Resúmen
La radioterapia (RT) es una modalidad de tratamiento basada en el uso
de rayos de alta energía o
sustancias radiactivas para las células tumorales con el fin de detener
su crecimiento y división. La RT,
utilizada sola o en asociación con diferentes tratamientos, ha sido una
herramienta útil para tratar el
cáncer durante más de 100 años. Además, hoy en día, es una importante
herramienta terapéutica para
el control de diferentes neoplasias. Se estima que alrededor de dos
tercios de todos los pacientes con
cáncer recibirán RT como tratamiento único o como parte de un protocolo
terapéutico más complejo.
Antes de la llegada de los haces de partículas ionizantes, la medicina
tenía pocas opciones para tratar
algunas enfermedades malignas y benignas. El escenario cambió
rápidamente después del descubrimiento de los rayos X en 1895 por
Wilhelm Conrad Röntgen. Antes de comprender las propiedades
físicas de los rayos X y sus efectos biológicos, un año después de su
descubrimiento, Emil Herman
Grubbe utilizó los rayos X para tratar a una paciente con cáncer de
mama. Ese mismo año, Antoine
Henri Becquerel comenzó a estudiar el fenómeno de la radiactividad y a
profundizar en las fuentes
naturales de radiación. En 1898, María Sklodowska-Curie y su esposo
Pierre Curie descubrieron el
radio como fuente de radiación. Solo tres años después, Becquerel y
Curie informaron sobre los efectos fisiológicos del radio. Desde
entonces, hemos introducido sofisticados tratamientos sistematizados
que permiten el desarrollo de dispositivos para la administración
conformacional de la radioterapia
- 3D (radioterapia estereotáctica) que permite tratar de manera más
eficaz y segura los pacientes. El
nuevo milenio vio la afirmación de la radioterapia estereotáctica,
especialmente para el tratamiento de
metástasis, y la introducción de la RT adaptativa (ART), una forma
particular de radioterapia guiada
por imágenes (IGRT), que consiste en replanificar y en ocasiones
optimizar la técnica de tratamiento,
cuando sea clínicamente relevante. Esta revisión muestra una breve
descripción histórica de la radioterapia a través de sus personalidades.
Palabras clave: radioterapia; evolución histórica; opción
terapéutica; cáncer.
¹ Departamento de Radioterapia, Instituto de Cáncer Carlos
Ardila Lülle – ICCAL, Fundación Santa Fe de Bogotá, Bogotá, Colombia
HISTORICAL PERSONALITIES OF RADIOTHERAPY
Abstract
Radiotherapy (RT) is a treatment modality based on high energy rays or
radioactive substances to damage tumoral cells and halt their growth
and division. RT, used alone or in association
with different treatments, has been a useful tool for treating cancer
for more than 100 years.
Also, today, it is an important therapeutic tool for the treatment of
different kinds of cancer. It
is estimated that about two-thirds of all cancer patients will receive
RT as a unique treatment
or as a part of the more complex therapeutic protocol. Before the
advent of ionizing particle
beams, medicine had few options for treating some malignant and benign
diseases. The scenario rapidly changed after the discovery of X-rays in
1895 by Wilhelm Conrad Rцntgen. Before
understanding the physical properties of X-rays and their biological
effects, one year later their
discovery, X-rays were used by Emil Herman Grubbe to treat a patient
with breast cancer. In
the same year, Antoine Henri Becquerel started to study the phenomenon
of radioactivity and
to research natural sources of radiation. In 1898, Maria
Sklodowska-Curie and her husband
Pierre Curie discovered radium as a source of radiations. Only three
years later, Becquerel
and Curie reported on the physiologic effects of radium rays. Since
then, we have introduced
a more sophisticated computer allowing the development of a 3D
conformal radiotherapeutic
device (Stereotactic radiation therapy) to treat in more efficacy and
safer ways the patients.
