PRÉ-LANÇAMENTO:  Clique no link abaixo para acessar meu livro Hadron Therapy - Physics and Simulations, lançado pela SPRINGER (12/07/2013).  
http://www.springer.com/physics/applied+%26+technical+physics/book/978-1-4614-8898-9

BREVE HISTÓRICO DA RADIOTERAPIA

Penso que um histórico  sumário das aplicações médicas da Física, em especial da Radioterapia  convencional e Hadron Terapia (HT), se faz necessário.

Há aproximadamente 115 anos, o cientista Roentgen, descobriu os raios X. Ele deu este nome por desconhecer a natureza dos mesmos. Tal descoberta alterou profundamente a Física e as aplicações médicas da Física e valeu-lhe,  em 1901, a concessão do primeiro Prêmio Nobel em Física.

                           Wilhelm Konrad Roentgen,1845-1923
                              Cortesia: AIP Emilio Segré Visual Archives

Alguns meses mais tarde  foi descoberta a radioatividade natural por Henri Becquerel, posteriormente trabalhada por Madame Marie Curie e seu marido, por sugestão de Becquerel. Madame Curie ganhou dois prêmios Nobel, um em Física (1903) e outro em Química(1911).  Salientamos que seu marido ganhou também o Prêmio Nobel, assim como uma das duas filhas do casal: Irene (Prêmio Nobel em Física). É a família Nobel…

 

Marie Curie (1867-1934)
Cortesia: Wikimedia Commons

  Irene com Jean Frédéric Joliot-Curie e Enrico Fermi
Cortesia: Wikimedia Commons

  Em 1930, o pesquisador Ernest Lawrence inventou o Ciclotron, um acelerador circular, cujas partículas assumiam trajetória espiral e cujo funcionamento veremos mais adiante. Permitiu a criação de isótopos.

** with beam scanning at Gantry and spread beam at OPTIS2 (since Oct 2010)

*** with spread beam and beam scanning

**** degraded beam

***** new cyclotron with fixed beam operational since July 2010; the gantry operational since Oct 2010

 NEXT PTCOG MEETING:

PTCOG51 @ Goyang and Seoul, Korea, May 14 - 19, 2012

Contacts for PTCOG:

Patient statistics of particle therapy facilities worldwide (no. of patients treated in facilities in operation and in closed facilities); data per end of 2011 
(pdf-file for download prepared by PTCOG Secretary, March 2012 )

- Cada tratamento por hadron terapia fica em torno de R$ 140.000,00 e o preço deste equipamento é de 80 milhões de dólares, dos quais 70% é empregado em instalações. Dá para entender porque não temos Hadron Terapia na Ámérica do Sul...Felizmente contamos com tais equipamentos no sul da África. Já que o destino é para a saúde do ser humano, tais preços não deveriam constituir empecilho. Pesquisadores, médicos, físicos e técnicos experientes temos de sobra... Coloquei a figura abaixo para se ter uma idéia do equipamento de 5m de raio médio por 10m de comprimento. Trabalham com uma energia de 200 a 250 MeV.

 A esquerda temos o equipamento desenhado pela Mitsubishi (gantry isocêntrico) e a direita temos o gantry excêntrico (PSI).

-  Como agir para  localizar os tumores?

Certamente um planejamento rigoroso é essencial para assegurar um tratamento com o menor comprometimento possível do tecido sadio. Atualmente já contamos em nosso país com técnicas avançadas na radioterapia convencional como a terapia de radiação de intensidade modulada (sigla IMRT- intensity modulated radiation therapy), também com tomografia computadorizada (CT), ressonância magnetica (MR) e a tomografia por emissão de positron (PET). Todas estas técnicas permitem a localização exata dos tumores e fornecem outras informações sobre as características físicas dos mesmos.

O PET-CT permite a utilização de recursos de aquisição de imagens (PET) com os demais recursos oferecidos pela tomografia computadorizada (CT).Assim, o PET-CT fornece não só a detecção dos tumores como também dados sobre a atividade tumoral, quanto a malignidade, recidivas e resposta a terapia. Emprega-se usualmente o fluordesoxiglicose (FDG- um emissor de positron) para indicação da atividade tumoral.

Para detecção da atividade tumoral no cérebro utiliza-se o thalium-201, pois os tumores cerebrais são mais sensíveis a este elemento do que ao FDG. O cérebro normal não processa captação do thalium-201.Entretanto, deve se tomar precaução ao
empregar-se o thalium-201 uma vez que ao decair pode gerar o mercúrio que é prejudicial ao organismo.

-  E o tratamento de tumores  com boro terapia?

A OMS (Organização Mundial da Saúde) estima que a cada ano, dez milhões de pessoas sejam diagnosticadas de câncer, das quais 60%  falecem. Oferecem também a previsão de que dentro de vinte anos este número deve aumentar 50%. Já no Brasil, em 2003, de aproximadamente  quatrocentos mil  casos novos, ocorreram  30% de  mortes. A BNCT (Boro Neutron Capture Therapy) conta com a dedicação de várias entidades internacionais no desenvolvimento da técnica. Em Boston (USA) podemos citar  o Massachusetts General Hospital e em Cambridge temos o maior instituto de engenharia do mundo, o MIT, o qual conta com 3 premios Nobel trabalhando em tempo integral. Finalmente citamos o Bookhaven National Laboratory. Na Argentina, como citamos no início deste trabalho, há um grupo em Buenos Aires com projeto em andamento. Esta técnica é empregada nos seguintes casos:

• 1.       Glioblastoma multiforme (tumor maligno que ocorre no Sistema Nervoso Central)
• 2.      Melanoma de pele
• 3.      Tumores multifocais no fígado
• 4.      Câncer oral
• 5.      Câncer indiferenciado de tireoide
• 6.      Artrite reumatoide

Administra-se ao paciente um composto químico contendo boro-10, o qual concentra-se nas células tumorais de forma seletiva. A seguir, aplica-se um feixe de neutrons térmicos na dose correta para não ocasionar danos as células sadias.O núcleo de boro-10 tem alta secção de choque de captura para neutrons térmicos, daí sua utilização. Os neutrons sem carga não são afetados pelos protons e electrons . A penetrarem no tecido induzem uma reação de captura do neutron pelo núcleo do átomo de boro-10. Reações nucleares  do tipo ¹⁰B (n,alfa)) ⁷Li, emitem particulas  alfa e radiação gama de curto alcance, ficando os efeitos restritos as células cancerosas, uma vez que o alcance das partículas produzidas pela interação é curto.

A técnica do BNCT encontrou uma série de problemas devido a falta de penetração do feixe de neutrons e a baixa concentração de boro nos tumores. Pesquisadores do MIT realizaram experimentos por dois anos em pacientes com gliomas malignos e desistiram de dar prosseguimento as pesquisas devido aos resultados desencorajadores.Com relação ao primeiro problema citado, os pesquisadores passaram a empregar neutrons com maior energia (até 10 KeV), denominados neutrons epitérmicos, os quais atingiam os tumores em sua profundidade sem oferecer danos as células sadias superficiais. Em relação ao segundo problema, os pesquisadores efetuaram a síntese de novos compostos contendo boro-10, porém com elevada capacidade seletiva a tumores e captação aumentada.

Uma nova abordagem terapeutica tem sido  proposta por físicos brasileiros, com a utilização do gadolinio-157 o qual tem captura de neutrons muito maior do que a do boro e emite raios gama dentro do tumor com energia muito maior do que aquela obtida  pelos raios X. Finalmente, após a emissão de raios gama, o gadolineo transforma-se em  isótopo. Propomos que o transporte de gadolineo para o interior das células,  seja  estudado por grupo de biofísicos, em especial do Instituto de Ciências Biomédicas o qual conta com excelentes pesquisadores no transporte  através de membranas.

Não temos centros de tratamento/pesquisa por boro terapia no Brasil. Em outros países temos nos EUA, Alemanha, Holanda, Itália, República Checa, Finlândia, Japão e Argentina.

-  Que terapia usar? Onde?

A Hadron Terapia empregando-se íons de carbono promove três vezes mais estragos nos filamentos de DNA intracelulares do que os protons. Portanto esta terapia com íons carbono é superior ao tratamento obtido com protons, no que se refere ao tratamento de câncer. Como mostramos em gráfico anterior, a proton terapia tem um pico de Bragg , ou seja a dose de radiação atinge um máximo nos milímetros finais de alcance do proton. Portanto, a profundidade do pico de Bragg depende da energia do feixe incidente e quanto maior a energia, mais profundo situa-se o pico de Bragg. Assim, devemos proceder de forma a alargar o pico de Bragg para cobrir toda a extensão (volume) do tumor, o que pode ser conseguido empregando-se um modulador, o qual é colocado na saída do feixe. Protons com energia maiores do que 160 MeV alcançam tumores, no corpo humano, a até 16 cm de profundidade, aproximadamente, o que é suficiente para vários tipos de tratamento de câncer, como cabeça, pescoço,tumores oculares e próstata. Na Alemanha, no Hospital de Heidelberg, temos o centro denominado HIT, o qual já  conta com acelerador de íons pesados, fornecendo feixes de íons carbono, oxigênio 16, e outros. O FIAS na Alemanha (Frankfurt Institute for Advanced Studies) tem pesquisadores brasileiros em estágio para desenvolvimento de pesquisa teórica avançada em Hadron Terapia (simulação de Monte Carlo, etc) e preparação de PhD. Para tumores de próstata, como já informamos previamente,  a unidade de terapia de neutrons na Wayne State University em Detroit, USA, denominada Gershenson Radiation Oncology Center em Karmanos Center/Wayne State University (KCC/WSU), tem mais experiência do que qualquer centro no mundo. Na África do Sul, no NRF-iThemba Labs só contamos com protonterapia e neutron terapia.

