Tratamiento revolucionario contra el cáncer que minimiza el daño al tejido sano | Revista Española de Electrónica
sábado , diciembre 5 2020
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Tratamiento revolucionario contra el cáncer que minimiza el daño al tejido sano

 

“La flexibilidad de la arquitectura PXI junto con las capacidades de
LabVIEW y el fantástico rendimiento de las soluciones de NI RIO ayudaron a controlar un centro avanzado para el tratamiento contra el cáncer basado en la hadroterapia. LabVIEW abre interesantes perspectivas para los desarrolladores de estas nuevas aplicaciones.”
El Reto:
Utilizar la tecnología de National Instruments para avanzar de una forma única y más precisa en el tratamiento del cáncer mediante la terapia de hadrones o protones, donde los haces de partículas aceleradas, tales como protones o iones de carbono se pueden dirigir con precisión a las células cancerosas situadas a niveles profundos.
La Solución:
Utilizar la tecnología de National Instruments para avanzar de una forma única y más precisa en el tratamiento del cáncer mediante la terapia de hadrones o protones, donde los haces de partículas aceleradas, tales como protones o iones de carbono se pueden dirigir con precisión a las células cancerosas situadas a niveles profundos.
Introducción
Alrededor del 90 por ciento de los éxitos en el tratamiento de los tumores se deben a la eficacia de la cirugía y la radioterapia. Las formas más habituales de tratamiento no invasivo del cáncer, la quimioterapia y la radiación, pueden tener un efecto devastador sobre el cuerpo humano con un daño severo a las células sanas y tumorales por igual. La utilización de haces de partículas aceleradas es un paso hacia el desarrollo de tratamientos más específicos y eficaces contra el cáncer que evitan el daño a los tejidos sanos, lo cual es crítico cuando el cáncer se desarrolla cerca de órganos vitales del cuerpo.
Aunque la terapia de hadrones se ha practicado en muchos centros desde principios de 1950, los recientes avances en la tecnología han acelerado la investigación sobre la técnica por parte del Centro Nacional Italiano para la Terapia Oncológica de Hadrones (CNAO) en Pavia, Italia. Dependiendo de la formación particular de cada tumor, los oncólogos deben ajustar con frecuencia las características físicas de los haces de partículas para optimizar la eficacia del procedimiento y esto requiere un sistema de control preciso. Al dirigir las partículas ionizantes energéticas con precisión sobre tumor, se deposita menos energía en el tejido sano que rodea el tejido diana.
La red de diagnóstico
Este tratamiento complejo requiere cerca de 300 dispositivos conectados en red para controlar el funcionamiento de la máquina; así como, el acceso a la habitación en sí. Para tener un acceso seguro a las salas de tratamiento durante la emisión de la radiación nuclear, se desarrolló un sistema de bloqueo de seguridad usando LabVIEW FPGA Module y hardware NI PXI. El sistema para crear y controlar el haz de partículas real requiere interfaces de usuario de Windows conectadas en tiempo real y dispositivos basados en FPGA para el control. El software de diseño de sistemas NI LabVIEW de ayuda a simplificar este problema mediante la integración y la simplificación de los múltiples dispositivos informáticos heterogéneos en un único entorno de desarrollo.
La temporización y la sincronización es una necesidad fundamental para la seguridad en la creación y control de los haces de partículas. Para satisfacer las exigentes necesidades de resolución de 100 milisegundos se desarrolló un protocolo exclusivo de mensajería basado en Ethernet utilizando LabVIEW Real-Time Module y PXI. En el caso de las necesidades más estrictas de resolución de 50 nanosegundos se utilizó una red de fibra óptica con módulos PXI dedicados.
El direccionamiento del haz hacia el tumor requiere de sistemas que preparen dicho haz y a continuación midan y controlen la intensidad y la posición del haz mientras se distribuye de manera uniforme sobre todo el tumor. 
Estos sistemas, desarrollados con LabVIEW y NI PXI de tiempo real y hardware basado en FPGA, NI CompactRIO,  miden la intensidaddel haz cada microsegundo y la posición del haz cada 100 ms con 100 a 200 micrómetros de precisión, en función de la necesidad. Este sistema de control del haz proporciona medidas precisas, control en tiempo real y la visualización de los datos que necesitan los científicos que operan el haz.
El desarrollo de una arquitectura abierta usando hardware y software NI significaba que los retos que podían surgir de un proyecto basado en productos disponibles en el comercio fueron abordados de forma adecuada. La flexibilidad de la arquitectura PXI, junto con las capacidades de LabVIEW y el rendimiento fiable del hardware de LabVIEW utilizando la arquitectura RIO, ayudó a hacer frente rápidamente a los requisitos de los clientes con una solución flexible e innovadora.
Después de completar las pruebas de dosimetría y radiobiología con haces de protones, CNAO obtuvo la autorización para empezar a tratar a los pacientes. 
Las estadísticas de la asociación italiana de radioterapeutas y oncólogos estiman que más de 3 por ciento de los pacientes de radioterapia italianos (más de 3.000 nuevos pacientes por año) será tratados con la terapia de hadrones y este número aumenta constantemente.


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