The new millennium saw the affirmation of the Stereotactic radiation
therapy, especially for
the treatment of metastatic tumors, and the introduction of the
adaptive RT (ART), a particular
form of image-guided radiotherapy (IGRT), that consent of replanning
and sometimes optimizing the treatment technique, during radiotherapy
when clinically relevant. This review shows a
brief historical overview of radiotherapy through their personalities.
Key words: Radiotherapy; historical evolution;
therapeutic option; cancer.
Personalidades históricas de la
radioterapia
Antes de la llegada de la terapia con rayos de partículas ionizantes,
la medicina tenía pocas opciones para
tratar algunas enfermedades, tanto malignas como benignas. Este
escenario cambió rápidamente después de
su increíble descubrimiento en 1895 por Wilhelm Conrad Röntgen, un
ingeniero mecánico y físico alemán
de la Universidad de Wurzburgo. El 8 de noviembre
de 1895, al encontrarse trabajando en un tubo de rayos
catódicos, produjo radiación electromagnética en las
longitudes de onda correspondiente a los actualmente
llamados rayos X. Se cree que el investigador, mientras experimentaba
con los rayos catódicos, observó
la misteriosa luminiscencia de un papel pintado con
una sustancia fluorescente sensible a la luz. El papel
se encontraba a cierta distancia de un tubo de descarga
de gas con el que estaba trabajando y, aun después de haber cubierto el
tubo con cartón, la fluorescencia no
disminuyó (1,2).
Roentgen reconoció de inmediato que se había topado con algo totalmente
nuevo, por lo que se dedicó
a investigar las propiedades de estos rayos. Ya en ese
momento, se estableció que los rayos podían penetrar
casi todo, incluso la mano de su esposa. Este descubrimiento hizo de
Roentgen el primer ganador del Premio Nobel de Física, en 1901 (3).
Ese mismo año, Antoine Henri Becquerel, un físico
francés, comenzó a estudiar otras formas de producir
los rayos X, llamados rayos Roentgen en la época, sin
necesidad de emplear rayos catódicos. En el curso de
estos experimentos, en 1896 descubrió una nueva propiedad de la materia
que posteriormente se denominó “radiactividad natural”. Este fenómeno
se produjo durante su investigación sobre la fluorescencia. Al
colocar sales de uranio sobre una placa fotográfica en
una zona oscura, comprobó que estas emitían una radiación capaz de
atravesar papeles negros y otras sustancias opacas a la luz ordinaria.
Con esto demostró
que esa radiación, a diferencia de la fosforescencia, no
dependía de una fuente externa de energía, sino que
parecía surgir espontáneamente del uranio en sí. Por
estas investigaciones, compartió en 1903 el Premio
Nobel de Física con el matrimonio Curie (4-6).
Esta pareja, Maria Sklodowska-Curie y su esposo Pierre Curie
descubrieron el radio como fuente de radiaciones en 1898. Marie Curie
fue una científica polaca
nacionalizada francesa, fue la primera persona en recibir dos premios
Nobel en distintas especialidades (Física y Química) y la primera mujer
en ocupar el puesto
de profesora en la Universidad de París. Marie Curie
fue quien acuñó el término radiactividad, y describió
las técnicas para el aislamiento de isótopos radiactivos,
descubriendo además dos elementos (el Polonio y el
Radio). Bajo su dirección, se llevaron a cabo los primeros estudios en
el tratamiento de tumores con isótopos
radiactivos. Fundó el Instituto Curie en París y en Varsovia, que se
mantienen entre los principales centros
de investigación médica en la actualidad. Durante la
Primera Guerra Mundial, se crearon los centros radiológicos para uso
militar. Entre 1898 y 1902, los Curie
publicaron de manera conjunta o por separado un total
de 32 trabajos científicos, entre ellos el que anunciaba
que cuando el ser humano se expone al radio, las células enfermas y
formadoras de tumores eran destruidas
más rápido que las células sanas. Marie Curie murió
en 1934 a los 66 años, en el sanatorio Sancellemoz en
Passy, debido a una anemia aplásica causada por la
exposición a la radiación de tubos de ensayo con radio
que guardaba en sus bolsillos y en la construcción de
unidades móviles de rayos X (6).
