, el escaneo puntual permite la terapia de protones de intensidad modulada (IMPT), que determina las intensidades de los puntos individuales mediante un algoritmo de optimización que permite al usuario equilibrar los objetivos en competencia de irradiar tumores sin afectar el tejido normal. La disponibilidad del escaneo puntual depende de la máquina y la institución. El escaneo puntual se conoce más comúnmente como escaneo con haz de lápiz y está disponible en IBA , Hitachi, Mevion (conocido como hyperscan [105] y no aprobado por la FDA de EE. UU. En 2015) y Varian.
Cirugía
Los médicos basan la decisión de utilizar la cirugía o la terapia de protones (o cualquier radioterapia) en el tipo, el estadio y la ubicación del tumor. En algunos casos, la cirugía es superior (como el melanoma cutáneo ), en algunos casos la radiación es superior (como el condrosarcoma de la base del cráneo ) y en algunos casos son comparables (por ejemplo, el cáncer de próstata ). En algunos casos, se usan juntos (p. Ej., Cáncer de recto o cáncer de mama en etapa temprana).
El beneficio de la radiación de protones de haz externo radica en la diferencia dosimétrica de la radiación de rayos X de haz externo y la braquiterapia en los casos en que el uso de radioterapia ya está indicado, en lugar de como una competencia directa con la cirugía. [30] Sin embargo, en el caso del cáncer de próstata, la indicación más común para la terapia con haz de protones, ningún estudio clínico que compare directamente la terapia con protones con cirugía, braquiterapia u otros tratamientos ha mostrado beneficio clínico para la terapia con haz de protones. De hecho, el estudio más grande hasta la fecha mostró que la IMRT en comparación con la terapia de protones se asoció con una menor morbilidad gastrointestinal . [106]
Efectos secundarios y riesgos
La terapia de protones es un tipo de radioterapia de haz externo y comparte los riesgos y efectos secundarios de otras formas de radioterapia. Sin embargo, la dosis fuera de la región de tratamiento puede ser significativamente menor para los tumores de tejido profundo que la terapia de rayos X, porque la terapia de protones aprovecha al máximo el pico de Bragg. La terapia de protones se ha utilizado durante más de 40 años y es una tecnología de tratamiento madura. Sin embargo, como ocurre con todos los conocimientos médicos, la comprensión de la interacción de la radiación (protones, rayos X, etc.) con el tumor y el tejido normal sigue siendo imperfecta. [107]
Costos
Históricamente, la terapia de protones ha sido cara. Un análisis publicado en 2003 determinó que el costo relativo de la terapia de protones es aproximadamente 2,4 veces mayor que el de las terapias de rayos X. [108] Los centros de tratamiento de protones más nuevos, menos costosos y decenas más están reduciendo los costos y ofrecen una focalización tridimensional más precisa. Una dosis más alta de protones en menos sesiones de tratamiento (1/3 menos o menos) también está reduciendo los costos. [109] [110] Por lo tanto, se espera que el costo se reduzca a medida que se disponga de una mejor tecnología de protones. Un análisis publicado en 2005 determinó que el costo de la terapia de protones no es poco realista y no debería ser la razón para negar a los pacientes el acceso a la tecnología. [111] En algunas situaciones clínicas, la terapia con haz de protones es claramente superior a las alternativas. [112] [113]
Un estudio de 2007 expresó su preocupación por la efectividad de la terapia de protones para tratar el cáncer de próstata, [114] pero con el advenimiento de nuevos desarrollos en la tecnología, como técnicas mejoradas de escaneo y administración de dosis más precisa (' escaneo con haz de lápiz '), esto La situación puede cambiar considerablemente. [115] Amitabh Chandra, economista de salud de la Universidad de Harvard, declaró: "La terapia con haces de protones es como la Estrella de la Muerte de la tecnología médica estadounidense ... Es una metáfora de todos los problemas que tenemos en la medicina estadounidense". [116] La terapia de protones es rentable para algunos tipos de cáncer, pero no para todos. [117] [118] En particular, algunos otros tratamientos ofrecen un mejor valor general para el tratamiento del cáncer de próstata. [117]
A partir de 2018, el costo de un sistema de terapia de partículas de una sola habitación es de US $ 40 millones, y los sistemas de varias habitaciones cuestan hasta US $ 200 millones. [119] [120]