Abaixo apresentamos uma lista das doenças correntemente tratadas com protons no

LOMA LINDA UNIVERSITY MEDICAL CENTER:

Cérebro e medula espinhal

•   Má formações artério-venosas (AVMs) – Tratamento de defeitos do sistema circulatório
•  Metásteses isoladas do cérebro – Alta radiação reduz os sintomas 
•  Adenomas da hipófise – Radiação fracionada depois de radiocirurgia

Base do crânio

•  Neuroma acústico – Tumores benignos afetando a audição
• Condrosarcomas e cordomas – Tumores cerebrais, medula espinhal ou sistema nervoso central
•  Meningiomas – Tumores tratados em poucos tratamentos

Olho

•  Melanoma uveal – Tumores malignos tratados com protons para minimizar necessidade de remoção do olho

Cabeça e pescoço

• Nasofaringe – Carcinoma local tratado com protons para reduzir efeitos colaterais
•  Câncer de orofaringe (avançado localmente) – Localização da dose para minimizar prejuizo em tecido sadio

Tórax e abdome

• Condrosarcomas e cordomas – Tumores cerebrais, medula espinhal ou sistema nervoso central
•  Câncer recente de pulmão – Tratamento local minimizando prejuízo para o pulmão

Pelvis

• Câncer de próstata – Tratamento com doses elevadas. Tratamento localizado para elevadas taxas de sobrevivência e mínimo prejuízo colateral

Tumores em crianças

• Tumores cerebrais – Tratamento altamente individualizado e localizado via protons
•  Tumores orbitais e oculares – Tratamento com proton terapia para previnir lesão na lente (cristalino) e câmara anterior do olho
•  Sarcomas na base do crânio e espinha – Uma variedade de condições agora tratadas em criança

 Desde 1998, como informado pelo cientista Ugo Amaldi, tem ocorrido um aumento acentuado na utilização da HT, seja no número de pacientes tratados, como também na solicitação para implantação de novas unidades de terapia. O Japão é o pais onde a técnica mais se difundiu, principalmente para íons de carbono,entretanto, na Europa, graças a colaboração entre laboratórios de pesquisa nuclear e hospitais para tratamento de câncer, o interesse por HT tem aumentado.

http://www.heidelberg-university-hospital.com/

Condutas antes e durante tratamento, adotadas no HIT
Agradeço ao Professor Lucas Burigo por estas informações e envio de vários trabalhos pertinentes

1.Antes de iniciar o tratamento, verifica-se as especificações sobre o tumor e suas dimensões, usando-se Tomografia Computadorizada ( CT) e Imagens de Ressonância Magnética (MRI).
2.O paciente é imobilizado em um sistema adequado para cada caso tratado. Assim para tumores cerebrais usa-se uma máscara apropriada feita com material plástico. Para a espinha existe sistema similar, assim como para outros locais do corpo humano.
3.O paciente é colocado sobre uma mesa apropriada de alta tecnologia. É feito um raio X para observar o posicionamento do paciente em relação as coordenadas da CT e MRI. Precisão milimetrica é exigida.
4.A radiação começa a ser aplicada e persiste por 5 minutos. O paciente não sente nada. Há  um scan que varre o tumor 20.000 vezes por segundo para ver se tudo está correto, apresentando o resultado  num monitor. Chama-se Intensity-Controlled Raster Scan Method, desenvolvido por pesquisadores do GSI.
5.O processo total acima descrito, leva em média 20 minutos.Um ciclo de tratamento leva em média 15 dias.
6.Várias semanas após este ciclo de tratamento os médicos checam com CT e MRI  se o tumor recrudesceu ou mesmo desapareceu. Isto é tudo.

Vale a pena analisar detalhadamente o Intensity-Controlled Raster Scan Method. É o que faremos a seguir. O volume do tumor é subdividido em camadas de igual profundidade.Variando-se energia dos íons, pode se ajustar a profundidade de penetração do feixe.As camadas individuais são varridas linha por linha, de forma similar a uma varredura da tela de uma TV. A deflexão lateral do feixe é conseguida por dipolos magnéticos, rapidamente controláveis.Para o controle de intensidade,  cada linha é dividida em pixels. O feixe permanece em cada pixel até que a dose estabelecida seja alcançada. Como resultado, este método permite uma varredura tridimensional completa do tumor, definida pelo médico. Esta abordagem (fantástica), permite uma melhoria significativa em relação ao tratamento convencional com fotons, assim como em relação  as técnicas de aplicação passivas de feixes empregando-se protons ou terapia por feixe de íons.

- RADIOTERAPIA MODERNA:  ESTIMANDO  O RISCO DE UMA SEGUNDA MALIGNIDADE

 Infelizmente, apesar de avanços recentes em radioterapia ainda existe o risco de surgir câncer em local que previamente não o apresentava, decorrente do próprio tratamento e não metástase. Sempre existe a possibilidade de desenvolvimento de câncer, nestas condições, devido a neutrons secundários, inevitavelmente presentes em tratamentos com partículas. A quantificação destes riscos requer um conhecimento detalhado de uma série de parâmetros, exigindo uma equipe multidisciplinar. Em crianças, o câncer, felizmente, é relativamente raro. Utiliza-se, em crianças, o tratamento por radioterapia, nos seguintes casos: linfoma, leucemia, tumores no cérebro, sarcomas, tumor de Wilm, neuroblastoma e câncer de fígado.

A fotonterapia tradicional foi melhorada com o emprego da  modulação da intensidade dos diferentes feixes (intensity modulated radiation therapy –IMRT), conduzindo a um melhor alvo na aplicação da dose em tecido sadio. É o “estado da arte” em terapia fotonica! Entretanto, esta técnica é inferior aquela usada em hadron terapia por ions carbono (como no HIT) porque a IMRT requer de duas a tres vezes mais unidades de monitoramento para aplicar uma dose específica no tumor alvo quando comparada com a 3D-CRT (radioterapia conformacional em 3 dimensões). Assim, usar a IMRT ao invés da 3D-CRT  ocasiona um risco maior ao aparecimento de câncer secundário, sendo até duas vezes maior este risco.É  bom lembrar que a terapia por partículas deposita a maior parte de sua energia próximo ao final de sua variação, na região do pico de Bragg. Tal pico é espalhado para cobrir todo o volume do tumor e mesmo assim, a dose além do tumor é menor do que aquela com terapia por fotons. Atualmente, mais de 20 centros no mundo estão tratando pacientes e mais de 70.000 pacientes com câncer já receberam terapia por particulas. A maioria recebeu tratamento por proton terapia, mas o uso de ions carbono está aumentando. Os neutrons produzidos na radioterapia entram em colisão nuclear com protons na água, gerando adicionalmente partículas carregadas que podem ionizar moléculas vizinhas. Entretanto, podemos reduzir este problema usando feixes magneticamente escaneados ao invés de feixes espalhados passivamente. É bom ter em mente que o câncer é uma doença específica de cada tecido e não há evidência de que a curva dose-resposta seja a mesma para diferentes orgãos. A radiação ionizante é um agente carcinogênico, como reconhecido pela World Health Organization, há vários anos. Em regiões de alta dose, a radiação ionizante mata as células no campo. A inflamação tecidual decorrente pode promover câncer. A resposta do micromeio a radiaçào e/ou ao estresse  oxidativo é mediado por citoquininas. Em conclusão podemos dizer que na radioterapia de pacientes pediátricos , a principal preocupação seria a baixa dose de exposição de orgãos distais, enquanto para adultos, altas doses induzem inflamação e promoção em tecido pré-neoplásico.Para estimar riscos de desenvolver câncer a partir de protons, devemos nos basear inteiramente em experimentos com animais e celulares.As estimativas sobre a efetividade relativa de neutrons são preferencialmente baseadas em estudos com animais, embora sobreviventes da bomba atômica tenham sido  também expostos a neutrons. Finalmente, ions pesados apresentam a maior incerteza em relação a previsão tardia de efeitos em humanos.Os ions pesados são efetivos na indução de inflamação. Em geral, apenas os orgãos no caminho do feixe são expostos aos ions pesados, enquanto os orgãos distais recebem neutrons e protons espalhados. Aplicação de doses fracionadas necessita de maiores estudos para clarear este assunto. Em conclusão, existem boas evidências epidemiológicas que a terapia por radiação esteja fazendo uma excelente contribuição para a sobrevivência em longo periodo para crianças com câncer, mas também está causando uma alta incidência de câncer maligno secundário entre sobreviventes de crianças com  câncer. De qualquer maneira, os dados obtidos sugerem que a hadron terapia conduz a um menor risco de câncer maligno secundário quando comparado com a radioterapia convencional, empregando-se técnicas de raios X. Devemos chamar atenção para o seguinte fato : quando se usa íons pesados, a dose terapêutica em tecidos sadios é muito baixa e a produção de neutrons é inferior aquela para protons, uma vez que menor quantidade de partículas é necessária para alcançar a mesma dose no tumor alvo.

-  ACELERADORES DE PARTÍCULAS E ÍONS

BREVE HISTÓRICO

No período de 1895 a 1897 destacamos a invenção do tubo de raios catódicos (também conhecido como cinescópio), por Karl Ferdinand Braun, o qual poderia ser considerado o primeiro acelerador de partículas por diferença de potencial elétrico. Sua utilização conduziu a descoberta do eletron, em 1897, por J.J Thompson. No período de oito anos a partir de 1911, temos que citar o trabalho de Rutherford (pai da Física Nuclear) e colaboradores, o qual propôs o núcleo atômico com eletrons ao redor, afastando o modelo de Thompson.

Em geral os aceleradores são de três tipos: por diferença de potencial, lineares e circulares. Por diferença de potencial foi construído no Fermilab o acelerador de Cockcroft-Walton com multiplicador de voltagem, atingindo a energia maxima de 750 KeV, obtendo-se em 1932 a primeira desintegraçào artificial do tipo: ¹₁H + ⁷₃Li à 2.⁴₂He

O acelerador por diferença de potencial mais conhecido foi o do engenheiro estado-unidense (descendente de holandeses)  Robert Jemison Van De Graaf, o qual atingia energia máxima de 25 MeV, tendo uma altura de 40 m.

Gerador de Van De Graaf

Cortesia: Wikimedia Commons (conteúdo livre)

Conseguiu-se a seguir aceleradores com energia máxima de 500 MeV, mais compacto e utilizado em Oak Ridge National Laboratory para a produção de urânio 235 utilizado na  bomba atômica. Foi denominado Tandem Van de Graaf. Salientamos que em 1974  o Instituto de Física da USP já possuía o Tandem, o primeiro da América Latina.