Probablemente ningún otro avance en el campo de la
física tuvo un impacto tan rápido en la medicina. Tan
solo un año después del descubrimiento de los rayos
X, ya se habían escrito un total de 49 libros y folletos
y 1.044 ensayos sobre aspectos científicos y posibles
aplicaciones de los rayos.
Es interesante anotar que las aplicaciones médicas se
dieron mucho antes de comprender las propiedades
físicas de los rayos X y sus efectos biológicos. Probablemente el
primer uso terapéutico en pacientes oncológicos se dio tan solo un año
después de su descubrimiento, en aplicaciones llevadas a cabo por Emil
Herman Grubbe (médico americano , nacido en chicago, 1875-1960), quien
ensambló en 1896 una máquina de rayos X para tratar a una paciente con
cáncer
de mama recurrente. Pese a que Grubbe se atribuyó el
primer uso de los rayos X en el tratamiento del cáncer,
y defendió toda su vida esta afirmación, este no es un
tema exento de polémica, al punto de que es el dermatólogo Leopold
Freund (1868-1943), nacido en Viena,
a quien se considera el fundador de la Radioterapia,
pues fue el primero en publicar un reporte del uso de
la radioterapia con rayos X, en el año 1897 (7). La paciente fue una
niña con un gran lunar que abarcaba el cuello y la espalda. Durante 10
días, la paciente recibió
dos horas de radiaciones diarias, produciendo la cura
de la lesión, pero desafortunadamente al poco tiempo
le aparecieron serias lesiones cutáneas, como enrojecimiento,
inflamación y ampollas, y eventualmente una
gran úlcera con necrosis central (8).
Durante la primera mitad del siglo XX el uso de las radiaciones
ionizantes como modalidad terapéutica fue
acometido por médicos provenientes de 3 vertientes:
- Los radiólogos generalistas.
- Los braquiterapistas.
- Los primeros óncologos radioterapeutas.
Los radiólogos generalistas correspondían al grupo
de médicos cuya práctica combinaba el uso de las radiaciones ionizantes
para aplicaciones diagnósticas y
terapéuticas, pues la práctica de la época lo permitía
y los dispositivos empleados para los dos usos eran a
menudo los mismos. Estos médicos empleaban ampliamente la fluoroscopia,
primero para localizar la lesión a tratar, y una vez identificada, para
realizar el tratamiento. La práctica de estos médicos no se limitaba
al tratamiento de tumores, también realizaban tratamientos de toda
suerte de procesos inflamatorios tanto
cutáneos como articulares. Quizás el más destacado
de los radiólogos generalistas fue Francis Williams
(1852-1936), quien publicó en 1901 un texto titulado
“Los rayos Roentgen en medicina y cirugía: en cuanto
ayuda diagnóstica y como agente terapéutico”, en el
que demostró casos de curación de carcinomas basocelulares de párpados,
carcinomas escamocelulares de
labio inferior, y notó la respuesta de la enfermedad de
Hodgkin a las radiaciones ionizantes (9,10).
En cuanto a los braquiterapistas de la época, lo más
común era que fueran cirujanos de formación (aunque los había de otras
vertientes, como el propio Williams). Estos médicos empleaban Radio o
Radón,
conseguido en principio en Francia, para tratamientos
locales, ya fuera mediante aplicaciones por contacto,
por ejemplo sobre lesiones cutáneas, aplicaciones intersticiales, como
en la mama para tratar lesiones inoperables, o aplicaciones
intracavitarias, por ejemplo, a
nivel intravaginal para cáncer de cérvix. Uno de estos
braquiterapistas fue Robert Abbé (1851-1928) quien
desarrolló el método de carga posterior (8). El doctor
Abbé, cirujano nacido en Nueva York, colocaba aplicadores de goma en
sus pacientes sometidos a tiroidectomías para posteriormente cargarlos
con tubos de
Radio y así mejorar el control de los márgenes de sus
resecciones. Durante este periodo diversos grupos de
braquiterapistas en el Instituto Nacional de Radio en
París, en el Instituto Holt de Radio, en Manchester,
y en Estocolmo realizaron importantes avances en el
manejo del cáncer de cérvix, consiguiendo curaciones
con braquiterapia en pacientes con tumores en estadios tempranos (9).
