Adroterapia a CNAO (Centro Nazionale di Adroterpia Oncologica)

Documenti analoghi
IL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DELLA DOSE IN USO AL CNAO

Adroterapia a CNAO (Centro Nazionale di Adroterpia Oncologica)

Aspetti Fisici dell Adroterapia al CNAO

Fondazione CNAO Trattamenti adroterapici e ricerca. Ph.D. M. M. Necchi

Sviluppo di un software di raytracing fast-montecarlo su GPU per piani di trattamento adroterapici

ACCELERATORI E RIVELATORI PER L ADROTERAPIA

Il Progetto Treatment Planning System (TPS) (2011: anno 2.5)

Adroterapia(p, ioni, n) s/w & h/w. Boron Neutron Capture Therapy e dosimetria neutronica. Sviluppo di rivelatori per PET/MRI

Radioattivita (radiazioni ionizzanti) e salute. 2a parte

Applicazioni della fisica delle particelle alla cura dei tumori. Dott.ssa Simona Giordanengo Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Roma, 9 Maggio Erminio Borloni (Presidente) Sandro Rossi (Segretario Generale) Roberto Orecchia (Direttore Scientifico e Medico)

CORSO DI BASE SULLA RADIOTERAPIA CON PARTICELLE CARICHE PESANTI

Dipartimento di Fisica a.a. 2003/2004 Fisica Medica 2 Radioterapia 18/4/2005

DALLA RICERCA FONDAMENTALE NEL CAMPO DELLA FISICA DELLE ALTE ENERGIE ALLE APPLICAZIONI PER LA CURA DEI TUMORI

copia conforme ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE CONSIGLIO DIRETTIVO DELIBERAZIONE N

di ioni carbonio: ottimizzazione della dose efficace

prima di andare al CNAO Centro Nazionale di ADROTERAPIA ONCOLOGICA

Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO) di Pavia è

GLAST-LAT: risultati delle calibrazioni su fascio

R. Santoni. Particle beams in Radiation Therapy: a new treatment modality. Università di Tor Vergata, Roma (Università di Firenze)

DICHIARAZIONE Relatore: BARBARA VISCHIONI

Gli Aspetti Tecnologici dell Adroterapia

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

Progetto MC-INFN Pavia

Fondazione CNAO Trattamenti adroterapici e ricerca. Ph.D. M. M. Necchi

VIP setup at LNGS

Gli Aspetti Tecnologici dell Adroterapia

Tecnologie e ricadute cliniche di TOP IMPLART, prototipo di impianto per protonterapia

SISTEMA DI POSIZIONAMENTO MICROMETRICO PER APPLICAZIONI CON FASCI DI PARTICELLE

Visita Rappresentanti Personale INFN. Pavia, 9 Giugno 2010

Present day Accelerators

SENATO DELLA REPUBBLICA COMMISSIONE IGIENE E SANITA'

PROGRAMMI DI RICERCA

L ADROTERAPIA Maria Rosaria Masullo

e_libans e_linac Based Actively-monitored Neutron Sources

Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria a.a. 2005/2006. Corso di Informatica e Statistica Medica. Radioterapia

Adroterapia: quando la fisica apre una finestra sulla medicina. Aurora Tamborini. Dipartimento di Fisica Università di Pavia INFN Sezione di Pavia

Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali. Corso di Laurea Magistrale in Fisica

Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologia di Pavia Ugo Amaldi Università Milano Bicocca e Fondazione TERA

Pagina 1/7 Il KC Catania Est in visita ai Laboratori del Sud dell'istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Acceleratori medicali e strutture a radiofrequenza

Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica Attività clinica

ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDO

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

prima di andare al CNAO Centro Nazionale di ADROTERAPIA ONCOLOGICA ACCELERATORI PER LA SALUTE: ADROTERAPIA

Tipologie di controlli di qualità dedicate a linac mediante rivelatore 4D a diodi

Acceleratore Lineare per Adroterapia. LUIGI PICARDI UTAPRAD ENEA Frascati

Foto stroboscopica di una palla lasciata cadere da ferma (palla rossa) nello stesso istante in cui un altra (palla gialla) è sparata orizzontalmente