Tandem Van De Graaf (1970).

Equipamento consiste de dois aceleradores

eletrostáticos de 15 milhões de volt, ligados em série,

cada um com 24 m de comprimento.

Cortesia: Wikimedia Commons (conteúdo livre)

 Os LINAC’s foram propostos em 1924 pelo físico G.Ising, sendo construído quatro anos mais tarde pelo físico norueguês Rolf Wideröe. Tratava-se e um sistema que permitia a aceleração de partículas nos espaços entre cavidades consecutivas interligadas por fonte de tensão oscilante. Entretanto, para se obter energias mui elevadas necessitava-se  da construção de aceleradores com mais de três quilometros.

CERN LINAC 1

Cortesia: Wikimedia Commons (conteúdo livre)

 Os aceleradores circulares foram denominados de betatron, ciclotron, sincro-ciclotron, sincrotron, tevatron e microton.Entretanto, de todos estes prevaleceram os ciclotrons e sincrotrons. Assim só discutiremos estes dois tipos de aceleradores.

CICLOTRON

O Ciclotron foi inventado, como vimos anteriormente, em 1932 por Ernest Lawrence, com frequência fixa e acelerava protons a até 1,25 MeV, permitindo a transmutação nuclear. Por tal feito Lawrence recebeu o Prêmio Nobel sete anos depois. Berkeley vendo o potencial deste novo acelerador, construiu um ciclotron de aproximadamente 5 m, acelerando protons com 20 MeV.

A figura abaixo  mostra o ciclotron atual e um desenho esquemático no qual  o campo magnético impõe uma trajetória circular e o campo elétrico oscilante(RF) seria responsável pela aceleração da partícula. No conjunto a trajetória final é uma espiral.

Ciclotron (220 ton)                            Desenho esquemático do ciclotron

Íons pesados são núcleos atômicos mais pesados do que núcleos de hidrogênio, os quais perderam seus eletrons. São usados uma variedade de ions os quais são mais pesados do que os protons, por exemplo, núcleos de hélio, carbono e oxigênio. Os  íons pesados são três vezes mais efetivos quando comparados com protons e íons de hélio. No corpo humano, os íons pesados podem ser dirigidos com precisão milimétrica e portanto são superiores aos protons no tratamento de certos tumores. Como sabemos os ions são átomos carregados. Assim, para se obter ions os átomos devem necessariamente perder seus eletrons carregados negativamente. Para tal, gás de dióxido de carbono flue dentro de uma câmara iônica. Eletrons livres no gás são acelerados por campos magnéticos e microondas. Viajando através da câmara iônica, os eletrons impactam as moléculas de dióxido de carbono. Após a colisão as moléculas dissociam e quatro de seis electrons  que fazem parte de qualquer átomo de carbono, são separados. Então, emprega-se campos elétricos para extrair os ions de carbono para fora da câmara. Magnetos especiais transportam-nos a seguir em fluxo regular no vácuo. Este fluxo regular  é convertido em fluxo pulsátil com 217 milhões de micropulsos por segundo. O feixe é colimado e os ions são acelerados. Subsequentemente, campos eletromanéticos aceleram os ions a mais de 10% da velocidade da luz. Saindo do acelerador  através de uma folha de carbono, os  átomos de carbono perdem seus dois últimos eletrons, de tal maneira que somente os núcleos com seis cargas positivas permanecem.

Veja o vídeo abaixo sobre Ciclotron, Sincrotron e Espectrômetro de Massa. Excelente.
Este vídeo é do MIT, com exibição permitida. Se não gosta de física matemática pode pular este assunto.
Basta clicar o link abaixo.

academicearth.org/lectures/moving-charges-in-b-fields

SÍNCROTRON

Conceitualmente, o princípio do Síncrotron foi publicado em jornal russo por Vladimir Veksler, entretanto, foi construído por Edwin McMillan em 1945. O primeiro proton sincroton foi projetado por Sir Marcus Oliphant e construído em 1952. Na física de partículas o síncrotron é um acelerador de partículas cíclico no qual o campo elétrico é responsável pela aceleração das partículas e o campo magnético é o responsável pela mudança de direção das partículas, ambos campos são sincronizados com o feixe de partículas.

O síncrotron teve sua origem a partir do cíclotron com guia magnético  dependente do tempo, sendo sincronizado a um feixe de partículas com energia cinética crescente. A diferença entre o cíclotron e o síncrotron é que neste utiliza-se o princípio de estabilidade de fase, mantendo o sincronismo entre campo elétrico aplicado e a frequência de revolução da partícula. No síncrotron  a curvatura do feixe, focagem do feixe e aceleração podem ser separados em componentes diferentes. Assim, cavidades de rádio frequência seriam utilizadas para a aceleração, os dipolos magnéticos para a deflexão das partículas e os magnetos quadrupolos/sêxtuplos seriam os responsáveis pelo foco do feixe de partículas. O campo magnético mantém a órbita ao invés de acelerar as partículas, e portanto as linhas de campo magnético só são necessárias na região anular definida pela órbita. O campo é gerado por um eletromagneto anular.

               

A combinação de campos magnéticos “guias”, dependentes do tempo, e o princípio de forte foco, possibilita o desenho e operação de aceleradores modernos em larga escala  como colisores e mesmo Síncrotron de fontes de luz, como o de Campinas, SP. Um método para aumentar o limite de energia seria a utilização de magnetos supercondutores, os quais não são limitados por saturação magnética. Aceleradores para elétron e pósitron podem ser limitados pela emissão de radiação síncrotron, resultando numa perda parcial da energia cinética do feixe de partículas. Portanto, a energia de aceleradores de elétrons e pósitrons é limitada pela perda desta radiação, o que não acontece com aceleradores de próton ou íon. A energia destes aceleradores é limitada pela força dos magnetos e pelo custo.

Nos síncrotrons a injeção de partículas é pré-acelerada com o uso de LINAC, MICROTRON ou mesmo outro síncrotron, pois os síncrotrons são incapazes de acelerar partículas a partir de zero de energia cinética.

O Tevatron do Fermilab, foi o maior colisor do mundo até 2008, acelerando prótons e antiprótons até 1 TeV de energia cinética e então colidindo-os. O Large Hadron Collider (LHC) tem aproximadamente sete vezes esta energia, então, as colisões  proton-proton ocorrem  a aproximadamente 14 TeV. O LHC também acelera íons pesados (como chumbo) até uma energia de 1,15 PeV.

Quais são as possíveis aplicações do síncrotron?

São as seguintes:

01.Em ciências biológicas, no estudo de proteínas e cristalografia

02.Descobrimento de drogas e pesquisa

03.”Queima”de desenhos de chip de computador em folhas de metal

04.Determinação da composição de compostos químicos

05.Observação da reação de células vivas a drogas

06.Cristalografia de material inorgânico e microanálise

07.Estudos de fluorescência

08.Análise de material semicondutor e estudos estruturais

09.Análise de material geológico

10.Imagens médicas

11.Terapia por íons (principalmente íons carbono) para tratamento de câncer e tumores resistentes

A radiação síncrotron é produzida quando partículas de alta energia estão em movimento rápido, incluindo elétrons forçados a viajar num caminho curvo por um campo magnético. A radiação síncrotron é proporcional a quarta potência da velocidade da partícula e inversamente proporcional ao quadrado do raio do caminho (trajetória). Tal radiação é também observada em objetos astronômicos como pulsar (plerions). Como exemplo típico podemos citar a Nebulosa do Caranguejo. Neste caso ocorre a radiação síncrotron devido aos elétrons capturados nos campos magnéticos fortes ao redor da pulsar.

A coloração azul na região central da nebulosa
(Nebulosa do Caranguejo) é devido a radiação síncrotron.
Wikimedia Commons (free licensed media file repository).

 

Os bioquímicos Peter Agre e Roderick MacKinnon usaram um Síncrotron como parte de suas pesquisas as quais conduziram-nos  ao Prêmio Nobel de Química de 2003. Eles estudaram como a água flue através das membranas celulares e como as células se comunicam. Este trabalho tem ajudado na compreensão dos caminhos  moleculares da doença.

 

Canais de água nas membranas celulares.
Cortesia: Australian Synchrotron.State of Victoria.

Aquaporins são  proteínas integrais de membrana que formam poros na membrana de células biológicas, regulando o fluxo de água. Defeitos genéticos envolvendo genes de aquaporin tem sido associados com várias doenças humanas. O Prêmio Nobel de Química de 2003 foi concedido a Peter Agre pela descoberta das aquaporins e Roderick MacKinnon por seu trabalho na estrutura e mecanismo de canais de potássio. Aquaporins conduzem seletivamente moléculas de água para dentro e fora das células, prevenindo, no entanto, a passagem de íons e outros solutos. As aquaporins são os canais de água, ou seja, proteínas de poro de membrana. É interessante ressaltar que existem também as aquaglyceroporins, que transportam pequenos solutos como glicerol, CO2, amônia, ureia através da membrana, dependendo do tamanho do poro. Os poros de água são totalmente impermeáveis a espécies carregadas, tais como prótons, o que constitui uma propriedade critica para a conservação do potencial eletroquímico da membrana. As moléculas de água atravessam a membrana através  do poro do canal em fila simples. A presença de canais de água aumentam a permeabilidade da membrana a água e são fundamentais para o sistema  de transporte de água.
Como vimos anteriormente, o Síncrotron é também empregado em ciências biológicas, no estudo de proteínas e cristalografia. Assim constitui uma ferramenta útil para o estudo estrutural das proteínas aquaporins. Certamente o Síncroton utilizado é do tipo que temos em Campinas, SP, ou seja,  Síncrotron de fontes de luz, onde a saída varre desde o infravermelho aos raios X (vide figura abaixo). As proteínas são extraídas do sistema biológico, purificadas, cristalizadas, criotratadas e analisadas  sob raios X, revelando sua estrutura. Assim procedeu o pesquisador Peter Agre para estudar as aquaporins com o Síncrotron.

