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Investigadores de la Unidad de Innovación Nuclear del Departamento de Fisión Nuclear del CIEMAT han diseñado y fabricado en los talleres del CIEMAT dos nuevos dosímetros de neutrones para el centro de protonterapia Quirónsalud (en Pozuelo de Alarcón, Madrid) en el que ya se están realizando medidas de validación en condiciones similares a las de un tratamiento real para luchar contra el cáncer.

La protonterapia es una rama de la radioterapia que emplea haces de protones de alta energía para el tratamiento del cáncer. A pesar de sus ventajas con respecto a la radioterapia convencional con aceleradores de electrones, también posee algunos inconvenientes. Uno de ellos es que las interacciones del haz de protones con el tejido del paciente y con los materiales del equipo de irradiación generan neutrones secundarios. Esto lleva a una contribución no deseada de dosis, que puede ser considerable para los tejidos fuera del campo del volumen irradiado y tener un impacto en la salud a largo plazo de los pacientes tratados. Debido a la alta efectividad biológica de los neutrones para inducir cánceres, incluso pequeñas dosis de neutrones pueden ser importantes. Por ello, el riesgo de sufrir cánceres radio inducidos solo puede determinarse correctamente si las distribuciones de dosis se miden o calculan de manera precisa. Esto es de especial relevancia en el tratamiento de cánceres pediátricos, dado que los pacientes tienen un menor tamaño (sus órganos están más cerca del volumen irradiado) y una esperanza de vida mayor que los adultos.

Gracias a su experiencia en neutrónica, simulación y desarrollo de instrumentación nuclear, la Unidad de Innovación Nuclear del Departamento de Fisión Nuclear ha diseñado y fabricado en los talleres del CIEMAT dos nuevos dosímetros de neutrones. Ambos dispositivos incorporan una nueva tecnología basada en detectores CLYC, un cristal inorgánico centelleante capaz de discriminar neutrones de rayos gamma. Los nuevos dispositivos permiten detectar neutrones desde meV hasta cientos de MeV, como los producidos habitualmente en instalaciones de protonterapia, y tienen una respuesta más rápida que los dosímetros comerciales basados en detectores de He-3. Esto los convierte en excelentes candidatos para la dosimetría en tratamientos de protonterapia FLASH.

El trabajo se ha realizado como parte del proyecto ASAP (Advanced Strategies and new Approaches for Protontherapy) de la Comunidad de Madrid. En una primera fase, los dosímetros fueron calibrados en el Laboratorio de Patrones Neutrónicos, con fuentes de neutrones de americio-berilio y californio 252, empleando como referencia un dosímetro comercial WENDI de rango extendido, facilitado por la Unidad de Aplicaciones Médicas.

En una segunda fase, un equipo de investigadores de la Unidad de Innovación Nuclear se ha desplazado (5/10/2024) al centro de protonterapia Quirónsalud (Pozuelo de Alarcón - Madrid) para realizar medidas de validación en condiciones similares a las de un tratamiento real. Para ello se realizaron irradiaciones de diferentes materiales (cultivos celulares y fantomas de diferente composición) con varias energías del haz de protones y tiempos de irradiación. Los resultados obtenidos con los dosímetros diseñados por el CIEMAT mostraron un excelente acuerdo con los valores registrados por el dosímetro comercial WENDI.

El diseño de los dosímetros y su validación forman parte de la tesis doctoral del investigador del CIEMAT Julio Plaza del Olmo. Las irradiaciones en Quirósalud se realizaron como parte de una campaña de medidas, en colaboración con varios equipos de la Universidad Complutense de Madrid.