Corso di laurea in Fisica A.A Fisica Medica. 7 Terapia con Adroni

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1 Corso di laurea in Fisica A.A Fisica Medica 7 Terapia con Adroni

2 Adroterapia (terapia con adroni) 1. Protoni 2. Ioni carbonio 3. BNCT (Boron Neutron Capture Therapy)

3 Adroterapia (terapia con adroni) Indicata per: tumori localizzati nella base cranica sul fondo dell'occhio lungo la colonna vertebrale. Più recentemente: i tumori pediatrici, sistema nervoso centrale, prostata, fegato, apparato gastroenterico, polmone. I raggi X rilasciano soltanto parte dell'energia sul tumore. Coinvolgono anche i tessuti sani. La dose non può essere pertanto elevata. Per aumentarla, si usano molti fasci di raggi X incrociati. Un fascio di adroni carico rilascia la maggior parte della sua energia distruttiva (in rosso) sul bersaglio. La dose al tumore può essere quindi molto elevata. I tessuti sani vengono risparmiati.

4 Il picco di Bragg I protoni rilasciano il massimo della dose a fine percorso (picco di Bragg) Selettività = meno danni ai tessuti sani circostanti rispetto ai raggi X. Uno ione carbonio rilascia, in ogni cellula traversata, un energia circa 24 volte maggiore rispetto al protone.

5 Terapia con protoni Protonterapia: "ciclotroni" di 3-4 metri di diametro; 200 MeV

6 Terapia con protoni oppure "sincrotroni" di 6-8 metri di diametro

7 Terapia con ioni carbonio Si impiegano "sincrotroni" di metri; 4700 MeV

8 Adroterapia: : dove? Tutti i centri di adroterapia fanno parte del Particle Therapy Co- Operation Group (PTCOG). ( In Italia dal 2001 i Laboratori Nazionali del Sud dell'infn (Progetto CÁTANA) hanno messo in funzione un fascio di protoni da 62 MeV con cui sono trattati melanomi oculari e altri tumori poco profondi. ( E in sviluppo il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) per la terapia di tumori profondi con protoni e ioni carbonio. (

9 BNCT Terapia del cancro per Cattura Neutronica del Boro E una terapia bimodale: 1. Composti contenenti 10 B vengono iniettati nel paziente e assorbiti selettivamente dal tumore,. 2. Il tumore viene irraggiato con neutroni termici o epitermici. Un atomo di 10 B cattura un neutrone e avviene la reazione: 94%: 10 B + n 4 He + 7 Li MeV

10 BNCT Terapia del cancro per Cattura Neutronica del Boro 10 B + 1 n 4 He + 7 Li + γ ~ 9 µm =2.31MeV ~ 5 µm

11 BNCT Terapia del cancro per Cattura Neutronica del Boro

12 Perché usare la BNCT? Tumori letali, non operabili e radioresistenti: Tumori cerebrali: Glioblastoma multiforme (GBM) Astrocitoma gr. IV Alcuni tipi di melanoma Metastasi diffuse e localizzate in un solo organo (es.: tumore primario al colon può dare recidiva metastatica al solo fegato)

13 La BNCT in Italia PISA FIRENZE PERUGIA ROMA 1 ROMA 2 - ISS ENEA - BOLOGNA MILANO ENEA CASACCIA (tumori cerebrali: GBM) PAVIA: UniPV - H. S.Matteo INFN (organi espiantati) INFN LEGNARO (melanoma) TORINO (?) unità di ricerca centri di trattamento (in fase di realizzazione) esperimento realizzato

14 PAVIA: TAOrMINA (T. Pinelli - A. Zonta) 19 dicembre : il fegato viene espiantato 3-5: irraggiamento 6: reimpianto 1-6: 21h! da:

15 PAVIA Pavia, Lena (Triga Mark Reactor) Culla per l irraggiamento

16 ENEA: C.R. Casaccia (Bracciano)

17 ENEA: C.R. Casaccia (Bracciano)

18 ENEA: C.R. Casaccia (Bracciano)

19 Scopo della ricerca Sviluppare tecniche tomografiche per studiare: la biodistribuzione di composti contenenti 10 B la loro farmacocinetica

20 Problemi 10 B non è un emettitore naturale Dal punto di vista NMR: Bassa concentrazione Forte momento di quadrupolo (linea molto larga) Tempo di rilassamento spin-spin T 2 molto corto

21 Imaging Indiretto del BSH B-H H 2 O Gande numero di atomi di 1 H delle molecole di acqua libera. Ratio: #H F.W. /#H B

22 The physical basis: Spin Echo amplitude modulation Segnale generato da tutti i protoni La differenza è proporzionale al numero di protoni accoppiati al 10 B, e pertanto alla concentrazione del 10 B stesso Segnale generato solo da protoni non accoppiati al 10 B 6/21/2008

23 (A) T 1 image TR=1.1s n S =2 r slice = 2 mm G = 25 mt/m FOV = 5 cm (B) NMR double resonance of BSH PR, 100 projections TR=180 ms n S =400 τ =1.05 ms ν =449.5 Hz no slice selection T tot = 120 min BSH concentrates in the tumour (C) Superposition of (A) and (B) Image of a rat brain with a C6 tumour induced Brain excised 90 minutes after BSH injection