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Los científicos de Brookhaven reciben la patente para el dispositivo perfeccionado de la terapia del cáncer

Han concedido cuatro físicos en el Ministerio de los E.E.U.U. de (DOE) laboratorio nacional de Brookhaven de la Energía no. 7.432.516 B2 de la patente de los E.E.U.U. para el diseño de un “sincrotrón médico” capaz de entregar dosis de la precisión de la radiación del protón a los tumores cacerígenos con daño mínimo al tejido sano circundante.

El nuevo dispositivo sería más exacto y menos costoso que sistemas existentes de la protón-terapia, potencialmente aumentando la disponibilidad y las ventajas de este tratamiento para los pacientes del caner por todo el mundo. Los científicos de Brookhaven ahora están intentando a socios industriales para autorizar y para comercializar la tecnología.

“En el reino del tratamiento contra el cáncer, terapia del protón se considera “cirugía sin un cuchillo” porque los haces del protón pueden entregar energía de la célula-matanza con la precisión extrema, a diferencia de radioterapia convencional de la radiografía,” dijo al físico Stephen Peggs, uno de Brookhaven de los científicos del guía en el proyecto. Peggs, mientras que trabaja en el laboratorio nacional del acelerador de Fermi de la GAMA, atestiguado la realización del sincrotrón primero hospital-basado de la protón-terapia de la nación, instalada en el centro médico de la universidad de Loma Linda de California en 1990.

“Casi tan pronto como saliera el sincrotrón de Loma Linda la puerta, comenzamos a pensar en maneras de construir una mejor máquina,” Peggs dijo. El diseño actual - desarrollado y refinado como Peggs y otros físicos trabajados en los aceleradores en grande para los experimentos de la física, incluyendo el Collider pesado relativista del ión (RHIC) en el laboratorio de Brookhaven - es la culminación de ese esfuerzo.

“Nuestro nuevo diseño tiene mejorías en la tecnología de haz-enfoque para hacer que el haz posible más pequeño clasifica - es decir, “el cuchillo posible más afilado, “” dijo a Peggs. Porque haces más pequeños entregan la radiación con la precisión creciente, esta mejoría podría tener un impacto importante acortando la duración del tratamiento, aumentando su eficacia, o ambas. El nuevo diseño también promete ser menos costoso y más seguro, que debe aumentar su disponibilidad.

Cómo trabaja

La idea detrás de la radioterapia es entregar una dosis mortífera de la radiación a las células cacerígenas. En radioterapia convencional de la radiografía, muchas células circundantes sanas también se exponen a la radiación porque los haces de radiografía depositan su energía mientras que viajan a través de tejido. De hecho, la mayor parte de la dosis de radiografías se deposita cerca de la superficie de la carrocería. Aunque las células cacerígenas tienden a poder más susceptibles a los efectos perjudiciales de la radiación (o menos repararla), el daño colateral a los tejidos sanos limita a los médicos de la dosis puede utilizar para destruir el tumor.

La terapia del protón ofrece un avance sobre radiografías convencionales porque los haces del protón depositan la mayor parte de su energía donde el haz para. Los sincrotrones originales de la terapia del protón fueron diseñados para entregar dosis de la célula-matanza de la radiación a los tumores en tres dimensiones apuntando haces del protón de direcciones múltiples para parar en la profundidad del tejido del tumor. Que el alcance de la precisión permite que los doctores entreguen dosis más altas a las células del tumor mientras que pasa sin el tejido circundante sano.

Pero los aceleradores son a menudo costosos construir y difícil mantener, explicando porqué los principios de diseño para los aceleradores hospital-basados deben ser modificados radicalmente, y porqué relativamente pocos hospitales los tienen. El nuevo diseño del acelerador desarrollado por las personas de Brookhaven ofrece dos ventajas principales: “rapid que completa un ciclo” y “que enfoca fuerte.”

El ciclaje rápido permite que los haces del protón sean inyectados y extraído del sincrotrón en apenas uno vuelva el acelerador de partícula circular. A diferencia de las máquinas anteriores, que el múltiplo requerido gira, esto elimina la necesidad de sistemas de votos sensibles de controlar las corrientes del haz.

“Esto hace la máquina más robusta y segura para operar. Es más de una operación de llavero,” Peggs dijo. “Gírela y arranca constantemente hacia arriba como un transformador, bastante que arrancando como una PC.”

El enfoque fuerte refiere a la capacidad de dar forma el haz del protón y de mantenerlo enfocado para establecer claramente dimensiones. En contraste con la máquina de Loma Linda, donde los haces miden hasta un centímetro a través, el nuevo diseño puede lograr los haces tan estrechos como un milímetro.

La exactitud de punta reduce daño colateral y no prohibe a médicos más adaptabilidad en las dosis que utilizan. Dosis más altas podían rendir una terapia más efectiva, posiblemente en menos tratamientos.

La talla compacta del haz tiene otras ventajas también: componentes más pequeños (el haz transmite, los imanes, etc.) para el dispositivo entero. Eso hace todo más liviano, y menos costoso, Peggs dijo. Más tamaño pequeño también eliminará la necesidad de la refrigeración por agua la mayoría de los imanes; la refrigeración por aire será suficiente. Eso agrega hacia arriba a aún más ahorro en costes.

“Nuestro reto más grande ahora es encontrar a socios en un consorcio industrial para ayudarnos a construir una de estas nuevas máquinas,” dijo a Peggs. “Es parte de nuestra misión pues un laboratorio nacional para poner juntas a las personas y para responder a necesidades nacionales en términos de transferencia de tecnologías. Ayudaríamos a construir los items primero especializados, de alta tecnología, pero la mayor parte de un acelerador se hace de tecnología convencional, y eso se puede hacer por la industria. Estamos buscando tan un consorcio para ver este movimiento en el sector comercial - y los hospitales en todo el país,” él dijo.

Además de Peggs, Michael Brennan, José Tuozzolo, y Alexander Zaltsman, todo en el departamento del Collider-Acelerador del laboratorio de Brookhaven, colaboraron en el proyecto. Sus ideas y diseños provienen directamente de su experiencia que trabaja en los aceleradores de partícula para los experimentos de la física.

“Es el hecho de que hacemos la ciencia para los aceleradores como RHIC que permite que hagamos esto para los usos médicos,” Peggs dijo.

El trabajo de los físicos en RHIC y sobre el revelado del sincrotrón médico perfeccionado es soportado por la oficina de la GAMA de la ciencia (oficina de la física nuclear).