RADIOTERAPIA. Cenni_RXT_Ing.Biomed (BAFPGDPI)

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1 RADIOTERAPIA Discipina medica che si occupa dell impiego terapeutico di radiazioni ionizzanti Radiazioni ionizzanti utilizzate raggi gamma e X ad alta energia elettroni (raggi beta) particelle pesanti adroni 1

2 Radiazioni più utilizzate Raggi X da 4-6 MV o Fotoni Gamma del 60 Co: Tumori sopradiaframmatici (minore spessore cute) Raggi X >=10 MV Tumori sottodiaframmatici (maggiore spessore cute) 2

3 Raggi X raggi X-diagnostici kv Raggi X per terapia raggi X-superficiali ortovoltaggio - supervoltaggio megavoltaggio kv kv kv 1-25 MV 3

4 Elettroni basso potere penetrativo; rilasciano la loro energia quando attraversano cute e sottocute sono usati per trattare focolai superficiali (es. tumori cutanei e cicatrici chirurgiche); energia utilizzata: 5-21 MeV a seconda dello spessore del focolaio superficiale da irradiare. 4

5 Raggi gamma Fotoni emessi da radioisotopi 60 Co 137 Cs 192 Ir 226 Ra Stesse caratteristiche fisiche dei raggi X; In genere minore profondità, in rapporto alla energia 5

6 Radioterapia - modalità Mediante fasci esterni di radiazioni Con impianti interni (radioterapia metabolica) applicazione prevalente: oncologia 6

7 Radioterapia in oncologia può essere modalità unica di trattamento, ma può anche essere associata ad altre terapie (chirurgia, chemioterapia) 7

8 Radioterapia in oncologia Trattamento curativo quando la terapia ha un effetto positivo diretto sulla sopravvivenza, o adiuvante del cancro Trattamento palliativo quando la cura non è possibile e si vuole solo ottenere il controllo della crescita locale o dei sintomi della malattia 8

9 Radioterapia in malattie diverse dal cancro : esempi nevralgia del trigemino malformazioni vascolari oftalmopatia tiroidea dibasedow sinovite villonodulare pigmentosa prevenzione della formazione di cheloidi... 9

10 Come funziona La radioterapia danneggia il DNA cellulare con meccanismo diretto o indiretto (attraverso la formazione di radicali liberi ) (il DNA delle popolazioni cellulari in attività riproduttiva intensa è più esposto al danno) 10

11 Radioterapia e ipossia L ossigeno è un potenziatore degli effetti della radioterapia Tumori che crescono velocemente possono trovarsi in tutto o in parte in condizione di ipossia (per apporto relativamente ridotto di sangue) che limita l azione della radioterapia 11

12 Dose La radiazione erogata si misura in gray (Gy; 1Gy = 1Joule/Kg), La dose erogata varia in funzione del tipo di tumore e viene definita anche sulla base di fattori quali, ad esempio: chemioterapia concomitante, rapporto di tempo con eventuale intervento chirurgico (ed eventuali esiti dell intervento) Es: per un tumore epiteliale solido Gy; per i linfomi Gy. Dosi adiuvanti sono di solito Gy in frazioni da Gy (per cancro mammario e del distretto testa-collo) 12

13 Frazionamento La dose frazionata, cioè distribuita nel tempo consente : alle cellule normali un miglior recupero rispetto alle cellule neoplastiche a cellule tumorali che si trovano in una fase del ciclo cellulare caratterizzata da maggiore radioresistenza e/ o di diversa ossigenazione di essere comunque colpite in tempi successivi; Il frazionamento prevede dosi giornaliere di circa Gy per giorno per cinque giorni alla settimana negli adulti e 1.5 to 1.8 Gy al giorno nei bambini (per ridurre il rischio di complicanze) 13

14 La Radioterapia a fasci esterni è guidata dalle immagini Prima dello sviluppo di sistemi basati sull uso di dati tridimensionali di tomografia computerizzata venivano utilizzati i cosiddetti simulatori Oggi la radioterapia si avvale soprattutto della Tomografia Computerizzata, ma in molte applicazioni si possono integrare ai dati TC anche quelli di Risonanza Magnetica e PET 14

