Problema più delicato e importante. L effetto dannoso delle radiazioni ionizzanti durante le indagini. (minimo) perché lo stato del paziente

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1 Applicazioni in campo sanitario A scopo diagnostico A scopo terapeutico

2 Diagnostica medica Problema più delicato e importante L effetto dannoso delle radiazioni ionizzanti durante le indagini diagnostiche deve essere nullo (minimo) perché lo stato del paziente non deve essere alterato

3 Per esposizione si i alle radiazioni i ionizzanti di esseri viventi DOSE EFFICACE Dose Efficace = Dose QF QF è il fattore di qualità L unità di misura della dose efficace è il Sievert (Sv) 1 Sv = 1 Gy QF l f l à Il fattore di qualità tiene conto di molti parametri

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5 Il fattore di qualità tiene anche conto del sesso e dell età Nelle indicazioni del 2009 sono stati cambiati alcuni dei fattori relativi ai tipi di tessuto: cornea particolarmente sensibile e seno molto più sensibile di quanto stimato in precedenza, mentre le gonadi sembrano essere meno sensibili

6 Effetti sugli esseri umani derivanti da differenti livelli di dose Dose o rateo di dose Effetti clinici 1000 Sv Morte entro pochi secondi 100 Sv Distruzione dei centri nervosi e delle funzioni cardiovascolari: morte entro minuti od ore 10 Sv Necrosi dei tessuti rigenerativi: 100% morti entro giorni 1 Sv Lievi sintomi di irradiamento: nessun caso di morte 100 msv Effetti deboli e non rilevabili 100 msv/giorno Debilitazione in 3-6 settimane: morte in 3-6 mesi 10 msv/giorno Debilitazione in 3-6 mesi: morte in 3-6 anni 0,01 msv/giorno Massima dose ammissibile per la popolazione (3,6 msv/anno) Circa 0,003 msv/giorno Irraggiamento medio dovuto al fondo naturale (1,08 msv/anno) La dose massima ammissibile può variare in funzione di particolari condizioni (gravidanza) I di i l di it i ò i t ti In caso di pericolo di vita si può arrivare per accertamenti clinici a 1 Sv + 2 Sv addizionali (braccia + mani)

7 Diagnostica medica

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13 Sviluppi della radiografia Utilizzo di mezzi di contrasto per analizzare organi trasparenti ai raggi X Da immagini bidimensionali a immagini tridimensionali: TAC

14 Diagnostica medica Nuclear Imaging: g usa radioisotopi emettitori di raggi gamma 51 Cr studi sulle cellule ematiche 13 N studi sul cellule epatiche e renali 131 I studi sulla tiroide Scintigrafia ossea con 99 Tc

15 Diagnostica medica Analisi PET: positron emission tomography PET produces images of the body by detecting the radiation emitted from radioactive substances. These substances are usually tagged with a radioactive atom, such as Carbon-11, Fluorine-18, Oxygen-15, or Nitrogen-13, that has a short decay time emitting a positron. The positron travels a few millimeters only to be annihilated by a nearby atomic electron, emitting two 511 kev gamma rays in opposite directions. The substances are administered to the patient intravenously o by inhalation.

16 Diagnostica medica Analisi PET: positron emission tomography In particolare permette di studiare il nostro organo più complesso e più misterioso (epilessia, Alzheimer e demenza)

17 Immagini PET del cervello di un paziente affetto da Alzheimer (sinistra) e di un paziente con demenza frontotemporale (destra)

18 Dose massima ammissibile = 36 3,6 msv/anno S/

19 Radiation Passport 1.1.0: una nuova applicazione per Apple iphone ed itouch A cura di Andrea Magistrelli (amagistrel@sirm.org) La Tidal Pool Software, società di sviluppo canadese, ha introdotto una nuova applicazione per iphone ed itouch, finalizzata a tutti gli utenti che vogliano tenere traccia delle radiazioni ionizzanti cui sono esposti per il fondo di radiazione naturale e per finalità diagnostiche, con la possibilità di calcolare una stima di rischio di sviluppare neoplasie radio-indotte. indotte. Questa applicazione, sviluppata solo sulla base dei dati della letteratura scientifica e senza il supporto di personale medico o di fisici sanitari, a detta degli stessi produttori si pone l obiettivo di educare il Paziente sulle radiazioni ed il rischio neoplastico associato agli esami e le procedure di imaging cui i medici vogliono che uno si sottoponga, sebbene venga ricordato che in ogni caso il software fornisce solo una stima del rischio di sviluppare neoplasie e che tuttavia esistono diversi metodi di stima del rischio associato. Detto questo, un software sviluppato da personale non medico che viene utilizzato da persone auto-didatte, non può far altro che creare inutili ansie nei pazienti che devono sottoporsi ad esami diagnostici, o peggio ancora dissuaderli per paura di sviluppare neoplasie. Valutando attentamente le nuove frontiere della (dis)informazione sarebbe auspicabile lo sviluppo di una reale controproposta t prodotta con l ausilio della comunità medica e dei fisici sanitari.

