Tc Paolo Colautti e Juan Esposito, febbraio 2010

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Oreste Franchini
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2 99m Tc Paolo Colautti e Juan Esposito, febbraio 2010 È il tracciante radioattivo più usato in medicina: 24 milioni di applicazioni all anno (50%-80% del totale). Gli Stati Uniti ne sono i maggiori utilizzatori e lo usano soprattutto in cardiologia. E il tracciante ideale per imaging, perchè il nuclide genitore è a relativamente lunga vita media lui è a breve emivita ed il nuclide figlio è stabile. Questo minimizza la dose indesiderata sia al paziente sia agli operatori sanitari. E economico.

3 Schema di decadimento del 99 Mo 99 Mo 99m Tc 99 Tc β, 67 hr γ, 6 hr 99 Ru (Stabile) β, 2.2 X 10 5 yr

4 Catena di produzione del 99m Tc Tre sono le fasi produttive: 1. Fisica; 2. Chimica, separazione isotopica; 3. Industriale, produzione delle mucche.

5 La mucca TcO 4 in evac vial lead shielding 0.9% NaCl filter needle 99 MoO 4 02μm 0.2 filter alumina column E in grado di fornire 99m Tc per due settimane

6 Produzione del 99 Mo ben distribuita nel mondo 5 sono i siti, reattori nucleari di ricerca, di produzione. 1. Canada (Chalk River) 2. Europa (JRC di Petten) 3. Francia 4. Belgio 5. Sud Africa

7 Produzione del 99 Mo σ th fiss 600 b U235 σth fi U238 σfiss 1 b fiss (E n threshold 2 MeV) Si usa HEU (Highly Enriched Uranium), weapon-grade (>80 wt% U235) e non LEU (Low Enriched Uranium), (20 wt% U235)

8 Produzione del 99 Mo da fissione di 235 U 99Mo 6% σ fis 600 barn

9 Maggio 2008, stop dei reattori Maple la crisi di produzione Il progetto prevedeva un coefficiente di potenza reattiva (PCR) di - 12 pcm. Risultò essere + 28 pcm. Conseguenza: reattori chiusi prima del collaudo

10 Lettera all AIMN Dott. Giorgio Ascoli Direttore S.O.D. di Medicina Nucleare. Ancona 4 febbraio Carissimi Colleghi, ho ricevuto oggi la conferma delle difficoltà di fornitura di generatori, dalla metà di febbraio alla fine di marzo, come tutti già ci attendevamo, che si aggiunge a quanto patito alla fine del 2008 e nel nulla ho letto su queste pagine o sul nostro sito riguardo alla questione e soprattutto da due fonti importanti : le Aziende fornitrici e la nostra Associazione. Penso che stiamo rischiando molto dal punto di vista dell'esecuzione delle indagini e della nostra presenza diagnostica,

11 Produzione alternativa con acceleratori 100 Mo(p,2n) 99 Tcm 98 Mo(d,n) 99 Tcm 100 Mo(p,pn) pn) 99 Mo 100 Mo(γ,n) 99 Mo 99 Tcm T 1/2 = 6 ore 99 Mo T 1/2 = 67 ore 98 Mo(n,γ) 99 Mo Abbondanza naturale 98 Mo: 24,1%, Abbondanza naturale 100 Mo: 9,6%

12 100 Mo(p,2n) 99 Tcm Mo(p,2n) 99 Tcm n (mb) Cross sectio E p [MeV]

13 98 Mo(d,n) 99 Tcm 98 Mo(d,n) 99 Tcm 100 ross section (mb) C E d [MeV]

14 100 Mo(p,pn) 99 Mo Mo(p,pn) 99 Mo 160 ross section (mb) C E p [MeV]

15 100 Mo(γ,n) 99 Mo Mo(γ,n) 99 Mo Cro oss section (mb) Eγ [MeV]

16 98 Mo(n,γ) 99 Mo Mo(n,γ) 99 Mo 10 Cro oss section (b) E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 1E-1 1E+0 En [MeV]

17 Produzione diretta di 99m Tc con acceleratori di protoni Data la vita media di sole 6 ore, limita l interesse di tale produzione ad un utenza regionale.

18 Produzione di 99 Mo con acceleratori di protoni Con un fascio di protoni di energia maggiore od uguale a 40 MeV si ottengono produzioni interessanti di 99 Mo.