15 Il Simulatore Un apparecchio radiologico dotato di scopia e grafia, in grado di simulare le geometrie del trattamento radioterapeutico per preparare il trattamento con gli stessi parametri che verranno utilizzati nell unità di terapia: posizionamento del paziente distanza ( cute - isocentro) inclinazione dei fasci ampiezza e posizione dei campi 15

16 Il Simulatore di Radioterapia Stativo rotante con tubo radiogeno e intensificatore di immagine; Generatore del fascio X Lettino con tastiera di comando; Tavolo di comando con monitor Interfaccia/Rete e altri accessori 16

17 Pianificazione del trattamento TERAPIA CONFORMAZIONALE 3D Identificazione dei volumi Definizione della posizione del paziente con immobilizzazione dello stesso TC, RM e successiva ricostruzione 3D dei volumi di interesse Sagomatura con schermi personalizzati o con collimatori multilamellari (multileaf) Piano di trattamento 3D o 2D avanzato Simulazione di verifica... 17

18 RADIOTERAPIA a fasci esterni Apparecchi per radioterapia a fasci esterni Univ. Federico II 18

19 Acceleratore lineare Il LINAC accelera gli elettroni, prodotti per effetto termoionico, secondo una traiettoria rettilinea, utilizzando il campo elettrico di un onda elettromagnetica prodotta da un apparato (Klystron o Magnetron). Gli elettroni acquisiscono via via energia cinetica sempre maggiore e impattano contro una targhetta di platino o tungsteno a cui consegue produzione di fotoni X ad alta energia (effetto di Bremsstrahlung). 19

20 Acceleratore lineare schema di funzionamento Gli elettroni emessi vengono guidati da microonde si impattano su un bersaglio generando raggi X che con opportuni collimatori vengono indirizzati sul paziente. Se si elimina il bersaglio gli elettroni, di varia energia a seconda dell accelerazione a cui sono stati sottoposti, raggiungono direttamente il paziente. 20

21 Un vecchio tipo di radioterapia: Cobaltoterapia Utilizza fasci a doppia energia di MeV, r con valore medio di 1.25 MeV. Il ruolo della cobalto terapia è stato in gran parte sostituito dall impiego i acceleratori lineari che possono generare energie superiori Ma la Co-terapia può dare ancora contributi utili in alcune applicazioni tenendo conto anche della ampia diffusione e della gestione meno complessa rispetto all acc.lineare (es. paesi tecnologicamente meno evoluti) 21

22 La Cobaltoterapia: differenze con i LINACS Contenitore di Uranio impoverito Schermatura in piombo Posizione della sorgente in attività 22

23 BRACHITERAPIA consiste nella erogazione di una dose elevata in un volume molto piccolo, per limitare la tossicità del trattamento, utilizzando applicatori contenenti materiali radioattivi (es. 192 Ir) endocavitaria endoluminale endovascolare interstiziale da contatto REMOTE AFTER LOADING 23

24 La radioterapia come la RM è un regno di sigle TCT (telecobaltoterapia: roba vecchia) TBI (Total Body Irradiation, per distruggere il midollo emopietico prima del trapianto) IMRT (Intensity Modulated RadioTherapy) che permette una differente distribuzione della dose durante l'irradiamento, garantendo anche una migliore protezione dei tessuti sani IGRT (Image-Guided Radiotherapy) in cui il sistema eroga la dose tenendo anche conto dei movimenti respiratori 24

25 Linac / CT IGRT (Radioterapia Guidata dalle Immagini) 25

26 RADIOTERAPIA INTRAOPERATORIA IORT Nella IORT una singola, alta dose di radiazioni è somministrata nel corso dell'intervento chirurgico, e viene utilizzata in interventi con elevata recidività locale (ad esempio pancreas o retto), ma anche in casi di cancro della mammella permettendo l'irradiamento del letto tumorale con elettroni Università Federico II 26