Facilities per lo studio di effetti indotti dalle radiazioni

Il gating respiratorio : dalla 4DCT all IGRT

L INFN e il CNAO. Direzione del fascio di radiazioni nella materia

Visita ai Laboratori dell INFN Gennaio 2019 Laboratori Nazionali di Legnaro

Camere Monitor per fasci di alta intensità

Gli acceleratori e i rivelatori di particelle

Sistema di analisi di composizione superficiale e stratigrafica dei beni culturali. tramite Particle-Induced X-ray Emission (PIXE)

Neoplasie Laringee: diagnosi e trattamento Malattia recidivata/metastatica: trattamento standard

M. Diemoz -INFN Roma. Le attività di ricerca dell'istituto Nazionale di Fisica Nucleare M. Diemoz - INFN Roma LAB2GO 14/11/2018

Acceleratori e Salute. dai radioisotopi che permettono di visualizzare I tumori alle

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

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

La Fisica Nucleare per la Medicina: una nuova frontiera per la cura dei tumori

Acceleratori lineari Flattening Filter Free

TORINO Novembre Programma preliminare. Centro Congressi Lingotto

Acceleratori di particelle uso clinico

Profilo CNAO - Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica

Acceleratori per la Fisica Nucleare: Catania Nuove prospettive. Luigi Campajola

Stato del progetto LVL1Muon Barrel 23 settembre 2004

Tecniche di Diagnostica e. Terapia Medica

Perché acceleratori di ioni per i beni culturali?

Corso di laurea in Fisica A.A Fisica Medica. 7 Terapia con Adroni

Feasibility and local control in re-irradiation with special techniques (IMRT or SBRT): experience of the European Institute of Oncology.

"ll sistema PXI di National Instruments è stato selezionato come il più adatto ad assolvere allo scopo" - F. Burini, OCEM

Attivita sperimentali con impiego di rivelatori a stato solido

Sviluppo di un dosimetro a fibre wavelength shifter per adroterapia

Lista dei Parametri della macchina

A Pavia, una buona scienza a servizio dell uomo CNAO ADROTERAPIA ONCOLOGICA

Progettazione di un sistema di schermatura per un acceleratore lineare a protoni per adroterapia

ottimizzazione di rivelatori a scintillazione per dosimetria

INFN Commissione nazionale V

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

Controlli di qualità su Exactrac

L Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: e la Fisica Medica. G. Battistoni INFN Milano

ORIGINI E SVILUPPI DELL ADROTERAPIA (*) IN ITALIA

Stato degli acceleratori per Adroterapia

La Radioterapia per Cattura Neutronica (BNCT)

Slide 1 * Slide 2. Slide 3

Ricerca e sviluppo in adroterapia. G. Battistoni INFN Milano

Caratterizzazione di sensori innovativi al silicio per applicazioni in adroterapia

Fisica Sanitaria Radioterapia

CURRICULUM VITAE. Giordanengo Simona. Nazionalità: italiana Anno di nascita : 1977 TITOLI CONSEGUITI

SCHEDA TECNICA PARTICOLARE Tomografia Assiale Computerizzata

Nuove tecniche di microdiagnostica con scintillatori per fasci ionici di bassa intensità

Radioterapia Oncologica con protoni: Aspetti tecnico-scientifici e Disponibilità di acceleratori industriali

Ottica e Trasporto in ALPI

TERAPIA. Fasci esterni Fasci multipli convergenti (IMRT) Adroterapia (e metodo di distribuzione attiva) BNCT Radioterapia metabolica Brachiterapia

Fig. 1: Il DoseProfiler

PROGETTO DI UN COLLIMATORE PER LA MISURA DELLA DOSE IN ADROTERAPIA

Boron Neutron Capture Therapy

Considerazioni sull impatto socioeconomico

Corso integrato di Metodologia Medico-scientifica II Fisica ed Epistemologia

Transcript:

XXII GIORNATE DI STUDIO sui RIVELATORI Adroterapia a CNAO (Centro Nazionale di Adroterpia Oncologica) Parte II Simona Giordanengo - INFN Torino Torino 12 Giugno 2012