Finalmente, para principios del siglo XX el tratamiento de los tumores
ya había cautivado a varios médicos
que habían hecho de esta la totalidad de su práctica:
los primeros oncólogos radioterapeutas. Entre este notable grupo vale
la pena destacar a los doctores Henri
Coutard (1876-1950) y Albert Soiland (1873-1946). El
primero fue un médico francés, veterano de la Primera
Guerra Mundial, donde conoció al director del Instituto Nacional de
Radio de la Universidad de París, el
doctor Claude Regaud. En 1919 llegó a trabajar a dicha
institución cautivado por los trabajos de Regaud sobre
varios animales que demostraban que una dosis alta
única de radiaciones inonizantes, con Radio o rayos
X, producía radiodermitis húmeda, pero no alteraba
la espermatogénesis. Coutard intentó como solución
a este problema administrar dosis menores durante el
curso de varios días, encontrando que mediante esta
técnica no se presentaba radiodermitis húmeda y la
espermatogénesis quedaba inhibida definitivamente.
Ante estos resultados decidió aplicar la técnica en los
pacientes que le consultaban por casos inoperables de
carcinoma de laringe y orofaringe, demostrando la curación de varios de
ellos mediante este tratamiento
fraccionado. Estos hallazgos rápidamente se tornaron
una práctica común, dando origen a la radioterapia
fraccionada y a lo que se conoce como el fraccionamiento convencional
(11-13).
El segundo, el doctor Soiland, fue un médico norteamericano de origen
noruego, quien advocó por el uso
de radioterapia como tratamiento adyuvante en las
pacientes con cáncer de mama, y quien también reportó su uso en el
tratamiento de carcinomas de cavidad oral, cérvix y próstata. Así
mismo, intentó la
radioterapia intraoperatoria en 1923. No obstante, su
aporte más importante fue el primer uso de rayos X de
supervoltaje. En 1930 Soiland convenció a los físicos
Robert Millikan y Charles Lauritsen, del Instituto Tecnológico de
California, de que le permitieran realizar
tratamientos con su generador de rayos X de investigación capaz de
alcanzar un voltaje de 750 kV (los rayos
X utilizados para los tratamientos usuales de la época
se producían con un voltaje de entre 100-250 kV). El
uso de estos rayos X de alta energía, y por lo tanto más
penetrantes, permitía entregar dosis más altas en profundidad, pues los
efectos sobre la piel eran menores.
Utilizando este equipo el doctor Soiland trató en octubre de 1930 un
paciente con un carcinoma de recto
inoperable, el cual se encontraba vivo y asintomático a
los 2 años y había recuperado 10 kg de peso (14).
Los tratamientos con radioterapia estaban limitados en
estas primeras décadas del siglo XX por la respuesta cutánea ocasionada
por los rayos X de baja energía utilizados en ese momento. Pese a que
se utilizaban varios
puntos de ingreso, a menudo los pacientes presentaban
respuestas cutáneas severas que limitaban la dosis que
se podía entregar en profundidad. El doctor Soiland era
el único médico para la fecha que podía darse el lujo de
tratar tumores profundos con dosis altas, pues no había
disponibilidad clínica de equipos que produjeran rayos
X de energías superiores a 500 kV (15).
