Introducción y aspectos físicos de la radioterapia

La radioterapia oncológica abarca todo el espectro del tratamiento del cáncer, desde casos localizados hasta enfermedad avanzada. Más del 50% de los cánceres (sin contar los de piel) reciben radioterapia en algún momento, ya sea para curar o para aliviar síntomas.

Las radiaciones ionizantes son flujos de partículas que se mueven rápidamente y pueden producir ionizaciones en los materiales que atraviesan. Existen dos tipos principales: las directas (partículas cargadas como electrones y protones) y las indirectas (partículas sin carga como rayos X y gamma).

Estas radiaciones transfieren su energía al medio que atraviesan mediante ionizaciones. La profundidad que pueden penetrar depende de la composición y densidad del tejido, así como de la energía de la radiación. Este proceso es clave tanto para detectar radiaciones como para generar los efectos biológicos que destruyen las células cancerosas.

Dato importante: Las ionizaciones son la base tanto de la detección de radiaciones como del mecanismo que destruye las células tumorales.

Unidades de medición y conceptos de dosis

El gray (Gy) es la unidad oficial para medir la dosis absorbida de radiación, donde 1 Gy = 1 J/kg. También te vas a encontrar con el sievert (Sv) para la dosis equivalente, que considera el tipo de radiación y su efecto biológico.

Para las energías en radioterapia se usan megaelectrón-voltios (MeV) para haces de electrones y fotones con energía específica, mientras que los rayos X de aceleradores se miden en megavoltios (MV). La energía promedio de estos haces es aproximadamente un tercio de su energía nominal.

La dosis equivalente se calcula multiplicando la dosis absorbida por un factor de calidad (Q) que depende del tipo de radiación. Para rayos X, gamma y electrones, Q = 1; para neutrones y protones, Q = 10; y para partículas alfa, Q = 20.

La tasa de dosis absorbida se expresa comúnmente en Gy/min o cGy/h, y es fundamental para planificar tratamientos seguros y efectivos.

Recuerda: El gray mide cuánta energía absorbe el tejido, mientras que el sievert considera qué tan dañina es esa radiación específica.

Equipos de radioterapia externa

Los aceleradores lineales son actualmente la opción más avanzada para radioterapia. Aceleran electrones mediante ondas electromagnéticas y pueden generar energías entre 4-30 MV. Los de 4-6 MV tratan tumores similares al cobalto 60, mientras que los de 10-30 MV son ideales para tumores profundos en pelvis, tórax y abdomen.

Los aparatos de cobalto 60 emiten radiación gamma de 1.25 MeV promedio y son efectivos para tumores poco profundos como los de cerebro, cabeza, cuello, mama y extremidades. Aunque son más simples de manejar, requieren cambiar la fuente radiactiva cada cinco años.

La radioterapia superficial usa rayos X de baja energía $50-150 keV$ para tumores cutáneos muy superficiales. Los aparatos de ortovoltaje $150-500 keV$ pueden tratar tumores cutáneos hasta 2 cm de profundidad con un solo haz.

Los aceleradores también producen haces de electrones $4-28 MeV$ que son perfectos para lesiones superficiales y profundas hasta 9 cm, preservando los tejidos más profundos.

Ventaja clave: Los aceleradores lineales ofrecen múltiples opciones de energía en un solo equipo, adaptándose a diferentes tipos y localizaciones de tumores.

Braquiterapia y radioterapia dirigida

La braquiterapia coloca fuentes radiactivas directamente dentro o en contacto con los tejidos a tratar. Las fuentes más comunes incluyen cesio 137, iridio 192, yodo 125 y paladio 103, cada una con características específicas de energía y vida media.

El procedimiento típico tiene dos fases: primero se colocan los vectores o aplicadores sin radiación (bajo anestesia), y después se introduce el material radiactivo. Los sistemas modernos usan carga diferida automatizada con robots como Microselectron o Varisource para mayor seguridad.

