Dalla fisica nuovi strumenti per la diagnosi e la cura dei tumori

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1 Dalla fisica nuovi strumenti per la diagnosi e la cura dei tumori Roberto Cirio Dipartimento di Fisica - Università di Torino e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Torino La Fisica in gioco Casa Alpina Maria Nivis, Torgnon 5 aprile 2017

2 Puo la fisica essere utile alla medicina? sviluppo di nuove soluzioni (innovazione) mezzi per la diagnostica cura dei tumori studio effetti nocivi delle radiazioni (ionizzanti, non-ionizzanti) protezione dalle radiazioni monitoraggio ambientale

3 Da dove arriviamo?

4 Topolino n. 2999

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7 Total weight t Overall diameter 15 m Overall length 28.7 m ECAL HCAL CMS MUON ENDCAPS 3.8T Solenoid IRON YOKE Preshower Foward Cal Pixels & Tracker MUON BARREL 7

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9 Il bosone di Higgs: chi sei e a cosa servi?

10 Il bosone di Higgs: chi sei e a cosa servi?

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16 Oscillazioni del neutrino (Nobel 2015). in progress

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19 Monitoraggio ambientale 1000 Cs-137 (Bq/kg) Il Cs 137 nella carne bovina piemontese ,1 0,01 01/05/86 01/05/87 01/05/88 01/05/89 01/05/90 01/05/91 01/05/92 01/05/93 01/05/94 01/05/95 01/05/96 01/05/97 01/05/98 01/05/99 01/05/00 01/05/01 01/05/02 Dr. M.Magnoni ARPA Ivrea

20 Monitoraggio ambientale Campo elettromagnetico generato da una stazione RadioBase Dr.ssa L.Anglesio ARPA Ivrea

21 Contributi della fisica alla medicina diagnostica per immagini (TAC, NMR, PET, ecografia)

22 Tomografia Assiale Computerizzata (TAC)

23 Ricostruzione 3D con la TAC

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25 Dr.ssa S. Capello Molinette Torino rendering 3D...

26 rendering 3D di Marco... Dr.ssa S. Capello Molinette Torino

27 La TAC spirale multistrato in oncologia Ca. pancreas: metastasi epatiche Prof. R.Passariello - Universita di Roma La Sapienza

28 Dr. A. Mauro GE Italia TAC cardiaca

29 La TAC 4D Dr. V. Faranna Toshiba

30 L endoscopia Fibre ottiche Riflessione totale Legge di Snell Rifrazione

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32 Endoscopia virtuale colon ISI - Torino

33 Tomografia ad emissione di positroni (PET) 18 F-FDG e+ e+ e-

34 Annichilazione e + e -

35 Tomografia ad emissione di positroni (PET)

36 PET total body con 18 FDG

37 La PET nella diagnosi dei tumori PET whole body eseguita su un malato oncologico prima e dopo la chemioterapia Prima della chemioterapia 2 mesi dopo la chemioterapia 4 mesi dopo la chemioterapia Dr. A. Biggi Cuneo

38 Le nuove frontiere della PET nella diagnosi dei tumori 18 F-FDG 11 C-Colina Dr. A. Biggi Cuneo

39 La PET in 4 dimensioni Dr. K.P. Schäfers - Università di Münster (D)

40 Risonanza Magnetica Funzionale effetti della terapia cognitivo-comportamentale in pazienti con aracnofobia

41 Pre - trattamento Post - trattamento Prof.ssa P. Rocca - Università di Torino

42 Gli ultrasuoni

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45 Prof. V. Monaco Università di Torino