Construyendo sobre lo reportado por Soiland, los
doctores Franz Buschke (1902-1983) y Simeon Cantril (1908-1959), del
Instituto de Tumores del Hospital
Sueco de Seattle, emprendieron la tarea de evaluar mediante las
técnicas aprendidas directamente de Coutard en Francia la diferencia
entre los tratamientos con
ortovoltaje y supervoltaje, presentando una importante monografía en
1950 titulada “Roentgen-terapia con
supervoltaje”, que habría de marcar una época en la
radioterapia (16). A partir de sus observaciones tempranas de que la
radioterapia con rayos X producidos
con voltajes superiores, y en consecuencia más penetrantes, podía
ayudar a superar la limitante de dosis
impuesta por las reacciones cutáneas, varios oncólogos
radioterapeutas se lanzaron a buscar la forma de administrar
tratamientos con energías cada vez mayores,
llegando al megavoltaje. Uno de ellos, el doctor Gilbert Fletcher
(1911-1992), nacido en Francia, de padre
americano y madre francesa, y educado en Francia y
Bélgica, decidió trabajar a su llegada al Centro de Cancer MD Anderson
en 1949 con el físico inglés Leonard
Grimmett, y juntos diseñaron la primera unidad de teleterapia con
Cobalto-60, aprobada por la Comisión
de Energía Atómica de los Estados Unidos en 1950
y establecida como la principal unidad de teleterapia
del MD Anderson a partir de 1954 (17-18). Utilizando
este equipo, el doctor Fletcher y su grupo de trabajo
realizaron múltiples estudios durante las próximas dos
décadas, que habrían de revolucionar la práctica de la
radiooncología en el mundo. Los resultados fueron especialmente
sorprendentes en los pacientes con tumores del tracto gastrointestinal
y en pacientes con cáncer
de cérvix en estadios más avanzados que los abordados hasta la fecha
por la braquiterapia. Esta unidad
se expandiría rápidamente por el mundo facilitando el
acceso a tratamientos de megavoltaje.
En paralelo con estos descubrimientos, otro aún más
revolucionario y que llega hasta nuestros días, se estaba gestando en
la costa oeste de los Estados Unidos: el
acelerador lineal de uso clínico. Allí, el doctor Henry Kaplan
(1918-1984) se vinculó a la escuela de medicina de la Universidad de
Stanford en 1948, donde empezó a trabajar de la mano del grupo de
investigación
del físico William Hansen (1909-1949), que entre 1938
y 1947 había desarrollado varios dispositivos de microondas, entre
ellos el klystron, utilizado como amplificador de frecuencias de radio,
y fundamental para
el funcionamiento de los aceleradores lineales usados
en la actualidad. Otros miembros del grupo incluyeron
a los físicos Edward Ginzton (1915-1998) y los hermanos Russell
(1898-1959) y Sigurd Varian (1901-1961).
Este grupo desarrolló el primer acelerador lineal de
uso clínico en Estados Unidos, el cual fue puesto en
práctica en Stanford en 1955, con la capacidad de
producir rayos X de 5 MV. Adicionalmente crearon la
compañía Varian Associates en 1948, una de las primeras empresas de
alta tecnología de lo que ahora se
conoce como Silicon Valley, y una de las principales
empresas desarrolladoras de aceleradores lineales en
la actualidad. Utilizando este nuevo equipo, el doctor
Kaplan pudo tratar un niño de 7 meses con retinoblastoma, el cual
sobrevivió hasta la vida adulta. Es de notar que, aunque este grupo es
responsable de la popularización del uso clínico de los aceleradores
lineales,
el primer acelerador lineal instalado en un hospital fue
el instalado en el Hospital Hammersmith en Londres,
en 1953 (2,17,18).