27 Terapia stereotassica STEREOTASSIA: tecnica basata sull utilizzo di un sistema di immobilizzazione e posizionamento del paziente con annesso dispositivo che fornisce un sistema di riferimento solidale per la localizzazione del bersaglio. RADIOCHIRURGIA STEREOTASSICA: somministrazione con estrema precisione di una singola dose elevata di radiazioni ionizzanti focalizzata con tecnica stereotassica su di un piccolo bersaglio encefalico. (Leksell 1951) RADIOTERAPIA STEREOTASSICA: tecnica volta all irradiazione di lesioni intracraniche in frazioni multiple mediante piccoli fasci esterni di radiazione ed in associazione con sistema di localizzazione stereotassico. Limite: ridotte dimensione dei tumori trattabili 27

28 Gamma knife Apparecchio utilizzato per trattare tumori cerebrali in una seduta unica Inventato al Karolinska Institutet nel 1967 dal neurochirurgo svedese Lars Leksell Il gamma knife contiene 201 sorgenti di 60 Co ciascuna di 1.1 TBq, disposte in un arrangiamento circolare schermato Il paziente indossa uno speciale casco fissato al cranio chirurgicamente Si eroga la dose di radiazioni in unica seduta limitando al massimo l irradiazione dei tessuti normali 28

29 Tomoterapia Tomoterapia elicoidale Hi-Art (Highly Adaptive RadioTherapy). La sorgente radiogena è un acceleratore lineare, generalmente da 6 MV. che ruota guidato dal computer attorno al paziente adagiato su un lettino a sua volta mobilesul piano orizzontale, in coordinamento con il movimento della sorgente. Sull'uscita radiante dell acceleratore è posto un collimatore a lamelle che modula il fascio di radiazioni Un sistema di detettori ricostruisce, durante l'effettuazione del trattamento, un immagine in 3D ad alta energia della regione irradiata. La Tomoterapia è quindi una tecnica di tipo IGRT (Radioterapia guidata dall immagine). Si può utilizzare nel trattamenti di tumori di piccole dimensioni (SNC, testa-collo, pancreas, prostata) (da Wikipedia, mod) 29

30 ADROTERAPIA PARTICELLE PESANTI La terapia con adroni utilizza protoni, neutroni, e ioni più pesanti La proton terapia è la procedura di trattamento più diffusa 30

31 Volume bersaglio Volume corporeo da irradiare a scopo terapeutico Volume-tumore o volume neoplastico: comprende strettamente la neoplasia clinicamente conosciuta Volume a rischio: comprende tessuti ed organi clinicamente indenni dalla neoplasia, ma che occorre irradiare perché, in base alla conoscenza della storia naturale di quel tipo di neoplasia, presentano un rischio più o meno elevato di interessamento 31

32 Dose bersaglio e curva di isodose Dose bersaglio: dose somministrata al volume bersaglio. Per avere maggiori probabilità di guarigione, occorre che tutto il volume bersaglio riceva almeno una certa dose. In termini di isodose, la curva che racchiude tutto il volume bersaglio Curva di isodose: la linea che unisce tutti i punti che assorbono la stessa dose. Le curve di isodose standard si riferiscono a valori percentuali. Si dà il valore 100 ai punti che assorbono il massimo della dose, e di 90, 80, 70 ai punti che assorbono rispettivamente il 90%, 80%, 70% 32

33 Organo critico organo (o tessuto) che, pur essendo clinicamente sano, si trova nella situazione di ricevere una dose vicina o superiore al suo limite di tolleranza (e quindi al rischio di subire danni clinicamente rilevanti) Possibili organi critici per distretto anatomico Capo-collo: midollo spinale, retina, mucosa orale, gh. salivari, mandibola Torace-mammella: midollo spinale, linfatici ascellari, plesso brachiale, pericardio, polmoni Addome superiore: midollo spinale, fegato, reni Pelvi: vescica, retto, ossa 33