La radioterapia dirigida o metabólica representa una innovación importante para pacientes con múltiples metástasis o enfermedad diseminada. Utiliza radiofármacos que se inyectan y viajan específicamente hacia las células cancerosas, depositando radiactividad selectivamente.

Esta técnica usa emisores beta como samario 153, estroncio 90, renio 186 o galio 66, y debe ser supervisada por oncólogos especializados en radiación debido a su naturaleza sistémica.

Innovación importante: La radioterapia dirigida permite tratar tumores diseminados que serían difíciles de abordar con radiación externa tradicional.

Dosimetría y radioprotección

La dosimetría involucra conceptos complejos como la capa hemirreductora, índices de calidad, ley del inverso cuadrado de la distancia, y el comportamiento de la dosis en diferentes profundidades. Todos estos factores influyen significativamente en el éxito del tratamiento y las posibles complicaciones.

La radioprotección se basa en tres principios fundamentales: tiempo, distancia y blindaje. Debes permanecer el mínimo tiempo cerca de fuentes radiactivas, mantener la mayor distancia posible (la dosis disminuye cuatro veces cuando doblas la distancia), y usar pantallas protectoras cuando sea necesario.

En México, los límites de exposición para el personal ocupacionalmente expuesto (POE) son 20 mSv/año para cuerpo entero, mientras que para el público general es solo 1 mSv/año. Estos límites se establecen considerando los riesgos de carcinogénesis y teratogénesis radioinducida.

El control se realiza mediante dosímetros personales con materiales termoluminiscentes o películas fotográficas que se leen mensualmente, manteniendo un registro permanente de la exposición acumulada durante toda la carrera profesional.

Regla de oro: En radioprotección, cada vez que duplicas la distancia a una fuente radiactiva, reduces la exposición a una cuarta parte.

Efectos biológicos y radiobiología

Las radiaciones pueden afectar directamente moléculas importantes como el DNA o indirectamente mediante la formación de radicales libres del agua celular. Estos radicales libres tienen vida muy corta pero son extremadamente reactivos con las moléculas orgánicas.

Con dosis altas (>100 Gy) se produce muerte celular inmediata, mientras que dosis menores causan muerte diferida donde las células pierden su capacidad de reproducirse aunque parezcan normales inicialmente. Las células tienen sistemas de reparación cuya eficacia varía según el tipo celular.

Los métodos de cuantificación de sobrevida celular, desarrollados en los años 1950-1959, permiten estudiar efectos como fraccionamiento, tasa de dosis, radioprotección y radiosensibilización mediante técnicas de clonación in vitro.

Se utilizan principalmente dos tipos de modelos matemáticos: los de dos componentes (que evalúan efectos letales directos y subletales) y los basados en reparación celular. Estos modelos ayudan a optimizar los protocolos de tratamiento.

Concepto clave: Las células cancerosas y normales responden diferente a la radiación, y esta diferencia es lo que hace posible el éxito de la radioterapia.

El factor tiempo en radioterapia

El fraccionamiento divide la radiación en múltiples sesiones, permitiendo que los tejidos sanos reparen el daño entre tratamientos. La radioterapia clásica usa 1.6-2.5 Gy por día, 4-5 veces por semana, mientras que el hiperfraccionamiento administra dosis menores $0.8-1.5 Gy$ varias veces al día con intervalos de 4-8 horas.

El tiempo total de tratamiento afecta la repoblación celular tanto de tejidos sanos como tumorales. Un tratamiento típico de 40 Gy se completa en 4-5 semanas, y las reacciones agudas son inversamente proporcionales al tiempo total empleado.

La tasa de dosis varía significativamente: en radioterapia externa es alta $75-400 cGy/min$ mientras que en braquiterapia convencional es baja $0.5-5 cGy/min$. Esta diferencia permite diferentes mecanismos de reparación celular.