Sommario PARTE II Adroterapia in Italia (CATANA, ATreP) CNAO Disegno e sviluppo Commissioning (acceleratore, dose delivery e integrazione sottosistemi) Inizio attività clinica Sequenze paziente Primi risultati

Adroterapia in Italia - Numero di potenziali pazienti ITALIA: 60 MILIONI ABITANTI X-Ray therapy (fotoni 5 20 MeV) (Commission Ministry of Health Year 2009) Nuovi pazienti per anno: 120'000 pts/y Protoni Categoria A: elective patients = Categoria B: good indications = 1'000 pts/y 12'000 pts/y Ioni Carbonio % tumori radioresistenti 1'500 pts/y Courtesy of S. Rossi- CNAO 1 centro doppia particella (p and C): CNAO Possibilmente 1 centro di protonterapia ogni 10 M abitanti

ELECTIVE INDICATIONS FOR PROTONTHERAPY IN ITALY Patology Patients per year Potential patients for protons Patients per year Courtesy of S. Rossi- CNAO Percentage to be treated with protons Uveal melanoma 310 310 100% Chordoma of the skull base and spinal cord 45 45 100% Chondrosarcoma of skull extremities and trunk 90 90 100% Meningioma of skull base 250 125 50% Paraspinal tumours 140 140 100% Schwannoma of cranial nerves 300 45 15% Adenoma of hypophysis 750 75 10% Pediatric solid tumours 960 144 15% TOTAL 1885 974

CATANA Light field Laser Monitor chambers Modulator & Scattering Range shifter system First foil Second foil Trattamenti di tumori oculari con protoni Ciclotrone p - 60 MeV ~300 pazienti dal 2002 Laboratori Nazionali del Sud, INFN

ATreP (Agenzia Provinciale per la Protonterapia) (Trento) 2 sale di trattamento entrambe con Gantry

ATreP (Trento)- Avanzato stato di costruzione Dic 2, 2009: contratto IBA e ATreP Maggio 2013: test di accettazione sul Gantry1 Ottobre 2013: test di accettazione sul Gantry2 Stato a Maggio 2012 cyclotrone installato linea estrazione installata Gantries pronti per essere montati tra poco fascio in macchina

Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica CNAO - Pavia Dalla proposta di Ugo Amaldi e Giampiero Tosi (1991) di un centro di Teleterapia con adroni Primo centro italiano dedicato a: Trattamento di pazienti con ioni carbonio e protoni Ricerca clinica e radiobiologica 8

24 settembre su La Provincia Pavese

Sala di trattamento paziente posizionato

GSI Linac LINAC 0.4-7 MeV/u H 3+ 0.4-7 MeV/u C 4+ RFQ 0.008-0.4 MeV/u H 3+ 0.008-0.4 MeV/u C 4+ Ion Sources 0.008 MeV/u H 3+ I ~ 0.7 ma H 3+ 0.008 MeV/u C 4+ I ~ 0.2 ma C 4+ Synchrotron 7-250 MeV p 7-400 MeV/u C I ~ 0.1-6 ma (p) I ~ 0.03-1.5 ma (C) High Energy Transfer Lines 60-250 MeV p < 10 10 p/spill (~2nA) 120-400 MeV/u C < 4 10 8 C/spill (~0.4nA) Treatment Rooms

Sala Sincrotrone LPSC DIPOLI 12

Chopper Permette una rapida INTERRUZIONE e RIACCENSIONE del fascio (tempo di chiusura dipende dalla particella ma sempre < 200 us) Sicuro (Beam ON solo a correnti opportune) Consente di qualificare il fascio Viene utilizzato per ampie distanze tra gli spot Sarà utilizzato per la sincronizzazione con il respiro del paziente nel trattamento di tessuti in movimento

Ciclo campo magnetico dei dipoli 3 sec di interspill Spill interrotto col Chopper Spill completo (1 sec)

Scansione Quasi-discreta (CNAO) Fluence Al raggiungimento della dose richiesta su uno spot, il fascio viene rapidamente spostato sullo spot successivo senza spegnere il fascio Distanza tra spot y Scanning magnets Protons, Carbon ions Scanned Field z x Spot position Isocenter Dose residua Distanza tra 2 Spot ~ 1/3 FWHM del fascio Viene rilasciata dose residua tra gli spot (trascurabile per step corti, alta velocità di scansione e intensità di fascio cliniche (~ 10 9 protons/sec) 15