Centros de tratamiento
En agosto de 2020, hay más de 89 instalaciones de terapia de partículas en todo el mundo, [121] y al menos otras 41 están en construcción. [122] En agosto de 2020, hay 34 centros de terapia de protones operativos en los Estados Unidos. A finales de 2015, más de 154.203 pacientes habían sido tratados en todo el mundo. [123]
Un obstáculo para el uso universal del protón en el tratamiento del cáncer es el tamaño y el costo del ciclotrón o equipo sincrotrón necesario. Varios equipos industriales están trabajando en el desarrollo de sistemas aceleradores comparativamente pequeños para administrar la terapia de protones a los pacientes. [124] Entre las tecnologías que se están investigados son superconductores sincrociclotrones (también conocidos como FM ciclotrones), sincrotrones ultra compacto, aceleradores de pared dieléctrica , [124] y los aceleradores de partículas lineales . [110]
Estados Unidos
Centros de tratamiento de protones en los Estados Unidos a partir de 2020[actualizar](en orden cronológico de la fecha del primer tratamiento) incluyen: [23] [125]
Institución | Localización | Año del primer tratamiento | Comentarios |
---|---|---|---|
Centro médico de la Universidad de Loma Linda [126] | Loma Linda, CA | 1990 | Primera instalación hospitalaria en EE. UU.; usa Spread Out Bragg's Peak (SOBP) |
Laboratorio Nuclear Crocker [127] | Davis, CA | 1994 | Solo tratamientos oculares (acelerador de baja energía); en la Universidad de California, Davis |
Centro de Protones Francis H. Burr | Boston, MA | 2001 | En el Hospital General de Massachusetts y anteriormente conocido como NPTC; continuación del programa de tratamiento de Harvard Cyclotron Laboratory / MGH que comenzó en 1961; Fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Instituto de Terapia de Protones de Salud de la Universidad de Florida -Jacksonville [129] | Jacksonville, FL | 2006 | El Instituto de Terapia de Protones de UF Health es parte de una instalación de investigación médica académica sin fines de lucro afiliada a la Facultad de Medicina de la Universidad de Florida en Jacksonville . Es el primer centro de tratamiento en el sudeste de EE. UU. Que ofrece terapia de protones. Fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro Oncológico MD Anderson de la Universidad de Texas [130] | Houston, TX | ||
Centro de protones de Oklahoma [131] | Oklahoma City, OK | 2009 | 4 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Northwestern Medicine Chicago Proton Center | Warrenville, IL | 2010 | 4 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro de Terapia de Protones Roberts [132] | Filadelfia, PA | El centro de terapia de protones más grande del mundo, el Centro de Terapia de Protones Roberts , que es parte del Centro de Cáncer Abramson de Penn , Sistema de Salud de la Universidad de Pensilvania ; 5 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] | |
Instituto de Terapia de Protones de la Universidad de Hampton | Hampton, VA | 5 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] | |
Centro de Terapia de Protones ProCure [133] | Somerset, Nueva Jersey | 2012 | 4 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro de Terapia de Protones SCCA | Seattle, WA | 2013 | En Seattle Cancer Care Alliance ; parte del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson ; 4 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro Oncológico Siteman [109] | St. Louis, MO | Primero del nuevo sincrociclotrón superconductor, ultracompacto y de una sola suite [134], instalaciones de menor costo para tratar a un paciente que utiliza el S250 del Mevion Medical System. [135] | |
Provision Proton Therapy Center [136] | Knoxville, TN | 2014 | 3 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro de Terapia de Cáncer de Protones de California [137] | San Diego, CA | 5 salas de tratamiento, fabricadas por Varian Medical Systems [138] | |
Centro de cáncer Ackerman | Jacksonville, FL | 2015 | Ackerman Cancer Center es el primer consultorio médico privado del mundo que brinda terapia de protones, además de la radioterapia convencional y los servicios de diagnóstico in situ. |
El Centro de Terapia de Protones Laurie | New Brunswick, Nueva Jersey | El Centro de Terapia de Protones Laurie , parte del Hospital Universitario Robert Wood Johnson , alberga el tercer Sistema de Terapia de Protones MEVION S250 del mundo. | |