46 Contributi della fisica alla medicina Terapia con radiazioni

47 Radioterapia con fotoni Cobaltoterapia Acceleratore lineare (o LINAC)

48 Acceleratore lineare

49 Come funziona un acceleratore lineare?

50 Perchè l acceleratore deve girare intorno al paziente?

51 Un altra possibile soluzione: il Cyberknife

52 Durante il trattamento il tumore si muove

53 NMR + radioterapia

54 E se usassi gli adroni?

55 Come si fa un trattamento con adroni

56 Cellule irraggiate con ioni Ferro Due diversi tipi di proteine vanno a riparare i siti in cui il DNA e danneggiato dalla radiazione Prof. M.Durante TIFPA INFN Trento

57 Il presente in Italia: CATANA

58 CATANA Centro di AdroTerapia e Applicazioni Nucleari Avanzate INFN-LNS G. Cuttone D. Rifuggiato N. Romeo A. Rovelli A. Giammò F. Tudisco A. Amato V. Campagna PHYSICS DEPARTMENT, INFN-CT & CSFNSM S. Lo Nigro G.A.P. Cirrone M. G. Sabini C. Rapicavoli A. Reibaldi J. Ott M.L. Rallo OPHTALMOLOGY INSTITUTE OF CATANIA UNIVERSITY RADIOLOGY INSTITUTE OF CATANIA UNIVERSITY G. Privitera V. Salamone RADIOLOGY INSTITUTE OF CATANIA UNIVERSITY L. Raffaele C. Spatola

59 A Catania (LNS INFN) si usano Protoni (protonterapia) si trattano patologie oculari

60 Proton Therapy Room Final Collimator Motorized Chair Centering Laser Collimator Exit Window Range Shifter and Modulator INFN - LNS

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62 Il presente in Italia: Trento

63 Agenzia Provinciale per la Protonterapia Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari Trento, Italy Inizio dei trattamenti a fine 2014

64 Il presente in Italia: CNAO Consiglio di Indirizzo: E. Borloni Fondazione Policlinico Presidente G. Azzaretti Policlinico San Matteo Vice-presidente G. Arbosti Istituto Neurologico C. Besta C. Ciani Istituto Europeo di Oncologia U. Amaldi Fondazione TERA A. Mattiussi Istituto Nazionale dei Tumori R. Petronzio Istituto Nazionale di Fisica Nucleare G. Coggi Università di Milano A. Pedotti Politecnico di Milano

65 Il CNAO a Pavia

66 marzo 2007

67 marzo 2008

68 marzo 2009

69 maggio 2009

70 aprile 2010

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73 Patologie trattate al CNAO nel periodo di sperimentazione clinica Ioni carbonio 1. Base del cranio e spina dorsale: cordoma e condrosarcoma 2. Capo/collo, pelvi, tronco: sarcoma dei tessuti molli 3. Capo/collo: tumori non mesenchimali 4. Tumori delle ghiandole salivari Protoni 1. Base del cranio e spina dorsale: cordoma e condrosarcoma 2. Meningioma 3. Carcinoma anaplastico della tiroide Dr. P.Fossati CNAO - Pavia

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76 Settembre 2011: inizio trattamenti con protoni Ottobre 2012: inizio trattamenti con carbonio

