Post on 01-May-2015
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Adroterapia (3)
Università Cattolica di RomaFacoltà di Medicina e Chirurgia
Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria
Andrea Pentiricci
- Terapia con ...
- Principi base di radioterapia
- Adroterapia: LET, RBE e OER
- Trasmissione della dose e picco di Bragg
- Microdosimetria
- Adroterapia in Italia
Effetti radiobiologici degli adroni
aumento del potere letale del trattamento e diminuzione contemporanea dei danni al tessuto sano (scala macroscopica)
• l'aumento dell'RBE delle radiazioni densamente ionizzanti è correlato alle cessioni di energia su distanze del nanometro
micro (nano) dosimetria
LET: buon indicatore della qualità della radiazione?
• densità di ionizzazione media di una particella carica senza riferimento alla sua distribuzione radiale
• natura casuale delle perdite d’energia lungo la traccia
Microdosimetria in adroterapia
energia specifica z = / m
energia specifica per volume critico z*
- energia media rilasciata- sue fluttuazioni a livello cellulare
volume piccolo,basse dosi
volume sensibile ad almeno un evento di perdita di energia
- parte in grigio = fluttuazioni a una deviazione standard
- linea tratteggiata = numero % di volumi colpiti da almeno un evento
- dose macroscopica a cui sono colpiti il 99% dei volumi sensibili
z* a diverse profondità lungo l’assedel fascio, per valori diversi di dose
60Co
protoni 160 MeV
1. oltre le frecce z* medio è uguale a D ma le fluttuazioni statistiche nei protoni sono più ampie
2. alla dose terapeutica di D = 2 Gy (linea verticale) le fluttuazioni di z* sono diverse nei due casi
3. probabilmente il destino delle cellule irraggiate è legato molto di più ai massimi valori di z* piuttosto che ai suoi valori medi
considerazioni
struttura della traccia e suo profilo radiale
profilo medio della densità d’energia
misurato perpendicolarmentealla traiettoria
gli ioni leggeri C hanno maggiore probabilità di rompere entrambe le eliche del DNA delle cellule mentre non ci si aspetta la stessa rilevanza per radiazioni a basso LET
"bersaglio biologicamente significativo" per le radiazioni
dosimetria nanometrica
un bersaglio con dimensioni del nanometro: il DNA
curve di sopravvivenza e RBE
- tipo di radiazione utilizzata- tipo di cellula investita
da un punto di vista degli effettiglobali, determinazione della capacità clonogenica residua
spalla
no frazionamento
nel picco di Bragg rispetto al plateau
i protoni hanno un RBE maggiore
- Terapia con ...
- Principi base di radioterapia
- Adroterapia: LET, RBE e OER
- Trasmissione della dose e Picco di Bragg
- Microdosimetria
- Adroterapia in Italia
(“Verso una coordinazione della ricerca sul cancro in Europa“,Cancer Research Working Party)
(Centro di AdroTerapia e Applicazioni Nucleari Avanzate)
• Collaborazione INFN-LNS, Dipartimento di Fisica, Istituto di Oftalmologia e Istituto di Radiologia dell’Università di Catania
• Ciclotrone superconduttore: 62 MeV (range 3 – 4 cm, melanomi oculari)
• In progetto nuovo ciclotrone: 250 AMeV per p, 12C
• Omogeneità laterale entro il 5% per un campo di 25 mm
Progetto CATANA
Modulated Beam Lateral Dose Distribution
0
20
40
60
80
100
120
-30 -20 -10 0 10 20 30
Position (mm)
Sig
na
l %
Diode
Gaf
Radiografic Film
Sistema di diffusione
Modulatore e “Range shifter”
Camere monitor
Campo luce
Laser
CNAO (Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica)
dettaglio di una sala per trattamenti
testata isocentrica
retro della
testata isocentrica
- Luglio 2004: firmata convenzione con INFN
- Sincrotrone + LIBOs:250 MeV (p), 400 MeV/u (12C) 27 cm
- Produzione di radionuclidi
Linear Boosterciclotrone
input energy = 30 MeVoutput energy = 200 MeV
raster scanning
uniformità 2.5%
schema di un sistema di distribuzione della dose “attivo“: impiego di magneti deflettori
comunemente usati per piegare i fasci di particelle presso gli accelleratori usati per la
ricerca fondamentale
LLU ~1000
L’adroterapia nel mondoL’adroterapia nel mondo
Centro Inizio Acceleratore Particella Raggio En. clinica (MeV) # pazienti
Dismessi 1954 - - - - 1317HCL, Cambridge (USA) 1961 Ciclotrone p H 160 9116ITEP, Mosca (Russia) 1969 Sincrotrone p H 70-200 3663LINPh, San Pietroburgo (Russia) 1975 Sincrociclotrone p H 1000 1029NIRS, Chiba (Giappone) 1979 Ciclotrone p H 70-90 145PMRC, Tsukuba (Giappone) 1983 Sincrotrone p V fino a 250 1027PSI, Villingen (Svizzera) 1984 Ciclotrone p H, G fino a 250 4166JINR, Dubna (Russia) 1987 Sincrociclotrone p H 70-200 275GWI, Uppsala (Svezia) 1989 Ciclotrone p H 45-200 311Douglas Unit Clatterbridge (UK) 1989 Ciclotrone p H 62 1287LLUMC, Loma Linda (USA) 1990 Sincrotrone p H, G 70-250 8626CAL, Nizza (Francia) 1991 Ciclotrone p H 65 1951CPO, Orsay (Francia) 1991 Sincrociclotrone p H 73-200 2157NAC, Faure (Sudafrica) 1993 Ciclotrone p,n H fino a 200 446MPRI, Indiana (USA) 1993 Ciclotrone p H 75-200 34UC Davis, Sacramento (USA) 1994 Ciclotrone p H fino a 200 448HIMAC, Chiba (Giappone) 1994 Sincrotrone
12C H, V 800/u 1601
TRIUMF, Vancouver (Canada) 1995 Ciclotrone p H 70 77GSI, Darmstadt (Germania) 1997 Sincrotrone
12C H 430/u 172
HMI, Berlino (Germania) 1998 Ciclotrone p H 65 437NCC, Kashiwa (Giappone) 1998 Ciclotrone p H, G 235 230
HIBMC, Hyogo (Giappone) 2001 Sincrotrone p,12
C H, G, V 230-320 210NPTC, Massachussets (USA) 2001 Ciclotrone p H, G 235 607CATANA, Catania (Italia) 2002 Ciclotrone p H 62 52WERC, Wakasa Bay (Giappone) 2002 Sincrotrone p H, V 200 8TOTALE 39392
HIMAC, Chiba, Giappone
FINE