Radioattivita (radiazioni ionizzanti) e salute. 2a parte

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Giorgio Cipriani
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1 Radioattivita (radiazioni ionizzanti) e salute Cristiana Peroni Dipartimento di Fisica Sperimentale dell Universita di Torine e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare 2a parte 4/11/2005 C.Peroni 1

2 Uso delle radiazioni per il trattamento radioterapeutico Obbiettivo della radioterapia: tutte le cellule del bersaglio (tumore) sono distrutte dosi somministrate da 50 Sv in su il danno ai tessuti sani e mantenuto al minimo Il 40% dei malati di tumore trattati sono sottoposti a radioterapia 4/11/2005 C.Peroni 2

3 Cobalto-terapia dagli Anni Cinquanta fino ai tempi piu recenti Co 60 elemento radioattivo: metallo che si trova in natura e genera raggi γ con energia sufficientemente alta da penetrare in profondita nel corpo umano. Energia dei γ pari a MeV e MeV raggi γ La forma del collimatore deve essere conforme alla lesione tumorale cosi come e vista dall apparato cobalto collimatore paziente lesione tumorale 4/11/2005 C.Peroni 3

4 testata che puo ruotare intorno al paziente collimatore Unita di telecobaltoterapia 4/11/2005 C.Peroni 4

5 Negli ultimi decenni il Cobalto (detto anche bomba al Cobalto) e stato rimpiazzato da acceleratori L acceleratore e piu versatile poiche permette di cambiare: tipo di proiettile: elettroni oppure fotoni energia dei proiettili flusso di proiettili nel tempo Il tipo di acceleratore piu usato e l acceleratore lineare (LINAC) 4/11/2005 C.Peroni 5

6 LINAC 4/11/2005 C.Peroni 6

7 Schema di un LINAC 270 bending magnet e - X on target Flattening filters Ion chambers 3 GHz Electron linac target Maximum dose rate: ~ 5 Gy/min Multileaf collimator 4/11/2005 C.Peroni 7

8 Testata rotante, collimatore multilamellare e sistema piani di trattamento (TPS) 4/11/2005 C.Peroni 8

9 collimatore costituito da (50+50) lamelle che vengono retratte per lasciare un foro con forma uguale al tumore 4/11/2005 C.Peroni 9

10 Per riassumere: La strumentazione si puo schematizzare come segue: misuratore quantita radiazione paziente tumore generatore di elettroni lamina di Tungsteno collimatore in elettroni out fotoni 4/11/2005 C.Peroni 10

11 Esempio di collimatore lamellare 4/11/2005 C.Peroni 11

12 Esaminiamo il Software piano di trattamento In input si ha la TAC che da la localizzazione e la dimensione della zona tumorale nelle 3 dimensioni con precisione millimetrica Il piano di trattamento permette di decidere: quali siano le migliori diverse angolazioni da cui irraggiare il volume tumorale (campo di irraggiamento) tenendo conto degli organi critici le forme del collimatore che copiano, in funzione dell angolo di irraggiamento, la forma del tumore la quantita di fotoni (dose) per ciascun campo 4/11/2005 C.Peroni 12

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16 Cambiando la posizione delle lamelle (collimatore) si possono inoltre ottenere forme di irraggiamento anche complesse IMRT 4/11/2005 C.Peroni 16

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18 Qual e il futuro della radioterapia (dal punto di vista tecnico)? Ci sono progressi tecnologici da adottare per poter migliorare la qualita della radioterapia? Uso di proiettili pesanti quali protoni o addirittura ioni (adroterapia) 4/11/2005 C.Peroni 18

19 Vantaggi: deposito di energia, e quindi danno massimo, in profondita 4/11/2005 C.Peroni 19

20 vantaggi (continua): maggior danno biologico 4/11/2005 C.Peroni 20

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22 La conformazione viene ottenuta non mediante l uso del collimatore ma controllando il fascio che si puo immaginare come un raggio luminoso che dipinge il volume da trattare 4/11/2005 C.Peroni 22

23 Risultati clinici 4/11/2005 C.Peroni 23

24 Svantaggi nella adroterapia: dimensioni dell acceleratore che passano da grandezze dell ordine del metro a decine di metri controllo dell irraggiamento piu complicato e quindi costi piu elevati 4/11/2005 C.Peroni 24

25 Adroterapia nel Mondo America (9 centri) Giappone (6 centri) Russia (4 centri) Canada (2 centri) Africa (1 centro) Europa (8 centri) 4/11/2005 C.Peroni 25

26 In Italia CATANA Fascio di protoni per la cura dei tumori dell occhio Collaborazione tra fisici e medici dell Universita di Catania e l INFN 4/11/2005 C.Peroni 26

27 CNAO Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica Pavia 4/11/2005 C.Peroni 27

28 L acceleratore Primi pazienti trattati nel /11/2005 C.Peroni 28

29 4/11/2005 C.Peroni 29

30 Total area 24x24 cm 2 32x32 pixels, each with 0.07cc sensitive volume Plexiglas support Pixel segmented anode Microelectronics readout boards Plexiglas plate with 1024 holes 4 mm diameter Mylar cathode

31 che diventa prototipo di strumentazione 4/11/2005 C.Peroni 31

32 montato su un acceleratore per test 4/11/2005 C.Peroni 32

che finalmente diventa un prodotto commerciale http://www.

33 che finalmente diventa un prodotto commerciale 4/11/2005 C.Peroni 33

34 Ringraziamenti al Dr. Flavio Marchetto, INFN Torino alla Dr. Simona Giordanengo, borsista CNAO agli specializzandi della Scuola di Specializzazione di Fisica Sanitaria dell Universita di Torino 4/11/2005 C.Peroni 34

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