Síncrotron. Campinas, SP, Br. Wikimedia Commons (conteúdo livre)

 

O Síncrotron de Campinas acelera elétrons e não prótons. No subsolo do complexo existe um canhão eletrônico que dispara elétrons, os quais são acelerados por campo elétrico (cavidades de rádio frequência) e guiados por campos magnéticos até o andar de cima onde se encontra o equipamento maior e  ganham  nova aceleração atingindo velocidades próximas a da luz. Ora, vimos anteriormente, quando estudamos as equações de movimento das partículas que quanto menor a massa da partícula, maior é a radiação produzida pela aceleração, portanto os elétrons irradiam mais do que os prótons. Empregando-se imãs do tipo quadropolo ou sextupolo, podemos convergir os elétrons, focar os elétrons, para atingir o alvo previamente especificado e a radiação resultante da aceleração dos mesmos, varrendo do infravermelho aos raios X, pode  ser utilizada para o estudo de proteínas, cristais, etc, conforme a lista das possíveis aplicações do Síncrotron, previamente apresentada.
É bom salientar que o Síncrotron de Campinas trabalha com a radiação proveniente da aceleração de elétrons, a velocidades relativísticas,  enquanto que para a Hadron Terapia, exige-se o Síncrotron a próton, para acelerar prótons ou íons carbono (e eventualmente outros).

Um bom exercício para testar nossos conhecimentos seria transformar virtualmente um Síncrotron Luz em Síncrotron a prótons. Que modificações seriam necessárias? Por exemplo, para começar o canhão eletrônico teria que ser substituído por um Duoplasmatron, etc. Valeria a pena  economicamente tal  transformação global? Discuta em profundidade.

Vejamos:

1.      1.   O canhão eletrônico teria que ser substituído pelo Duoplasmatron para produção de prótons.

2.     2.    O LINAC teria que ser preparado para acelerar prótons e não elétrons.

3.      3.   Tem que ser preparado um “booster” para prótons.

4.     4.    Os eletro-imãs supercondutores teriam que sofrer reconfiguração.

5.      5.   Os prótons emitem muito pouco comparado com os elétrons por razões já anteriormente explicadas. O uso seria apenas para colisão e não mais radiação.

6.      6.   Os eletro-imãs quadrupolos ou sextupolos, para enfoque dos prótons,  teriam que sofrer nova configuração.

7.      7.   Todo o equipamento relativo ao uso de  radiação seria retirado.

8.      8.   Para a utilização em Hadron Terapia seria necessário construir três salas: uma para o paciente, com “gantry”, permitindo acessar o tumor em qualquer posição, uma para controle e outra para pesquisa.

      Adicionalmente aos oito  itens já examinados, propomos:

1.    Instalação de Intensity-controlled raster scan method.
2.    Contratação de médicos oncologistas, especialistas em Hadron Terapia preparados no CERN.
3.    Difusão nacional e internacional do Síncrotron a protons, via TV e internet, para atendimento a pacientes e pesquisa.
4.    Cursos para médicos, físicos e interessados.
5.    Contrato de manutenção com firmas como PSI, Siemmens.
6.    Intercâmbio internacional com Genebra (CERN), Itália, USA, etc., para receber especialistas para troca de opiniões, Congressos, etc.
Conclusão:   Como vemos, economicamente não seria vantajoso processar modificações num Síncrotron luz para transformá-lo num Síncrotron a prótons.


Gostaria de fornecer ao prezado leitor uma relação dos centros especializados em Proton Terapia, dentro e fora dos USA.
Esta relação foi-nos fornecida gentilmente pela  Enfermeira Chefe do Serviço Internacional da Loma Linda University Medical Center, CHRISTINE ROMERO, MPH, RN,  a qual agradecemos profundamente. Se o leitor não for aceito por uma dada instituição, deverá recorrer a outras instituições que podem ter normas protocolares diferentes.

Proton Centers in the U.S.A:

 

1) Northeast Proton Center at Massachusetts General Hospital

Located in Boston, Massachusetts 
Website: http://www.massgeneral.org/cancer/about/providers/radiation/proton/index.asp
Telephone Number: (617) 726 5130, toll-free (877) 726 5130 or (800) 388 4644

 

2) Midwest Proton Radiotherapy Institute at Indiana University 
Located in Bloomington, Indiana 
Website: http://www.mpri.org/
Telephone Number: (812) 349 5074, or toll-free (866) 487 6774 
 
3) M.D. Anderson Cancer Center's Proton Center**
Located in Houston, Texas 
Website: http://www.mdanderson.org/care_centers/radiationonco/ptc/
Telephone Number: (800) 392 1611 
** Ranked #1 as the Best Hospital for treating cancer in the U.S.A. (according to the U.S. News and World Report 2011)

 

4) The University of Florida Proton Therapy Institute 
Located in Jacksonville, Florida 
Website: http://www.floridaproton.org/ 
Telephone Number: (904) 588 1800, or toll-free (877) 686 6009

 

5) Procure Proton Therapy Center 
Located in Oklahoma City, Oklahoma 
Website: http://procure.com/
Telephone Number: (888) 847 2640 
 
6) University of Pennsylvania Roberts Proton Center
Located in Philadelphia, Pennsylvania
Website: http://www.pennmedicine.org/perelman/proton/
Telephone Number: (800) 789 7366

 

 

The following proton centers can be found outside the U.S.A:

 

*Rinecker Proton Therapy Center
Located Munich, Germany
Website: http://www.rptc.de/ & in Russian http://www.rptc.de/index.php?id=280&L=0
Telephone: +49 (0) 89 66068 0
 
*Svedberg Laboratory Uppsalla
Located in Sweden
Website: http://www.tsl.uu.se/tsl_proton_narrow.html & http://www.tsl.uu.se/welcome.html
Contact: Dr. Alexander Prokofiev, +46 (0) 18 471 3850

 

*Division of Radiation Medicine at the Paul Scherrer Institute (PSI)
Located in Switzerland
Website: http://radmed.web.psi.ch/
Telephone: +41 (0)56 310 3524
Email:protonentherapie@psi.ch

 

*Wanjie Proton Therapy Center
Located in Zibo, China
Website: http://www.wanjiehospital.com/proton/index1.htm
Telephone Number: +86 533 4650222 / +86 533 4650000
Fax number: +86 533 4650830

 

Christine Romero, MPH, RN 
Nurse Intake Coordinator 
International Patient Services 
Loma Linda University Medical Center 
Telephone: (909) 558 3422 
Toll-free (from U.S. and Canada): (866) 550 3422 
Facsimile: (909) 558 3321 


John 13:35 NLT
"Your love for one another will prove to the world that you are my disciples.”

Adicionalmente, recebemos do Dr. Martin Jermann, secretário do PTCOG -  a quem agradecemos -  a informacão de que somente dois centros no mundo operam com íons carbono:

Today,  C-ions are available only in Japan (i.e. at NIRS, Chiba) and in Germany (Heidelberg).

 REFORÇANDO INFORMAÇÕES IMPORTANTES

- O que vai ler a seguir é muito importante e pode salvar sua vida ou de seu semelhante! Manter-se bem informado é essencial.

A protonterapia é essencial para uma série de tipos de câncer e não temos também este recurso no Brasil aplicado a Hadron Terapia. É importante salientar que no caso de uma recidiva de câncer, deve-se usar a terapia por íons carbono. Radioterapia convencional não deve ser empregada no caso de recidiva da malignidade. Os melhores centros de protonterapia dos USA não aceitam tratar de pacientes que já receberam a segunda dose de radioterapia convencional, mesmo usando a IMRT (intensity modulated radiation therapy). Portanto, estejam alertas a aplicações demasiadas da Radioterapia Convencional, que é a única que temos no Brasil e mesmo na América do Sul! Os planos de saúde no Brasil, costumam não pagar nem pela Radioterapia Convencional, quanto mais pela Hadron Terapia! Nos USA todos os planos de saúde pagam por Hadron Terapia, sem qualquer queixa. São 70 mil dólares por sessão... e o paciente necessita em média de dez sessões! Um dos melhores centros de protonterapia dos USA é o da Loma Linda University Medical Center na Califórnia, a qual conta com um atendimento internacional classe "A", aos cuidados de Christine Romero, MPH, RN. Se o paciente não for aceito em dada instituição, deverá tentar outra, porque as normas protocolares variam de uma para outra. 

 

- O maior e melhor centro de tratamento de câncer no mundo fica na Alemanha em Heidelberg, a 40 min de carro de Frankfurt. É o HIT (Heidelberg Ion Center Therapy). Tratam câncer com íons carbono, acelerados com um Sincrotron e têm um método especialmente desenvolvido  para rastrear o tumor tridimensionalmente. Toda a energia do feixe de partículas é apenas concentrada no tumor, destruindo o DNA das células tumorais as quais não replicam mais e morrem. É fantástico! 

 

SIMULAÇÕES EM HADRON TERAPIA  (HT)

As simulaçoes em HT são importantes quando temos tumores situados em locais que não permitem procedimentos invasivos, como por exemplo carcinoma inoperável do pescoço (vide figura inicial neste trabalho), HT em melanoma uveal, oncologia pediátrica, etc. Constituem um instrumento de precisão a ser empregado nestes casos. A simulação empregando-se o método de Monte Carlo pode levar em consideração todos os efeitos físicos provocados pelas interações das partículas do feixe com os tecidos corporais. Assim utiliza-se frequentemente o código de Monte Carlo Geant4 (GEometry And Tracking), para desenvolvimento de aplicativos. Este código é bastante utilizado no CERN, para o estudo de interações em  física de alta energia. Procede-se a simulações e os resultados obtidos são confrontados com dados experimentais, analisando-se as limitações dos modelos físicos disponíveis.Assim, pelos resultados  obtidos,  verifica-se a possibilidade de utilização desta ferramenta para as estimativas precisas  necessárias da HT. Um problema que o físico defronta é aquele relacionado com o tempo computacional necessário para a aplicação do método de Monte Carlo. Tem-se que trabalhar com computador com altíssima velocidade de processamento e grande memória, pois dependendo do tipo ou complexidade da aplicação pode ser necessário elevado tempo de processamento. Este recurso pode ser disponibilizado no Brasil, acessando-se  os computadores da  CESUP (Centro Nacional de Supercomputação na UFRGS-vide Google). No exterior várias universidades permitem uso de seus computadores de grande porte. Basta preencher um formulário solicitando autorização e apresentando os motivos para tal. Já contamos no Brasil com um sistema computacional para dosimetria em radioterapia, denominado SISCODES, no qual  perfis de dose em profundidade e curvas de isodose podem ser gerados e superpostos. Este sistema foi desenvolvido pelo Dr.Bruno Trindade do NRI/UFMG.Também utiliza-se em simulações de HT, o Visible Human Project o qual pode também demandar alto tempo de processamento. Como vemos, trabalhar com simulações requer um hardware de alto nível.