Centro de Terapia de Protones de Texas | Dallas Fort Worth, Estados Unidos | Una colaboración de "Texas Oncology y The US Oncology Network, con el apoyo de McKesson Specialty Health y Baylor Health Enterprises"; tres salas de haz de lápiz e imágenes de TC de haz cónico. [139] 3 salas de tratamiento, sistema Proteus PLUS fabricado por Ion Beam Applications [128] | |
Edificio Jacobson de Mayo Clinic | Rochester, MN | 4 salas de tratamiento. [140] Fabricado por Hitachi . [141] | |
St. Jude Red Frog Events Centro de terapia de protones | Memphis, TN | 3 salas de tratamiento | |
Centro Oncológico de Mayo Clinic | Phoenix, AZ | 2016 | 4 salas de tratamiento. [142] Fabricado por Hitachi . [143] |
El Centro Marjorie y Leonard Williams de Terapia de Protones | Orlando, FL | http://www.ufhealthcancerorlando.com/centers/proton-therapy-center | |
Instituto de Cáncer y Enfermedades de la Sangre | Municipio de Liberty , OH | Colaboración del Instituto del Cáncer de la Universidad de Cincinnati y el Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati, [144] [145] fabricado por Varian Medical Systems | |
Centro de tratamiento de protones de Maryland | Baltimore, MD | 5 salas de tratamiento, afiliadas al Centro Oncológico Integral Greenebaum de la Universidad de Maryland , fabricadas por Varian Medical Systems . | |
Centro de terapia de protones en los hospitales universitarios Seidman Cancer Center | Cleveland, OH | Único centro de terapia de protones en el norte de Ohio. Una sala de tratamiento con el sistema de terapia de protones Mevion S250. El University Hospitals Seidman Cancer Center, que forma parte del Case Comprehensive Cancer Center, designado por el NCI, es uno de los principales hospitales oncológicos independientes del país. | |
Instituto de cáncer de Miami | Miami, Florida | 2017 | 3 salas de tratamiento, todas con escaneo de haz de lápiz [146] Fabricado por Ion Beam Applications [128] |
Centro de terapia de protones de Beaumont | Royal Oak, MI | Sala de tratamiento individual, sistema Proteus ONE fabricado por Ion Beam Applications [128] | |
Centro de Terapia de Protones Emory | Atlanta, Georgia | 2018 | Cinco salas de tratamiento, ciclotrón superconductor ProBeam [147] fabricado por Varian Medical Systems |
Provisión Centro de Terapia de Protones CARES | Nashville, TN | Tres salas de tratamiento, dos pórticos y una viga fija, todo escaneo con viga tipo lápiz, fabricado por ProNova Solutions, LLC | |
Centro de Terapia de Protones McLaren | Flint, MI | El sistema de terapia de protones de McLaren utiliza el sincrotrón de protones de 330 MeV de mayor energía de la industria para acelerar y enviar un haz de protones a dos salas de tratamiento, con la oportunidad de extenderse a una tercera sala planificada. Ambas salas de tratamiento quirúrgico están equipadas con escaneo de haz de lápiz de protones, tomografía computarizada de haz cónico para guía de imágenes, sistema de posicionamiento del paciente con 6 grados de libertad que, junto con un pórtico parcial de 180 grados, permite una flexibilidad completa de los ángulos de tratamiento. | |
Centro de Protones de Nueva York | Nueva York, NY | 2019 | Cuatro salas de tratamiento, fabricadas por Varian Medical Systems |
Centro de Terapia de Protones Johns Hopkins | Washington DC | 3 salas de tratamiento y 1 pórtico de investigación. Fabricado por Hitachi. | |
Instituto de Terapia de Protones del Sur de Florida | Delray Beach, Florida | Una sala de tratamiento, fabricada por Varian Medical Systems | |
Centro de Terapia de Protones de la UAB | Birmingham, AL | 2020 | Una sala de tratamiento, fabricada por Varian Medical Systems |
Dwoskin PTC - Universidad de Miami | Miami, Florida | Una sala de tratamiento, fabricada por Varian Medical Systems | |
El Centro Oncológico de la Universidad de Kansas | Kansas City, KS | 2021 (estimado) | Anunciado en febrero de 2019 [148] |
Penn Medicine Lancaster General Health Ann B. Barshinger Cancer Institute | Lancaster, PA | Una sala de tratamiento, fabricada por Varian Medical Systems | |
Mayo Clinic Florida | Jacksonville, FL | 2023 (estimado) | Anunciado en junio de 2019 [149] |
El Centro de Terapia de Protones de Salud de la Universidad de Indiana en Bloomington, Indiana, abrió sus puertas en 2004 y dejó de funcionar en 2014.