19 Produzione di 99 Mo con neutroni e moderatori a grande albedo Massimizzare la popolazione di neutroni nella regione energetica minore di 100 kev. La tecnica, chiamata Adiabatic Resonance Crossing al CERN, usa moderatori a grande albedo per neutroni veloci in modo da confinare i neutroni nella regione delle risonanze il pù a lungo possibile. Con protoni da 1.6 GeV e 1 ma si possono ottenere flussi di neutroni pari a circa Φ = cm -2 s -1. Con essi si potrebbe soddisfare il 25% della domanda mondiale di 99 Mo. Una sorgente neutronica epitermica, che utilizzi l acceleratore di protoni TRASCO, potrebbe dare quantità interessanti di 99 Mo. Una sorgente neutronica che usi un fascio di protoni da 70 MeV potrebbe dare una quantità di 99 Mo interessante, ma inferiore a quella di TRASCO.

20 Un elemento e e di perplessitàp ess Nuovi reattori sono in procinto di produrre 99 Mo FRM II a Garching (Monaco) è in fase di modifica (5.4 M ). In produzione Con un Φ n = cm -2 s -1 coprirà il 25% della domanda europea. Polonia Belgio Repubblica Ceca Romania 3 reattori in Asia Centrale Paesi Bassi (reattore privato Pallas) L AIEA suggerisce di associare questi nuovi reattori a quelli già esistenti per abbattere i costi di produzione.

21 Maggior elemento di perplessità Il costo medio di un applicazione di 99m Tc in Europa è di 637. Il costo del radioisotopo per un applicazione è di 22, circa il 3%. La fisica incide perciò solo per il 3% sul prezzo totale del 99m Tc.

22 Conclusioni 1 Non è conveniente costruire una facility nuova per la produzione di 99m Tc o di 99 Mo. Troppo basso il costo del prodotto e troppa concorrenza. Potrebbe invece essere utile, opportuno se si volesse ottenere l indipendenza dal mercato estero, realizzare una facility per uso italiano, che produca 99 Mo, 99m Tc. o direttamente

23 Se la comunità dei medici nucleari italiani fosse interessata ad avere l indipendenza dal mercato estero Le reazioni nucleari che potrebbero essere utilizzate con gli acceleratori di Legnaro, sono: 100 Mo(p,2n) 99 Tcm 100 Mo(p,pn) 99 Mo Abbondanza naturale 100 Mo: 9,6% 98 Mo(n,γ) 99 Mo Abbondanza naturale 98 Mo: 24,1%

Riferimenti utilizzati per stime dei ratei di produzione K. Abbas et al., NIMA 601 (2009) 223 228 2009 Tk Takas et al.

24 Riferimenti utilizzati per stime dei ratei di produzione K. Abbas et al., NIMA 601 (2009) Tk Takas et al. Rdi Radioanal lnucl lch Chem (2003) 257: , J Esposito P Colautti et al Applied Radiation J.Esposito, P.Colautti et al. Applied Radiation and Isotopes (2009) 67, S270 S273.

25 Ratei di produzione per un bersaglio di 14,1 14,1 0,26 cm 3 Protoni i40 MeV V( (range = 026 0,26 cm), 05 0,5 ma (densità di potenza 100 W cm 22 ), bersaglio di nat Mo 8,9 x s 1 di 99 Mo 32 3,2 x s 11 di 99m Tc Neutroniepitermici epitermici dabe(p Be(p,xn) p(40 MeV), 0,5 ma bersaglio di nat Mo: 3,5 x s 11 di 99 Mo P(70 MeV), 0,5 ma bersaglio di nat Mo: 1,4 x s 1 di 99 Mo p(5 MeV), 30 ma bersaglio di nat Mo: 2,8 x s 11 di 99 Mo

26 Possibile produzione di 99m Tc e 99 Mo ai LNL Produzione ottenibile in una giornata (24 ore iniziali di fascio) con bersagli di 14,1 14,1 0,26 cm 3 arricchiti al 100% in 100 Mo o in 98 Mo Con Protoni: 85,1 Ci di 99m Tc 55,8 Ci di 99 Mo Con neutroni da ciclotrone 0,9 Ci (con protonida 40 MeV) Con neutroni ida TRASCO 70Ci 7,0 S=0.26 cm 3,5 Ci (con protoni da 70 MeV) 129 Ci con target cilindrico di Φ=40 cm, L=30 cm, Il consumo medio giornaliero di 99m Tc all Istituto Oncologico Veneto Il consumo medio giornaliero di 99m Tc all Istituto Oncologico Veneto (IOV) è di 3 Ci

27 Conclusione 2 L d i di 99m T di 99 M La produzione di 99m Tcedi 99 Mo presso i LNL potrebbe soddisfare con largo margine le necessità dello IOV sia utilizzando i protoni del ciclotrone sia utilizzando i neutroni di TRASCO.

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