 QUESTÕES FREQUENTES (FAQs) EM HADRON TERAPIA

Teste seu conhecimento respondendo a 40 questões aleatórias

 

1.Porque não pode ser utilizada a terapia convencional, mesmo aplicando o IMRT (intensity modulated radiation therapy), quando surge uma segunda malignidade?

2.Quais são os melhores centros de protonterapia no mundo?

3.Onde encontramos o melhor centro de tratamento por íons carbono do mundo?

4.Porque não temos Hadron Terapia no Brasil?
5.Se um paciente não for aceito numa dada instituição nos  USA, deverá procurar outro hospital? Por que?
6.O que significa a sigla PTCOG?
7.Quanto custa um equipamento para Hadron Terapia? Qual o preço de uma aplicação de HT? Quantas aplicações, em média, devem ser feitas num paciente?
8.O plano de saúde paga por HT? Como é no Brasil? E nos USA?
9.Existe local com HT gratuita no mundo?
10.Como contatar LLUMC?
11.Como contatar o HIT?
12.Podemos contatar especialistas como Dr. Ugo Amaldi? Qual a vantagem?
13.A quem recorrer para fazer HT?
14.Qual a importância de se conhecer a HT?
15.Com que  recursos contamos para viabilizar  um tratamento com HT?
16.O CERN oferece bolsas para estudantes de HT? Projeto Partner? Como o CERN participa da disseminação da HT?
17.Como ocorre a difusão da HT no Brasil?
18.Onde surgiu a terapia por íons carbono?
19.Em que consiste o rastreamento tridimensional do tumor?
20.O que é o Cyclinacs? Vide Google.
21.Porque não temos HT na América do Sul? O que temos na Argentina?

22.Quais as vantagens da Hadron Terapia sobre a radioterapia convencional ou mesmo a IMRT?

23.Que livros e vídeos recomenda para o publico em geral?

24.O que são Hadrons?

25.Como se obtém prótons, nêutrons e íons carbono para os aceleradores (Cíclotron, Sincrotron)?

26.Como agem as partículas carregadas ao penetrar o tumor? O que é pico de Bragg? Em que diferem da radioterapia convencional?

27.Como funciona um Ciclotron? E um Sincrotron?

28.Existe a possibilidade de acelerar partículas usando-se LASER?

29.O primeiro Ciclotron tinha apenas 15 cm  de diâmetro. Por que os Ciclotrons atuais pesam 220 toneladas e têm diâmetro de metros?

30. Existe vantagem econômica em se transformar um Sincrotron a luz (como existente em Campinas) em Sincrotron a prótons?

31.Como acelerar partículas usando-se Laser?
32.Faça um breve histórico da HT e comente os percalços encontrados no seu desenvolvimento.
33.Qual o mecanismo de ação dos prótons e íons carbono no efeito deletério sobre as células tumorais? Por que não se usam íons maiores do que os íons carbono?
34.Qual a importância em se efetuar simulações em HT? O que é necessário para se efetuar tais simulações, em termos de computadores (hardware) e softwares?
35.Como se explica o plateau que ocorre ao longo da extensão do tumor, no gráfico energia versus distância? Para aprofundar a aplicação do pico de Bragg, o que deve ser feito (aumentar a intensidade do feixe)? E o desvio do feixe para a direita e esquerda ao longo do tumor (uso de eletroímãs com campo magnético vertical ou horizontal)?
36.Quando se estuda HT em profundidade, sobretudo em trabalhos científicos nesta área, emprega-se muito as expressões: pico de Bragg, RBE, LET, Gy (Gray). Poderia explicar o que significa cada uma?
37.Qual a unidade de medida da dose absorvida de radiação  pelo ser humano (Gy)? O que representa conceitualmente? Como é medida? Qual o máximo permitido?
38.Qual o nome do pesquisador que inventou o Ciclotron, salvou sua mãe de um câncer de útero usando radioterapia e ganhou o prêmio Nobel de Física de 1939, por seu invento?
39.Explique a coloração azul na região central da Nebulosa do Caranguejo (radiação Sincrotron).
40.Calcule a frequência do Ciclotron e prove que o tempo gasto no percurso pela partícula  é o mesmo para todas as órbitas e independe do raio.

 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES ACIMA APRESENTADAS

 

 

1.Por que não pode ser utilizada a terapia convencional, mesmo aplicando o IMRT (intensity modulated radiation therapy), quando surge uma segunda malignidade?  

R:Porque o recomendado é aplicar terapia por íons  de carbono, assim, se aplicarmos uma segunda Radioterapia Convencional, mesmo sendo IMRT, retira-se a possibilidade de tratamento correto, com graves consequências para o paciente, inclusive não aceitação em centros avançados de Hadron Terapia nos USA.

 

 

2.Quais são os melhores centros de protonterapia no mundo?

R:MD Anderson Proton Center 

 Ranked #1 as the Best Hospital for treating cancer in the U.S.A. (according to the U.S. News and World Report 2011),

Loma Linda University Medical Center (Califórnia),  Massachusetts General Hospital (Boston), Wayne State University (Detroit).

 

 

3.Onde encontramos o melhor centro de tratamento por íons carbono do mundo?

 

R: Na Alemanha. É o HIT em Heidelberg, a 40 min de carro de Frankfurt.

 

 

4.Porque não temos Hadron Terapia no Brasil?

 

R: Por vários fatores: (1) Custa 80 milhões de dólares montar uma unidade excelente com Síncrotron a prótons. (2) Ignorância sobre a importância deste tipo de tratamento, que existe desde 1943. (3) Fica mais barato tratar pacientes com Radioterapia Convencional...

 

5.Se um paciente não for aceito numa dada instituição nos  USA, deverá procurar outro hospital? Por que?

 

R: Sim, porque as normas protocolares são diferentes para cada Instituição.

 

6.O que significa a sigla PTCOG?

 

R: Particle Therapy Co-Operative Group.

 

7.Quanto custa um equipamento para Hadron Terapia? Qual o preço de uma aplicação de HADRON TERAPIA? Quantas aplicações, em média, devem ser feitas num paciente?

 

R: Aproximadamente 80 milhões de dólares. Cada aplicação sai por 60 mil dólares. Em média 10 aplicações por paciente.

 

 

8.O plano de saúde paga por HADRON TERAPIA? Como é no Brasil? E nos USA?

 

R: Não no Brasil, onde para se receber uma Radioterapia Convencional tem-se que recorrer a Justiça! Nos USA, todos os planos de saúde pagam, sem queixas...

 

9.Existe local com HADRON TERAPIA gratuita no mundo?

 

R: Não.

 

10.Como contatar LLUMC?

 

Entre em contato com o Atendimento Internacional da Loma Linda University Medical Center, aos cuidados de Christine Romero. Veja endereço no Google.

 

11.Como contatar o HIT?

 

R: Antes de contatar o HIT, tem-se que preencher um formulário especialmente desenvolvido para você preencher, contendo todas as questões que os médicos do HIT necessitam saber, a priori. Ver endereço do HIT no Google. Veja formulário no ítem atendimento a pacientes internacionais na homepage do HIT. Se a Embaixada de nosso país solicitar, não haverá pagamento inicial, ao se hospitalizar. Só depois...

 

12.Podemos contatar especialistas como Dr. Ugo Amaldi? Qual a vantagem?

 

R: Sim. A vantagem é a de receber a opinião de um médico-pesquisador especialista. Se ele for americano, será solícito, caso contrário... confira!

 

13.A quem recorrer para fazer HADRON TERAPIA?

 

R: Deve-se recorrer aos Centros acima enumerados.

 

14.Qual a importância de se conhecer a Hadron Terapia?

 

R: Evitar, por exemplo, receber uma segunda Radioterapia Convencional (mesmo sendo IMRT) e ficar impossibilitado de receber tratamento adequado com íons carbono, com consequências graves...

 

15.Com que  recursos contamos para viabilizar  um tratamento com Hadron Terapia?

 

R: Nenhum. Os centros de Hadron Terapia no mundo, não fornecem tratamento gratuito. O único recurso é entrar na Justiça com um bom advogado que trabalhe na área da saúde.

 

16.O CERN oferece bolsas para estudantes de Hadron Terapia? Projeto Partner? Como o CERN participa da disseminação da Hadron Terapia?

 

R: Sim. É o projeto PARTNER o qual conta com suporte financeiro de vulto para treinar médicos e pesquisadores em Hadron Terapia, com os recursos mais sofisticados. O CERN participa da disseminação da Hadron Terapia através do referido projeto e também pela mídia.

 

17.Como ocorre a difusão da HADRON TERAPIA no Brasil?

 

R: Através da internet como estamos fazendo e teses de mestrado com referências  no Google. Os médicos,  em geral, desconhecem este recurso.

 

18.Onde surgiu a terapia por íons carbono?

 

R: Surgiu no Japão. Atualmente contamos com um excelente centro em Chiba, no Japão.

 

19.Em que consiste o rastreamento tridimensional do tumor?

 

R: Consiste em se detectar tridimensionalmente o tumor para aplicação correta de íons carbono. Aumentando-se a potência do feixe de íons carbono, aumenta-se a profundidade atingida pelo feixe e utilizando-se campos magnéticos horizontais e verticais consegue-se deslocamento do feixe de íons para a esquerda ou direita. Assim, pode-se processar a varredura tridimensional do tumor, pixel por pixel.

 

20.O que é o Cyclinacs?

 

R: Vide Google.

 

21.Porque não temos HADRON TERAPIA na América do Sul? O que temos na Argentina?