Fuera de los Estados Unidos
Institución | Energía máxima (MeV) | Año del primer tratamiento | Localización |
---|---|---|---|
Instituto Paul Scherrer | 250 | 1984 | Villigen , Suiza |
Fideicomiso de la Fundación del NHS del Clatterbridge Cancer Center , bajo consumo de energía para oculares [150] | 62 | 1989 | Liverpool , Reino Unido |
Centre de protonthérapie de l'Institut Curie | 235 | 1991 | Orsay , Francia |
Centro Antoine Lacassagne | 63 | 1991 | Niza , Francia |
Centro de investigación para la terapia de partículas cargadas | 350–400 | 1994 | Chiba , Japón |
TRIUMF [151] | 74 | 1995 | Vancouver , canadá |
Helmholtz-Zentrum Berlín | 72 | 1998 | Berlín , alemania |
Centro de Investigación Médica de Protones de la Universidad de Tsukuba | 250 | 2001 | Tsukuba , Japón |
Centro di adroterapia ocular | 60 | 2002 | Catania , Italia |
Centro de terapia de protones Wanjie | 230 | 2004 | Zibo , China |
Centro de Terapia de Protones, Centro Nacional de Cáncer de Corea | 230 | 2007 | Seúl , Corea |
Centro de terapia con haz de iones de Heidelberg | 230 | 2009 | Heidelberg , alemania |
Centro de Terapia de Protones Rinecker | 250 | 2009 | Múnich , alemania |
Centro de Investigación y Terapia de Protones Medipolis | 235 | 2011 | Kagoshima , Japón |
Instytut Fizyki Jądrowej | 230 | 2011 | Cracovia , Polonia |
Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica | 250 | 2011 | Pavía , Italia |
Centro de Terapia de Protones, Praga | 230 | 2012 | Praga , República Checa |
Westdeutsches Protonentherapiezentrum | 230 | 2013 | Essen , alemania |
PTC Uniklinikum | 230 | 2014 | Dresde , alemania |
Centro di Protonterapia, APSS Trento [152] | 230 | 2014 | Trento , Italia |
Centro de Protones e Iones Pesados de Shanghai | 230 | 2014 | Shanghái , China |
Centrum Cyklotronowe Bronowice | 230 | 2015 | Cracovia , Polonia |
Centro de Terapia de Protones SMC | 230 | 2015 | Seúl , Corea |
Centro de radioterapia y protones, Linkou Chang Gung Memorial Hospital | 230 | 2015 | Taipei , taiwán |
Centro de protones de Yung-Ching, hospital en memoria de Kaohsiung Chang Gung [153] | 230 | 2018 | Kaohsiung , Taiwán |
Skandionkliniken [154] | 230 | 2015 | Uppsala , Suecia |
A. Tsyb Medical Radiological Research Center | 250 | 2016 | Obninsk , Rusia |
MedAustron [1] | 250 | 2016 | Wiener Neustadt , Austria [2] |
Centro de Terapia Clínica de Protones Instituto Médico Dr. Berezin [155] | 250 | 2017 | San Petersburgo , Rusia |
Centro de Terapia de Protones de Holanda [156] | 250 | 2018 | Delft , Holanda |
UMC Groningen Protonen Therapie Centrum [157] | 230 | 2018 | Groningen , Holanda |
El Christie [158] | 250 | 2018 | Manchester , Reino Unido |
Centro danés de terapia de partículas [159] | 250 | 2019 | Aarhus , Dinamarca |
Hospitales Apollo del Centro de Terapia de Protones [160] | 230 | 2019 | Chennai , India |
Terapia de protones Maastro [161] | 230 | 2019 | Maastricht , Holanda |
Hospitales del University College de Londres [162] | 250 | 2020 | Londres , reino unido |
Instituto de Medicina Avanzada de Singapur [163] | 250 | 2020 | Singapur |
Centro australiano de Bragg para la investigación y la terapia de protones [164] [165] | 330 | 2023-2025 | Adelaida , Australia |
Reino Unido