20 Gli specialisti radiologi i della Medical University it of South Carolina hanno creato un sito web ( dedicato a quei pazienti che vogliono calcolare la dose radiante delle comuni procedure diagnostiche (radiografie, esami TAC e di nuclear imaging). La finalità è quella di dare informazioni utili e serie circa il rischio di sviluppare neoplasie come risultato t d indagini i i diagnostiche facilitando la discussione tra il medico e il paziente correttamente informato. Il sito è anche dotato di una sezione FAQ S

21 Terapia medica: trattamento tumori effetto killer delle radiazioni i i ad alta energia Obiettivo: preservare i tessuti sani agendo solo su quelli tumorali Dosi molto più alte rispetto alla diagnostica medica

22 Terapia medica Cobaltoterapia (gamma knife total body irradiation) Tomoterapia BNCT Adroterapia

23 Tomoterapia Una tecnica per radioterapia con fasci esterni sviluppata recentemente è la Tomoterapia elicoidale Hi-Art (Highly Adaptive RadioTherapy). Questa tecnica si avvale di un'apparecchiatura ideata negli Stati Uniti nei primi anni novanta presso l Università di Madison (Wisconsin) e progressivamente perfezionata fino a diventare una sofisticata t ed efficace unità di trattamento radioterapico dei tumori. Questo tipo di dispositivo è attualmente (2005) presente in circa 200 centri sanitari nel mondo, dei quali 35 in Europa. I Centri italiani che dispongono di Tomoterapia sono otto, situati a Milano, Aviano, Genova, Modena, Meldola (FC), Reggio Emilia e Napoli

24 La sorgente radiogena è costituita da un acceleratore lineare, generalmente da 6 MeV. Tale sorgente può ruotare, guidata dal computer, in modo continuo attorno al paziente adagiato su un lettino di trattamento, che a sua volta può muoversi contemporaneamente sul piano orizzontale, in coordinamento con il movimento della sorgente.

25 L apparecchiatura è associata ad un PET/TAC per un accurata definizione dei volumi di trattamento in tempo reale e ad adeguate tecniche di controllo del posizionamento del paziente e del movimento respiratorio. Si possono erogare dosi più elevate in un numero di frazioni nettamente ridotto

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29 ADROTERAPIA Caratteristiche degli adroni (protoni, nuclei di carbonio 12, nuclei di azoto 13): modalità di deposizione dell energia

30 Caratteristiche degli adroni: deposizione dell energia energia

31 Caratteristiche degli adroni: deposizione dell energia Vantaggio dei nuclei di carbonio 12: trattare tumori radioresistenti

32 ADROTERAPIA Nata per il trattamento di un melanoma del retro occhio (4 trattamenti da 90 s in una settimana) Costi: euro + ca euro per paziente Aumentando l energia degli adroni si possono trattare tumori profondi (tratto testa-collo; ;p polmoni, fegato, pancreas; prostata)

33 Centri di adroterapia operativi nel mondo

34 Centri di adroterapia rap a non ancora operativi (*) o in costruzione nel mondo In Italia si stanno cercando fondi per altri centri a Roma, Firenze e Mestre

35 Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica CNAO Pavia Inaugurato il 15 febbraio 2010

36 Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica CNAO Pavia Lavora con protoni da 230 MeV e nuclei di carbonio 12 da 4800 MeV Costo euro A regime nel 2013 potrà trattare 3000 pazienti/anno (2-3 min/irradiamento per un totale di 10 sedute) Potenzialità lavorative: 13 ore al giorno per 5 giorni alla settimana con 150 unità di personale

37 CNAO - Pavia Panoramica del sincrotrone. Si vedono i magneti deflettori Panoramica del sincrotrone. Si vedono i magneti deflettori (blu) e la cavità a radiofrequenza (rossa) che accelera le particelle che circolano nell anello (106 giri/s)

38 CNAO - Pavia Nello schema del Centro nazionale progettato da TERA si vedono le tre sale di trattamento con i loro quattro fasci, tre orizzontali e uno verticale

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40 MEDICINA NUCLEARE METABOLICA Usa anticorpi marcati, cioè sostanze marcate a localizzazione metabolica in grado di raggiungere selettivamente l organo bersaglio 32 P per leucemia (t 1/2 = 14,3 d) 198 Au per prevenzione da metastasi da tumore ovarico (t 1/2 = 2,7 d) 131 I per ipertiroidismo e tumore alla tiroide (t 1/2 = 8 d) 153 Sm (t 1/2 = 46,7 h), 186 Re (t 1/2 = 90,6 h), 188 Re (t = 17 h) per riduzione del dolore da 188 Re (t 1/2 = 17 h) per riduzione del dolore da tumori ossei

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