Investigación y desarrollo en BNCT para el tratamiento de nuevas patologías
2020
| Tesista | Lucas PROVENZANO Ingeniero en Física Médica, Universidad Favaloro Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Física, Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina |
| Directores | Dra. Sara GONZÁLEZ. CNEA, CONICET, -Argentina Dra. Silva BORTOLUSSI. Universidad de Pavia - Italia. |
| Lugar de realización | CAC – Comisión Nacional de Energía Atómica |
| Fecha Defensa | 18/12/2020 |
| Jurado | Florencia CANTARGI. CNEA, CONICET - Argentina |
| Código | ITS/TD-142/20, |
Título completo
Investigación y desarrollo en BNCT para el tratamiento de nuevas patologías
Resumen
La terapia por captura neutrónica en boro (BNCT) ha demostrado ser una alternativa viable para el tratamiento de determinados cánceres sin otra opción terapéutica. A lo largo de este trabajo se hicieron contribuciones originales en investigación y desarrollo de BNCT para el tratamiento de osteosarcoma y carcinoma de células escamosas (CCE).
Se extendieron por primera vez las técnicas de autorradiografía neutrónica y de espectrometría alfa para la medición de boro en tejidos duros. Para el caso de autorradiografía neutrónica se construyó una curva de calibración a partir de concentraciones conocidas de ácido bórico embebidas en muestras de hueso en polvo. Por su parte, la técnica de espectrometría alfa requirió la determinación del poder de frenado de partículas alfa en tejido oseo utilizando la técnica de PIXE. Para ambas técnicas se realizaron simulaciones por método de Monte Carlo que profundizaron el entendimiento de la física involucrada. Las extensiones propuestas se validaron midiendo muestras y contrastando los resultados obtenidos con mediciones realizadas con ICP.
En segunda instancia se evaluó el desempeño terapéutico del reactor argentino RA-6 para el tratamiento de cáncer de cabeza y cuello (CCE). Esta evaluación involucró la participación en ensayos preclínicos en pacientes veterinarios y el desarrollo de herramientas de dosimetría computacional. Se modificó un modelo de probabilidad de control tumoral para que considere la distribución de dosis completa recibida por el tumor y se introdujo por primera vez en BNCT el concepto de probabilidad de control tumoral libre de complicaciones.
Las herramientas desarrolladas permitieron evaluar el desempeño terapéutico del haz estudiado y realizar comparaciones con versiones modificadas del mismo y con haces de referencia internacional. Estas comparaciones se llevaron a cabo a partir de simulaciones computacionales en contextos simplificados y a partir del estudio retrospectivo de casos clínicos tratados exitosamente con el haz del reactor finlandés FiR1. Los resultados obtenidos evidencian que estas herramientas tienen un gran potencial como estándares de evaluación y comparación para el desarrollo de BNCT.
Complete Title
Research and development in BNCT for the treatment of new pathologies
Abstract
In recent years, Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) has proven to be a viable alternative for the treatment of certain types of cancer with no other therapeutic option. Throughout this work, original contributions were made in the research and development of BNCT for the treatment of osteosarcoma and squamous cell carcinoma.
For the first time, neutron autoradiography and alpha spectrometry techniques were extended to measure boron in hard tissues. In the case of neutron autoradiography, a calibration curve was constructed using bon powder samples with known concentrations of boric acid. The alpha spectrometry technique required the determination of the stopping power of alpha particles in bone tissue using the PIXE technique. For both techniques, Monte Carlo simulations were carried out to improve the understanding of the involved physics. The proposed extensions were validated by measuring samples and comparing the results obtained with measurements made with ICP (Inductively Coupled Plasma).
In the second part of this work, the therapeutic performance of the Argentine reactor RA-6 was evaluated for the treatment of head and neck cancer (squamous cell carcinoma). This evaluation involved the participation in preclinical veterinary trials and the development of computational dosimetry tools. A tumor control probability model was modified to take into account the complete dose distribution received by the tumor and the concept of uncomplicated tumor control probability was introduced for the first time in BNCT.
The tools developed allowed comparing the therapeutic performance of the studied beam and making comparisons with modified versions and international reference beams. Computational simulations in simplified models and retrospective studies of clinical cases successfully treated with the Finnish reactor FiR1 were carried out. The obtained results show that the proposed dosimetric tools have great potential as evaluation and comparison standards for the development of BNCT.
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