 

R: Pelos motivos apresentados na questão número 4. Na Argentina temos um grupo inicial trabalhando com Boro Terapia.

 

 

22.Quais as vantagens da Hadron Terapia sobre a Radioterapia Convencional ou mesmo a IMRT?

 

R: É muito superior a Radioterapia Convencional, mesmo considerando-se a IMRT, pois a energia do feixe fica concentrada no interior do tumor e reduz significativamente a possibilidade do surgimento de uma segunda malignidade.

 

 

23.Que livros e vídeos recomenda para o publico em geral?

 

R: Acesse o YouTube para vídeos sobre Hadron Terapia e aceleradores, assim como referências à disposição no Google. Poucos livros a disposição. Nas bibliotecas contamos com trabalhos científicos inacessíveis ao leigo, em geral.

 

 

24.O que são Hadrons?

 

R: Na Hadron Terapia emprega-se hadrons que são partículas altamente interativas como prótons, nêutrons,  píons, íons (alfas, C, Ne). 

 

 

25.Como se obtém prótons, nêutrons e íons carbono para os aceleradores (Cíclotron, Síncrotron)?

 

R:

 

1.Como obter os prótons?

 

Os prótons são produzidos pela aplicação de uma descarga em arco em gás hidrogênio, em fonte denominada  Duoplasmatron. O elétron é liberado do átomo de hidrogênio, deixando o núcleo positivo -um próton-  flutuando livremente no plasma resultante. A aplicação de um campo elétrico de força extrai prótons da superfície do plasma e envia-os no seu caminho como uma corrente de partículas positivas. Assim, correntes de até 300 mA podem ser obtidas.

 

2.Como obter os nêutrons?

 

 

Produz-se um  feixe de nêutrons acelerando deutérios com energia de 48,5 MeV sobre um alvo de berílio. Os deutérios são acelerados usando um Cíclotron superconductor. De forma geral pode-se dizer que pode-se obter nêutrons acelerando prótons(p) ou deutérios( 2H) e fazendo-os colidirem com alvos de lítio ou berílio  provocando reações do tipo:  9Be(p,n)9B,  7Li(p,n)7Be,  3H(2H,n)4He.

 

3.Como obter íons pesados?

 

 

Íons pesados são núcleos atômicos mais pesados do que núcleos de hidrogênio, os quais perderam seus elétrons. São usados uma variedade de íons os quais são mais pesados do que os prótons, por exemplo, núcleos de hélio, carbono e oxigênio. Os  íons pesados são três vezes mais efetivos quando comparados com prótons e íons de hélio. No corpo humano, os íons pesados podem ser dirigidos com precisão milimétrica e  portanto, são superiores aos prótons no tratamento de certos tumores. Como sabemos os íons são átomos carregados. Assim, para se obter íons os átomos devem necessariamente perder seus elétrons carregados negativamente. Para tal, gás de dióxido de carbono flue dentro de uma câmara iônica. Elétrons livres no gás são acelerados por campos magnéticos e micro-ondas. Viajando através da câmara iônica, os elétrons impactam as moléculas de dióxido de carbono. Após a colisão as moléculas dissociam e quatro de seis elétrons  que fazem parte de qualquer átomo de carbono, são separados. Então, emprega-se campos elétricos para extrair os íons de carbono para fora da câmara. Magnetos especiais transportam-nos a seguir em fluxo regular no vácuo. Este fluxo regular  é convertido em fluxo pulsátil com 217 milhões de micropulsos por segundo. O feixe é colimado e os íons são acelerados. Subsequentemente, campos eletromagnéticos aceleram os íons a mais de 10% da velocidade da luz. Saindo do acelerador  através de uma folha de carbono, os  átomos de carbono perdem seus dois últimos elétrons, de tal maneira que somente os núcleos com seis cargas positivas permanecem.

 

 

26.Como agem as partículas carregadas ao penetrar o tumor? O que é pico de Bragg? Em que diferem da Radioterapia Convencional?

 

R: Elas rompem os filamentos da dupla hélice do DNA das células tumorais, as quais não replicam mais e morrem. É o pico que se verifica no gráfico de energia versus profundidade do feixe. Toda a energia do feixe é liberada dentro dos limites do tumor, sendo denominada pico de Bragg. Diferem no fato de que se restringem precisamente dentro do tumor e não atravessam todo o tecido sadio após o tumor. A Radioterapia Convencional atravessa todo o tecido humano contido em sua trajetória e traz sérios prejuízos ao tecido sadio que não necessita do efeito deletério da radiação.

 

 

27.Como funciona um Cíclotron? E um Síncrotron?

 

R: O Cíclotron é um equipamento inventado em 1932 por Ernest O. Lawrence o qual trabalha com um campo magnético que impõe uma trajetória circular as partículas carregadas, submetidas a um campo elétrico oscilante com frequência fixa, responsável pela aceleração das partículas. No conjunto a trajetória final é uma espiral. Neste equipamento, o tempo gasto no percurso é o mesmo para todas as órbitas e independente do raio. O Síncrotron teve sua origem a partir do Cíclotron, com a diferença de que no Síncrotron utiliza-se o princípio de estabilidade de fase, mantendo-se o sincronismo entre campo elétrico aplicado e a frequência de revolução da partícula. O campo magnético mantém a órbita ao invés de acelerar as partículas e portanto, as linhas de campo magnético só são necessárias na região anular definida pela órbita.

 

 

28.Existe a possibilidade de acelerar partículas usando-se LASER?

 

R: Sim. Um novo equipamento está em desenvolvimento e poderá, em princípio, baratear o custo do acelerador, entretanto, as aplicações são mais dirigidas a aceleração de elétrons pelo campo eletromagnético do laser. Pesquisas estão em andamento.

 

 

29.O primeiro Cíclotron tinha apenas 15 cm  de diâmetro. Por que os Cíclotrons atuais pesam 220 toneladas e têm diâmetro de metros?

 

R: Porque necessita-se de campos magnéticos mais estáveis em trecho orbital e com maior potência, para oferecer maior energia ao feixe.

 

 

30. Existe vantagem econômica em se transformar um Síncrotron a luz (como existente em Campinas) em Síncrotron a prótons?

 

R: Não. A quantidade de itens que deverão ser substituídos é elevado assim como o preço do equipamento. Para mais detalhes leia a discussão sobre este assunto no presente trabalho, no final do ítem Síncrotron.

31.Como acelerar partículas usando-se Laser?

R: Geralmente emprega-se laser de alta energia  (laser de potência) e acelera-se elétrons, a partir do campo eletromagnético do laser. O acelerador de partículas a laser, utiliza como princípio a ampliação da aceleração fornecida pelo campo eletromagnético do laser. O acelerador é constituído de um laser de alta potência, de um tubo acelerador contendo capacitores e pré-acelerador capaz de fornecer um feixe de elétrons, o qual injeta os elétrons formando um ângulo com o eixo do tubo. Segundo informações da literatura pertinente, em breve a radioterapia contará com esta tecnologia emergente. O sistema a laser é menor e mais barato e tem controle mais simples. A necessidade de um acelerador de grande porte cederá espaço aos sistemas a laser, que geram feixes de excelente qualidade. Diversos centros já obtiveram feixes de prótons e outros íons , a partir do laser.Uma comparação simples entre os aceleradores tradicionais e os aceleradores a laser indica a grande viabilidade relativa do laser.

32.Faça um breve histórico da HADRON TERAPIA e comente os percalços encontrados no seu desenvolvimento.

R: Veja no início de nosso trabalho um breve histórico da Hadron Terapia. Os percalços encontrados foram muitos e fortes. O próprio Massachusetts General Hospital em Boston, desistiu de dar andamento a utilização clínica da Hadron Terapia porque não obtiveram retorno satisfatório por parte dos pacientes, ou seja, não ocorreram melhoras significativas com o referido tratamento. As pesquisas foram retomadas em outros centros e atualmente contamos com centros de excelência em próton terapia na LLUMC na Califórnia e Hadron Terapia por íons carbono no HIT na Alemanha e em Chiba no Japão.

33.Qual o mecanismo de ação dos prótons e íons carbono no efeito deletério sobre as células tumorais? Por que não se usam íons maiores do que os íons carbono?

R: Tanto os prótons, quanto os íons carbono, ao penetrarem as células tumorais ocasionam rompimento dos filamentos de DNA intracelulares, impedindo as células de se replicarem e morrem. Não se usam íons maiores do que o carbono porque foi verificado que possuem um tamanho optimizado para estas ações deletérias.

34.Qual a importância em se efetuar simulações em HADRON TERAPIA? O que é necessário para se efetuar tais simulações, em termos de computadores (hardware) e softwares?

R: Estas simulações são necessárias na verificação de todos os fatores contribuintes no efeito deletério das partículas aceleradas, penetrando a célula tumoral. Normalmente, procede-se simulações em várias áreas do conhecimento humano (simulação de Monte Carlo, Geant4), pois permite identificar comportamentos sem a realização do experimento em si. Para tal emprega-se computadores muito potentes, devido a quantidade de cálculos necessários e portanto agilizando o tempo operacional. Os softwares são geralmente desenvolvidos em C++ e muitas vezes requerem muita memória e velocidade de processamento do computador e são geralmente desenvolvidos pelo pesquisador que atua no processo. Temos brasileiro trabalhando na Alemanha no FIAS (Frankfurt Institute for Advanced Studies), desenvolvendo PhD em simulações em Hadron Terapia, como o mestre Lucas Burigo, da UFRGS.

35.Como se explica o plateau que ocorre ao longo da extensão do tumor, no gráfico energia versus distância? Para aprofundar a aplicação do pico de Bragg, o que deve ser feito? E o desvio do feixe para a direita e esquerda ao longo do tumor?

R: O plateau na realidade é o resultado da somatória de picos de Bragg, obtidos com o aprofundamento da penetração do feixe de partículas no interior da células tumorais. O feixe libera sua energia máxima e quando a energia começa a cair após atingir o máximo (pico de Bragg), aplica-se um novo valor de intensidade maior ao feixe. Com eletroímãs com campo magnético horizontal ou vertical, pode-se deslocar o feixe de partículas para a esquerda ou direita. Assim, consegue-se varrer todo o volume do tumor, pixel por pixel.