En 2013, el gobierno británico anunció que se habían presupuestado 250 millones de libras esterlinas para establecer dos centros de radioterapia avanzada: The Christie NHS Foundation Trust en Manchester , que se inauguró en 2018, y University College London Hospitals NHS Foundation Trust , que se espera que abra en 2021. Estos ofrecen terapia de protones de alta energía, así como otros tipos de radioterapia avanzada, incluida la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) y la radioterapia guiada por imágenes (IGRT). [166] En 2014, solo la terapia de protones de baja energía estaba disponible en el Reino Unido, en el Clatterbridge Cancer Center NHS Foundation Trust en Merseyside . Pero NHS England ha pagado para que los casos adecuados se traten en el extranjero, principalmente en los EE. UU. Estos casos han aumentado de 18 en 2008 a 122 en 2013, 99 de los cuales eran niños. El costo para el Servicio Nacional de Salud promedió alrededor de £ 100,000 por caso. [167]
Una empresa llamada Advanced Oncotherapy plc y su subsidiaria ADAM, una escisión del CERN , están desarrollando un acelerador de terapia de protones lineal que se instalará, entre otros, en Londres. En 2015 firmaron un acuerdo con Howard de Walden Estate para instalar una máquina en Harley Street , el corazón de la medicina privada en Londres. [168] Se espera el primer tratamiento de un paciente en Harley Street en la segunda mitad de 2020. [169]
Proton Partners International ha construido la única red de centros del Reino Unido, con sede en Newport , Northumberland , Reading y Liverpool . El Centro de Newport en Gales del Sur fue el primero en tratar a un paciente en el Reino Unido con terapia de protones de alta energía en 2018. El centro de Northumberland abrió a principios de 2019. El centro de lectura abrió a mediados de 2019. El centro de Liverpool abrirá a mediados de 2020.
Australia
En julio de 2020, comenzó la construcción de "SAHMRI 2", el segundo edificio del Instituto de Investigación Médica y de Salud de Australia Meridional . El edificio albergará el Centro Australiano de Bragg para Terapia e Investigación de Protones , una adición de más de 500 millones de dólares australianos al recinto biomédico y de salud más grande del hemisferio sur , la Ciudad BioMed de Adelaida . La unidad de terapia de protones está siendo suministrada por ProTom International, que instalará su sistema de terapia de protones Radiance 330, el mismo sistema que se utiliza en el Hospital General de Massachusetts. Cuando esté en pleno funcionamiento, tendrá la capacidad de tratar aproximadamente de 600 a 700 pacientes por año, y se espera que alrededor de la mitad de ellos sean niños y adultos jóvenes. Se espera que la instalación esté terminada a fines de 2023, y sus primeros pacientes serán tratados en 2025. [165]
Israel
En enero de 2020, se anunció que se construiría un centro de terapia de protones en el Hospital Ichilov, en el Centro Médico Tel Aviv Sourasky . La construcción del proyecto se financió íntegramente con donaciones. Tendrá dos máquinas. [170]
Ver también
- Terapia de partículas
- Terapia de partículas cargadas
- Hadron
- Microhaz
- Terapia de neutrones rápidos
- Terapia de captura de neutrones de boro
- Transferencia de energía lineal
- Radiación electromagnética y salud
- Dosimetria
- Radiación ionizante
- Lista de términos relacionados con la oncología
Referencias
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enlaces externos
- Documental de la BBC Horizon de 2019
- Video de 2019 Jove de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland que explica el proceso de tratamiento: administración de la terapia de protones y su aplicación clínica en cánceres de tumores sólidos seleccionados
- 2019 El programa de terapia con haz de protones del NHS
- Grupo colaborativo de terapia de protones PTCOG
- Alianza para la terapia de protones
- CARES Cancer Network
- Asociación Nacional de Terapia de Protones
- Política modelo de la Sociedad Estadounidense de Oncología Radioterápica : Terapia con haz de protones
- Terapia de protones - MedlinePlus Medical Encyclopedia
- Terapia de protones
- ¿Qué es la terapia de protones?