El paso del ortovoltaje al megavoltaje supuso una revolución en la
radioterapia. Como resultado de esta
transición fue posible entregar dosis a profundidad
mucho más altas de las entregadas hasta la fecha. La
primera implicación de este cambio fue la necesidad
de establecer un patrón de medida para la dosis, pues
anteriormente se empleaba la máxima cantidad de
radiación posible, limitada tan solo por los efectos
cutáneos. Con estos nuevos rayos X de alta energía,
los efectos cutáneos eran a menudo despreciables,
por lo que sin una unidad de dosis, empezó a presentarse el problema de
entregar dosis insuficientes o
exageradas en los tejidos profundos. La consecuencia
lógica fue la aparición de efectos secundarios hasta
ahora inexplorados: mielitis, cardiopatías, neumonitis, fibrosis
pulmonar, alteraciones gastrointestinales,
entre otros. Esta situación empezó a resolverse con la
introducción de conceptos para evaluar la dosis como
la noción de cálculo a un punto fijo en profundidad o
distribuciones de dosis medidas en rads. Así mismo,
la radioterapia de megavoltaje permitió abordar tumores previamente
intratables con radioterapia, fue
así como se empezaron a tratar con éxito pacientes
con cáncer de pulmón, esófago, vejiga, recto y próstata. En poco tiempo
un porcentaje importante de los
pacientes con tumores de próstata inoperables empezaron a ser curados
utilizando radioterapia, para el
asombro de la comunidad de urólogos. Así mismo, se
utilizaron tratamientos de megavoltaje (17) aplicados
a campos amplios, pensando en la enfermedad subclínica, en pacientes
con enfermedad de Hodgkin, un
concepto propuesto y aplicado con gran éxito y curación de pacientes en
estadios tempranos por la doctora Vera Peters (1911-1993) en el
Hospital Princess
Margaret, en Toronto, y ratificado y defendido por el
doctor Kaplan. Siguiendo estos avances se comprobó
la efectividad de la radioterapia como adyuvancia en
las pacientes con cáncer de mama y en los pacientes
con cáncer de pulmón.
Otro progreso importante en la radioterapia se logró
a fines de la década de 1990 cuando la introducción
de una computadora más sofisticada permitió el desarrollo de un
dispositivo de radioterapia conformal
en 3 dimensiones (3DCRT), y posteriormente de la
radioterapia de intensidad modulad (IMRT), capaces
de tratar de manera más eficaz y segura a los pacientes,
disminuyendo ostensiblemente las morbilidades observadas y mejorando el
control tumoral. El nuevo milenio vio la afirmación de la radioterapia
estereotáctica,
especialmente para el tratamiento de tumores metastásicos, y la
introducción de la radioterapia adaptativa
(ART), una forma especial de radioterapia guiada por
imágenes (IGRT), que consiente de la replanificación durante el curso
del tratamiento con radioterapia para
ajustarse a los cambios en el volumen tumoral. Infortunadamente la
extensión de este texto no permite describir en profundidad algunos de
estos desarrollos recientes que han transformado radicalmente la forma
en
que la radioterapia es administrada y percibida por los
pacientes, y que la han hecho cada vez más importante
en el abanico de opciones terapéuticas en los pacientes
con cáncer, tanto en estadios tempranos como tardíos
de la enfermedad. Algunos de estos desarrollos están
ocurriendo en estos momentos, y sin dudas habrán de
suponer una revolución comparable a la presenciada
en el paso del ortovoltaje al megavoltaje, entre estos
vale la pena mencionar la radioterapia estereotáctica
corporal (SBRT), la inmunoradioterapia, el hipofraccionamiento en
general, el uso de técnicas superiores
para monitorizar el movimiento de los volúmenes a
tratar y el creciente uso de nuevas modalidades imagenológicas en la
planeación de los tratamientos, incluyendo el uso de imágenes
funcionales como el PETTAC. Como se vio, la historia de la radioterapia
es la
historia de una fascinante simbiosis entre medicina y
física que continúa hasta la actualidad, para beneficio
de millones de pacientes todos los años (16-18).
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Aprobado: Diciembre 2, 2020
Correspondencia:
Álvaro Muñoz
alvaromunozp@hotmail.com