36. Quando se estuda Hadron Terapia em profundidade, sobretudo em trabalhos científicos nesta área, emprega-se muito as expressões: pico de Bragg, RBE, LET, SOBP, Gy (gray). Poderia explicar o que significa cada uma?

R: O pico de Bragg já foi analisado previamente  A RBE significa a Efetividade Biológica Relativa, a qual é relacionada com a densidade espacial de deposição de energia, conhecida como tranferência linear de energia (LET). A dose liberada por fótons (energia esparsa ou baixa radiação LET) é mais uniformemente distribuída do que uma dose igual de íons pesados (ionização densa ou alta radiação LET). Prótons de alta energia são similares aos raios X, mas a baixa energia seus LET aumentam e suas RBE são mais elevadas do que partículas alfa, considerando-se a mesma LET. Os prótons secundários de baixa energia são responsáveis pela alta RBE de  nêutrons, candidatos como as mais efetivas partículas em induzir efeitos tardios. O SOBP é o espalhamento do pico de Bragg, ou seja, a somatória dos picos de Bragg, aumentando-se o espalhamento do feixe dentro do tumor(Spread-Out Bragg Peak). O gray (Gy) é a unidade de medida da dose absorvida (ou simplesmente dose) e representa a unidade de energia depositada por unidade de massa no alvo. O gray pode  também ser definido como a quantidade de energia, expressa em joules, proveniente da radiação que é absorvida por 1 kg de peso corporal.

37. Qual a unidade de medida da dose absorvia de radiação pelo ser humano? O que representa conceitualmente? Como é medida? Qual o máximo permitido? 

R: É o gray (Gy. O gray é uma unidade no Sistema Internacional de medidas. O gray representa o quanto de radiação ionizante foi absorvida no alvo por unidade de massa, sendo dado pela expressão: D= delta E/delta D. Sendo 1Gy= 1J per kg. O nome da unidade é em homenagem a Louis Harold Gray, um radiologista britânico. Considera-se que o mesmo efeito biológico resulta da absorção de 4Gy de radiação gama ou de 0,2 Gy de partículas alfa. Estas duas doses de radiações diferentes são ditas equivalentes em seus efeitos biológicos. A unidade antiga de dose equivalente é o rem (abreviatura de radiation equivalent for men) . Equivale a dose de radiação cujo efeito é semelhante ao efeito de 1 röntgen   no ser humano. Sabe-se que 1Gy de raios X corresponde a aproximadamente 100 rem. A unidade atual é o Sievert (Sv) sendo 1 Sv=100rem.

Dose de tolerância de trabalhador em usina nuclear: 5 rem/ano. Moradores nas vizinhanças de usina nuclear: 0,5 rem/ano.  Dose maciça de 25-50 rem: morte celular, especialmente tecido linfático. Dose maciça de 400 rem- dose letal média, a qual provoca morte de 50% da população exposta em 60 dias. Dose maciça de 500 rem por indivíduo: 100% de morte em dois dias, com destruição total da mucosa intestinal. Salientamos que se o corpo humano total for submetido a radiação em dose de 3Gy, resulta em 50% de probabilidade de morte!
Guarde estes dados, podem ser úteis: 1 Gy é depositado por 2x10¹⁰   prótons, se os prótons param dentro de 1 kg. Tipicamente 1/2 a 2/3 da energia é depositada fora  do tumor.

38. Qual o nome do pesquisador que inventou o Cíclotron, salvou sua mãe de um câncer de útero usando radioterapia e ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1939, por seu invento?

R: Ernest O. Lawrence , americano USA.

39. Explique a coloração azul na regiào central da Nebulosa do Caranguejo (radiação síncrotron).

R: É a denominada radiação Sincrotron, a qual é produzida quando partículas de alta energia estão em movimento rápido, incluindo elétrons forçados a viajar num caminho curvo por um campo magnético.  Esta radiação é proporcional a quarta potência da velocidade da partícula e inversamente proporcional ao quadrado do raio da trajetória.

40. Calcule a frequência do Cíclotron e demonstre  que o tempo gasto no percurso pela partícula é o mesmo para todas as órbitas e independe do raio. 

FLUKA calcula a distribuição de dose no
paciente.A barra colorida apresenta os
valores normalizados de doses.
Cortesia:A.Mairani (CNAO)
  
QUESTÕES SOBRE SIMULAÇÕES EM HADRON TERAPIA 

01.Qual a montagem experimental usada em microdosimetria? O que é um
 fanton de água?
02.Como se pode observar as proteínas reparadoras do DNA das células 
submetidas a radiação?
03.Para que serve o software denominado FLUKA? Que outro software
conhece para a mesma finalidade?
04.Qual a importância de se efetuar simulações em Hadron Terapia? Por
que se necessita computadores com grande velocidade de processamento
e elevada memória  para se processar tais simulações?
05.Nos processos físicos de transporte de partículas, quais fatores devem
ser levados em consideração nos cálculos? Cite os fatores e explique-os.
06.Explique do ponto de vista molecular porque os íons carbono são mais
efetivos do que os protons (protonterapia) no tratameto do câncer? E 
quanto a recidiva? (segunda malignidade?).
07.Se o paciente com câncer tiver um implante metálico na área alvo de
intervenção, como computar as doses para tratamento? O software 
FLUKA seria útil neste caso?
08.Por que se usa gray (Gy) como unidade para cálculo da dose de ra-
diação absorvida em experimentos de dosimetria?
09.Quando se efetua a simulação de espectros de microdosimetria em
várias posições, a contribuição de neutrons aumenta ou diminui ao se
afastar do feixe? Os resultados obtidos com a MCHIT estão ou não em
concordância com os dados experimentais? Os espectros são sistemá-
ticamente superestimados ou subestimados?
10.Quando se analisa as contribuições de partículas carregadas aos 
espectros, verifica-se que os fragmentos carregados e pesados contri-
buem principalmente perto do eixo do feixe ou longe do mesmo?
Espectros a 10 cm de raio, são devidos a que partículas?


Respostas  às Questões sobre simulações em  HT

1.Qual a montagem experimental usada para microdosimetria?
O que é um fanton de água?
R: Extremamente simples: emprega-se esfera de plástico cheia
com gás de baixa pressão. Esta esfera tem parede de 1,27 mm e 
diâmetro interno de 12,7mm. É o que denominamos TE ,ou seja, 
equivalente em tecido. Trata-se de um objeto simulando um núcleo 
celular. As esferas são colocadas no interior de uma cuba com 
água, presa a uma mesa de translação que movimenta-se em
X, Y e Z, ou seja, tridimensionalmente. Na parte superior da mesa
de translação tem-se um sistema eletrônico de leitura. O TEPC
(Contador Proporcional em Equivalente em Tecido) recebe o 
feixe de radiação conforme esquema abaixo:


 
O fanton (phantom) é  um equipamento ou sistema com uma 
 representação razoavelmente precisa do que se pretende
investigar. Assim, o arranjo acima é um fantom para mimetizar 
núcleos celulares sob ação de radiação.

2.Como se pode observar as proteínas reparadoras do DNA 
das células submetidas a radiação?

R: Empregando-se a técnica de fluorescência, ou seja, as proteínas 
53BP1 e RPA, relacionadas ao reparo de DNA são feitas
fluorescentes.Usa-se um feixe de 9,5 A MeV 12C 
na microscopia.

3.Para que serve o software denominado FLUKA?Que outro 
software conhece para a mesma finalidade?

R: O software FLUKA é um código de simulação, sendo
empregado no CERN para estudar interações feixe-máquina e 
prejuízos por radiação. Na NASA é utilizado  para estudar a 
exposição de astronautas a radiação. É também usado para o
estudo de simulações em hadron terapia, principalmente no HIT 
em Heidelberg na Alemanha, para dar suporte ao tratamento de
pacientes com câncer submetidos a radioterapia.
 Outro software utilizado para a mesma finalidade é o MCHIT, 
desenvolvido na FIAS, Alemanha.É importante ressaltar que os 
dois softwares acima citados, usam sempre o Método de
Monte Carlo no seu desenvolvimento.

4.Qual a importância de se efetuar simulações em Hadron Terapia?
Por que se necessita de computadores com grande velocidade de 
processamento e elevada memória para se processar tais 
simulações?

R: É importante para se conhecer melhor os processos envolvidos 
na Hadron Terapia e também no cálculo de doses de radiação. 
O computador empregado tem que ter alto desempenho porque a
quantidade e complexidade dos cálculos exigidos pelos códigos de 
simulação são elevados. Funcionam por horas seguidas para obter
resultados e gráficos.

 5.Nos processos físicos de transporte de partículas, o que deve
ser levado em conta nos cálculos? Cite os fatores e explique-os.

 R: Leva-se em conta: a perda de energia por ionização, 
o espalhamento múltiplo de Coulomb e reações de fragmentação
nuclear. Para explicação vide figura abaixo.

6.Explique do ponto de vista molecular, porque os íons carbono
são mais efetivos que os prótons (protonterapia) no tratamento de 
câncer. E quanto a recidiva da segunda malignidade?

R: Os íons carbono são maiores do que os prótons e geralmente 
quebram os dois filamentos que compõem o DNA, impedindo sua
reparação. A célula não replica mais e morre. Já foram
tentados outros íons e tamanhos, mas os íons carbonos são os 
mais empregados por serem mais efetivos. Quando se administra 
a segunda dose de radiação convencional no paciente, pelo 
aparecimento da segunda malignidade, impede-se tratamento 
posterior com íons carbono e o paciente só poderá contar com a 
quimioterapia.Geralmente o tratamento com íons carbono
impedem a recidiva do tumor, ou seja o aparecimento da segunda
 malignidade. São extremamente eficientes na terapia do câncer! 
Veja figura abaixo com finalidade de ilustração. Quebra de um
filamento do DNA (figura superior) e quebra dos dois filamentos
(irreparável).


 
7.Se o paciente com câncer tiver um implante metálico na área
alvo de intervenção, como computar as doses para tratamento?
O software FLUKA seria útil neste caso?