77 Descrizione protocollo Trattamento con protoni di cordomi e condrosarcomi della base del cranio Trattamento mediante protoni dei cordomi e dei condrosarcomi del rachide-emendato Trattamento mediante protoni dei meningiomi intracranici Trattamento mediante protoni delle recidive di neoplasie del distretto cervico-cefalico Boost di radioterapia mediante protoni di neoplasie localmente avanzate del distretto cervico-cefalico-emendato Ritrattamento mediante radioterapia con protoni dei cordomi e dei condrosarcomi del rachide recidivi Trattamento mediante ioni carbonio del carcinoma adenoideo cistico delle ghiandole salivari -Emendato Ritrattamento mediante radioterapia con ioni carbonio degli adenomi pleomorfi recidivi Reirradiazione mediante ioni carbonio del carcinoma del retto recidivo Trattamento mediante ioni carbonio dei sarcomi (ossei e dei tessuti molli) del distretto cervico-cefalico Trattamento mediante ioni carbonio dei sarcomi (dell'osso e dei tessuti molli) del Tronco Trattamento mediante ioni carbonio delle recidive di neoplasie del distretto cervico-cefalico Trattamento mediante ioni carbonio dei melanomi maligni delle mucose delle prime vie aerodigestive Trattamento mediante ioni carbonio per il trattamento del carcinoma della prostata ad alto rischio Trattamento mediante ioni carbonio dei tumori primitivi dell orbita e metastasi orbitarie Trattamento mediante ioni carbonio delle neoplasie primitive maligne del fegato Ritrattamento mediante radioterapia con ioni carbonio dei Cordomi e dei Condrosarcomi del rachide recidivi Trattamento integrato mediante radioterapia con protoni e/o ioni carbonio per tumori dei seni paranasali non operabili a prognosi sfavorevole Radioterapia con ioni carb. (adroterapia) dei tumori del pancreas Protoni o Ioni Carbonio Protoni Protoni Protoni Protoni Protoni Protoni Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Ioni Carbonio Protoni/ Ioni C. Ioni Carbonio

78 Totale a oggi: 1000 pazienti

79 La parte di alta tecnologia

80 Il contributo di Torino

81 CNAO lo spot scanning

82 Al CNAO

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84 Dall Universita alla clinica Circa 2000 dosimetri venduti a Ospedali in tutto il mondo

85 Per ulteriori informazioni

86 Il Corso di Studi in FISICA dell'università degli Studi di Torino Dipartimento di Fisica

87 Il Corso di Studi: Laurea triennale (I livello) Laurea triennale in Fisica c.f.u. - Titolo: Dottore in Fisica - Prospettive: - Accesso al mondo del lavoro - Laurea Magistrale Laurea triennale in Ottica e Optometria -180c.f.u. (Laurea professionalizzante) - Titolo: Dottore in Ottica e Optometria - Prospettive: Accesso al mondo del lavoro

88 Il Corso di Studi: Laurea Magistrale (II livello) Laurea Magistrale in Fisica 120 c.f.u. Astrofisica; Fisica Teorica Fisica dell Ambiente; Fisica delle Tecnologie Avanzate Fisica Nucleare e Subnucleare; Fisica Biomedica Laurea Magistrale Interateneo in Fisica dei Sistemi Complessi 120 c.f.u. - Titolo: Dottore Magistrale - Prospettive: - Accesso al mondo del lavoro - Studi di III livello

89 Il Corso di Studi: III livello Dottorato di Ricerca in FISICA E ASTROFISICA - Titolo: Dottore di Ricerca in Fisica e Astrofisica -Prospettive:Accesso al mondo del lavoro Scuola di Specializzazione in FISICA MEDICA - Titolo: Esperto in Fisica Medica - Prospettive: Accesso al mondo del lavoro

90 Aspetti della didattica Obiettivo: durata legale = durata reale 3 periodi didattici di 8 settimane intervallati da periodi di 4-6 settimane di sospensione delle lezioni Circa20 ore di lezione-esercitazione alla settimana Strumenti di supporto allo studente Prima di cominciare: T.A.R.M. e pre-corso Duranteilcorso:- tutoraggio (didattica integrativa per i corsi di base) - tutoraggio individuale

91 Opportunità occupazionali Molto varie (a volte inaspettate) Aerospaziale, Ambiente, Biotech, Elettronica, Informatica, Istruzione, Meccanica, Ricerca (pubblica e privata), Sanità, Telecomunicazioni,...

92 Cosa rimarrà... Competenze dei nostri laureati apprezzate nel mondo del lavoro Conoscenze di base: Fisica, Matematica, Informatica,... Abilità professionali: Analisi e sintesi, Schematizzazione dei problemi, Metodologia di lavoro,... Competenze trasversali: Autonomia, Creatività, Senso di responsabilità, Flessibilità,...

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94 ARRIVEDERCI a Fisica o a Medicina