Tres factores principales modifican la acción biológica: el oxígeno (los tumores hipóxicos son más resistentes), la calidad de radiación (partículas pesadas son más efectivas), y el ciclo celular (las células son más sensibles en fases G₂ y M).

Estrategia importante: El fraccionamiento aprovecha la mayor capacidad de reparación de las células normales comparada con las cancerosas.

Técnicas avanzadas de radioterapia

La radioterapia conformal tridimensional (3D CRT) usa información anatómica 3D para conformar la dosis lo más cerca posible al tumor, manteniendo mínima la dosis a tejidos sanos. Requiere imágenes de alta calidad como TC, RM, ultrasonido, SPECT y PET.

La radioterapia de intensidad modulada (IMRT) representa un avance mayor, usando campos de intensidad no uniforme controlados por computadora. Aunque los volúmenes de tejido sano irradiados a bajas dosis son mayores, la precisión selectiva es extraordinaria.

Las técnicas de IMRT incluyen: deslizamiento de ventana (barrido con hojas del colimador), disparo estático (múltiples campos con diferentes intensidades), y filtros de aleación metálica (moduladores deformables con tungsteno y silicona).

La radioterapia guiada por imágenes (IGRT) combina imagenología en tiempo real con IMRT, permitiendo ajustes durante el tratamiento para maximizar precisión, aumentar control tumoral y reducir toxicidad. Esta tecnología facilita esquemas de tratamiento más cortos y efectivos.

Evolución tecnológica: Cada nueva técnica aumenta la precisión y reduce los efectos secundarios, mejorando significativamente los resultados para los pacientes.

Técnicas especiales y aplicaciones avanzadas

La radiación corporal total se usa para erradicar células tumorales residuales antes de trasplantes de médula ósea y destruir tejido inmunocompetente para prevenir rechazo. La radiación hemicorporal (superior, inferior o ambas) trata localizaciones difusas de cánceres como próstata, mama y mieloma.

La radiocirugía estereotáxica utiliza Gamma Knife (cobalto 60) o aceleradores lineales especializados para tratar malformaciones arteriovenosas inoperables, tumores hipofisarios, neurinomas acústicos, astrocitomas de bajo grado, meningiomas inaccesibles y metástasis cerebrales.

Las partículas pesadas (protones, neutrones, iones de helio y carbono) tienen eficacia biológica relativa mucho mayor que fotones y electrones debido a sus características físicas. Sin embargo, requieren maquinaria costosa y alta tecnología con precisión extrema.

La hipertermia combinada con radioterapia eleva la temperatura a niveles suprafisiológicos para sensibilizar células tumorales. Aunque puede eliminar células por sí misma, su valor principal está en potenciar otros tratamientos como radiación y quimioterapia.

Precisión extrema: Estas técnicas especiales permiten tratar tumores que antes eran considerados inoperables o muy difíciles de manejar.

Aspectos clínicos y personalización del tratamiento

Después de más de un siglo de desarrollo, la radioterapia ha identificado parámetros clave para individualizar tratamientos: localización anatómica, tipo histológico tumoral (incluyendo grado y agresividad), y volumen tumoral total. Estos factores determinan la estrategia óptima para cada paciente.

La experiencia clínica acumulada, especialmente en los últimos 20 años, ha demostrado que no existe un enfoque único para todos los cánceres. Cada caso requiere consideración cuidadosa de múltiples variables para maximizar la probabilidad de curación mientras se minimizan los efectos secundarios.

Las técnicas de radiación corporal total y hemicorporal requieren protocolos especiales y manejo multidisciplinario. La radiación cutánea total con electrones de baja energía es específica para condiciones como micosis fungoide, sarcoma de Kaposi y ciertas leucemias raras.

La integración de todas estas modalidades en la práctica clínica moderna permite ofrecer tratamientos cada vez más precisos y efectivos, adaptados a las características específicas de cada tumor y paciente.

Enfoque personalizado: La radioterapia moderna combina ciencia, tecnología y experiencia clínica para crear planes de tratamiento únicos para cada paciente.