R: Se o paciente tiver um implante metálico na área alvo de
intervenção as doses para tratamento são necessariamente obtidas 
com o uso do software FLUKA ou métodos analíticos. O 
software FLUKA é extremamente útil nestes casos. 

8.Por que se usa o gray (Gy) como unidade para cálculo da dose 
de radiação absorvida de radiação em experimentos de 
dosimetria?

R: Porque o gray é uma medida física e não biológica. 

9.Quando se efetua a simulação de espectros de microdosimetria
em várias posições, a contribuição de nêutrons aumenta ou 
diminui ao se afastar do feixe? Os resultados obtidos com a MCHIT
estão  ou não em concordância com os dados experimentais?  
Os espectros são sistematicamente superestimados ou
subestimados?
R: A contribuição de nêutrons aumenta ao se afastar
do feixe pois ocorre novos impactos ao se 
distanciar do feixe. Os resultados obtidos com a 
simulação estão em boa concordância com os
dados experimentais, entretanto, os espectros 
obtidos por simulação são subestimados em 
relação aos experimentais.

10.Quando se analisa as contribuições de partículas carregadas 
aos espectros,verifica-se que os fragmentos carregados e pesados
contribuem principalmente perto do eixo do feixe ou longe do
mesmo? Espectros a 10 cm de raio, são devidos a que partículas? 

R: A contribuição dos fragmentos pesados e carregados é maior 
perto do eixo do feixe. Os espectros a 10 cm de raio são devidos
principalmente aos prótons e nêutrons.
  


 
Atualmente, as informações necessárias podem ser obtidas
visitando-se a homepage do PTCOG (www.ptcog.web.psi.ch)
ou observando a tabela fornecida aqui em nosso trabalho,
gentilmente cedida pela PTCOG. Também, pode-se observar 
os dados fornecidos por Christine Romero,MPH,RN do LLUMC
sobre os centros de protonterapia dentro e fora do USA
(também aqui em nosso trabalho). 






Por favor, veja o ítem MAN News, nesta homepage, ao lado da foto do autor. NOVIDADES! 



INFORMAÇÕES



(1)Entrei em contato com a Exma.Sra. Dilma V. Rousseff, 
Presidenta do Brasil, solicitando Sincrotron para nossa 
nação, apresentando a importância de sua aquisição. 
Recebí resposta que a solicitação foi encaminhada ao 
Ministério da Saúde. Aguardamos resposta. 
(2)No momento estou terminando de escrever um livro 
sobre Hadron Terapia, daí não ter expandido esta homepage
por absoluta falta de tempo. Peço desculpas ao caro leitor.
Retornaremos assim que possível, entretanto, continuamos
com a página MAN NEWS, sempre acompanhando as notícias 
mais relevantes em Ciência.

OBRIGADO!  FELIZ NATAL A TODOS, COM SAÚDE,PAZ E AMOR! 


 


UMA REVOLUÇÃO NO TRATAMENTO DO CÂNCER




Muitos pacientes com câncer estão morrendo em nosso país e 

mesmo a América do Sul, por falta de recursos aplicados na  

aquisição de aceleradores de partículas para o tratamento de

câncer. Também a falta de conhecimento dos progressos

ocorridos na radioterapia, tem contribuído para esta estatística. 

Os países do primeiro mundo contam com recursos para o 

desenvolvimento e uso da hadron terapia,salvando milhares

de vidas de pacientes que em nosso país estariam condenadas

a morte. Mas, em que consiste está técnica? O nobelista

físico Ernest Lawrence criou o cíclotron em 1930, o qual tinha

apenas 15 cm de diâmetro. Atualmente pesam 220 ton com 

mais de 5 m de diâmetro. Os cientistas utilizam aceleradores

de partículas (hadrons), em geral prótons e íons carbono, e

injetam-nas no tumor. Estas partículas quebram o(s) 

filamento(s) da molécula de DNA, impedindo a replicação 

celular, ocasionando a morte da célula.Trata-se de um processo

muito mais eficiente do que a radioterapia convencional, mesmo

a IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy), porém mais

dispendioso.O tratamento efetuado empregando-se a 

radioterapia convencional é ineficaz e muitas vezes prejudicial 

ao organismo. É uma verdadeira “fritadeira” na expressão de 

um paciente... Ao contrário, na hadron terapia, as partículas 

liberam toda sua energia dentro do tumor, na forma de um

pico denominado na literatura de pico de Bragg em

homenagem a seu descobridor.A precisão intrínseca de um 

feixe de hadrons em entregar a dose ao tecido tumoral é a 

principal vantagem da hadron terapia em relação a terapia 

tradicional por fótons ou elétrons. No  HIT (Heidelberg

Ion Beam Therapy Center) em Heidelberg, Alemanha, os

pesquisadores dispõem do melhor centro de tratamento 

de câncer do mundo, por íons carbono. A utilização de

íons carbono é muito superior ao emprego de prótons,

sendo três vezes mais eficiente.Os USA contam apenas 

com a aceleração de prótons. Entretanto,os centros de

protonterapia americanos são os melhores do mundo.

O tratamento por hadron terapia alémde ser indolor, 

sem cicatrizes, evita, no caso da próstata,incontinência 

urinária e também a disfunção sexual. Entretanto devemos

salientar que o tratamento por íonscarbono é superior a

protonterapia, não só pelos motivos explicados, mas

também porque no caso da recidiva de câncer,é a 

terapia indicada, evitando a presença posterior de

tumores resistentes. Nenhum centro de protonterapia

americano recebe pacientes para tratamento se já se 

submeteram a duas ou mais sessões de radioterapia 

convencional. Aí resta apenas a quimioterapia sistêmica

adjuvante, a qual na maioria das vezes não é eficiente.

O problema maior é que não dispomos deste tipo de

tratamento no Brasil e mesmo na América do Sul.

O elevado custo do equipamento não deve constituir

obstáculo ao nosso governo pois  salvaria milhares de

vidas.O equipamento utilizado pode ser um síncrotron

(para prótons e íons carbono), cíclotron (para 

protonterapia) ou um cyclinac (para prótons e íons 

carbono). Para maiores informações  recomendamos

acessar nosso site em  http://marcosnunes.page.tl

Certamente temos novas tecnologias 

emergentes como o LASER e o DWA 

(Dielectric Wall Accelerator), mas ainda 

não atingiram um estágio propício para 

aplicações clínicas.
Marcos d’Ávila Nunes
Professor Associado da FMRP/USP
e-mail:
marcosnunes@hotmail.com


O artigo acima foi publicado no jornal "A CIDADE", em Ribeirão Preto, SP,
Brasil em 16/12/2012
 



 

DISCUTINDO EM PROFUNDIDADE A CRÍTICA ACIMA!





PRT versus IMRT versus Ultrassom (HIFU)



A técnica de IMRT, trabalha com margens nas vizinhanças

do tumor, ou seja, não se restinge ao volume do tumor em 

si e promove uma verdadeira "fritadeira" do tecido 

localizado antes e após o tumor.Após aplicação de uma 

segunda dose de IMRT, o paciente não será mais aceito

para tratamento por radioterapia não convencional 

(recomendado) do paciente, ficando como opção única a

quimioterapia adjuvante,nem sempre bem sucedida. 

Além disso, a IMRT necessita de um elevado número de

especialistas, para o desempenho optimizado da mesma,

inclusive feitio do filtro,  como vimos acima, na discussão

prévia. A técnica de ultrassom (High Intense 

Focus Ultrassound (Hifu),também não 

conta com a precisão necessária para evitar danos 

ao tecido circunvizinho ao tumor e como a

temperatura tecidual chega a até 80 graus centígrados,

promove "cozimento" do tecido normal. A protonterapia 

e em especial a terapia por íons carbono, conta com 

elevada precisão, liberando a energia dentro do tumor,

a nível de de voxels (Intensity-Controlled Raster Scan

Method). Conta também com técnica de "gating",

permitindo o acompanhamento da movimentação do

tumor, o que não ocorre com as duas técnicas

previamente citadas.Também o uso da terapia por íons

carbono, é a recomendada no caso de reincidência 

do tumor. Em resumo, a radioterapia não convencional,

é superior a IMRT e  a ultrassonografia, em geral.

Um especialista da área disse que se a  radioterapia

não convencional tivesse o mesmo preço da IMRT e

Hifu, ela seria a técnica escolhida por todos os pacientes,

pois nenhum médico estaria indicando a terapia conven-

cional.




INFORMANDO... GRUPO HADRON THERAPY
Informamos ao prezado leitor que criamos hoje
um Grupo de Discussão sobre Hadron Therapy no
LINKEDIN,contando com a participação de cientis-
tas de renome mundial. Convites foram enviados para:
- Prof.Dr.Frank Wiczeck - Prêmio Nobel de Física em 2004.
- Prof.Dr.Don Lincoln - Fermilab. Autor do livro: 
The Quantum Frontier. The Large Hadron Collider.
Cientista digno de pertencer ao seleto Clube Nobel.
- Prof.Dr.Ugo Amaldi - Presidente da TERA  FOUNDATION.
Criador do Cyclinac. Expoente mundial da Hadron Terapia.
- Dr.George J.Caporaso - inventor do DWA,detentor de
inúmeras patentes.
- Dr. Anthony Zografos - Chief Opperating Officer
Compact Particle Acceleration Corporation.
- Dr. Andrea Mairani- Pesquisador do CERN e CNAO.
- Dra.Anette Tuffs - Head of Corporate  Communications/
Press Office, Heidelberg (HIT).
- Thiago Viana Miranda Lima - Pesquisador do CERN.
Só para citar alguns dos convidados...

 


 
_________________________________


O autor encontra-se em tratamento 

médico-hospitalar.Este é o motivo

de nossa provisória interrupção do

fornecimento de informações. 

Espero contar com a compreensão de

todos! Grato.
_________________________________

Caros leitores:
Estou de volta novamente e com uma
excelente notícia: meu livro sobre
Hadron Terapia foi lançado pela 
Editora Springer, presente em mais
de 20 países. Agora você poderá dis-
por de informações completas e com
referências para seu conhecimento
mais aprofundado sobre Hadron 
Terapia. O link para acesso é:
 http://www.springer.com/physics/applied+%26+technical+physics/book/978-1-4614-8898-9