UniTo - INFN CNAO : Dose Delivery System Sistema di distribuzione e monitoraggio on-line del fascio Disegno Sviluppo Costruzione Scanning magnets Nozzle and monitor system E 0 <E 1 < <E n z Isocenter 16

Interfacce del Dose Delivery Beam monitors FAST CONTROL Scanning Magnets BOX 1 BOX 2 Treatment Planning System Accelerator Timing System Chopper (Beam Off) General Control System Interlock System (Patient safety) Treatment Console 17

Monitor del Dose Delivery Gap tra elettrodi 5 cm Strip e Pixel Area sensibile 21x21 cm 2 Sensitive area 24x24 cm 2 128 V strips 128 H strips 1024 pixels Strip X pitch 1.65 mm Strip Y pitch 1.65 mm Pitch 6.6 mm 1 MHz Integrale 10 khz strip/pixel BOX 1 INT-1 STRIP-x STRIP-y INT-2 PIXEL BOX 2

Quando il fascio è nel paziente, il DD deve PS I DD I DD PS Fast Control DAQ FPGAs Monitorare on-line il fascio (fluenza, posizione e dimensione) Impostare la corrente ai magneti di scansione spot per spot Correggere on-line la posizione (operazione di feed-back) Fermare il fascio slice per slice o in caso di interlock (impulso al Chopper) I PS I PS BOX 1 BOX 2 E n Slice Magneti di scansione Monitor di intensità e di posizione Spot trattati 19

Sequenza di trattamento TREATMENT LOADING and TRANSLATION START SPILL END of SLICE or SPILL DATA STORAGE End of Slice NO YES End of Treatment NO YES LOGFILE WAIT NEXT TREATMENT 20

Caricamento e conversione dati trattamento TREATMENT LOADING and TRANSLATION Le posizioni del fascio per ogni spot, calcolate dal TPS vanno convertite dal DD in coordinate delle camere a strip e correnti dei magneti. START SPILL END of SLICE or SPILL Per ogni spot: (E n, Np, X, Y) Con opportune calibrazioni (conteggi, x strip, y strip, I x, I y ) DATA STORAGE End of slice YES NO Il numero di particelle viene convertito in conteggi delle camere a ionizzazione (monitor di intensità) End of treatment YES LOGFILE WAIT NEXT TREATMENT NO 21

START SPILL TREATMENT LOADING and TRANSLATION Dopo un segnale dal sistema di timing (trigger dal sistema di sincronizzazione della macchina) START SPILL inizia lo spill (estrazione particelle) insieme all acquisizione dei monitor END of SLICE or SPILL di fascio. Durante lo SPILL per ogni spot DD conta le particelle, DD controlla la posizione del fascio DD correggerà le correnti quando necessario (feed-back sulla posizione). ALLA FINE DI OGNI SPOT DD trasmette il riferimento di corrente del nuovo spot all alimentatore dei magneti DATA STORAGE End of slice YES End of Treatment YES LOGFILE WAIT NEXT TREATMENT NO NO 22

END SLICE or TREATMENT TREATMENT LOADING and TRANSLATION FINE SLICE e SPILL DD stop a monitor DAQ DD salvataggio dati DD pronti per un nuovo spill START SPILL END of SLICE or SPILL DATA STORAGE FINE TRATTAMENTO DD crea logfiles e li trasmette al General Control System DD pronto per un nuovo trattemento End of Slice YES End of Treatment YES LOGFILE NO NO WAIT NEXT TREATMENT 23

Filmati trattamento in sala controllo locale http://personalpages.to.infn.it/~giordane/videodddata-cnao/

Alcuni risultati preliminari sulla misura di particelle 0.1% of spots - 0.05% of protons 97% of spots 99% of protons 0.2% of spots and protons 97% of the spots are within ±2.5% (green region), which contain more than 99% of the delivered protons. Overdose (red region) and underdose (orange region) occurs in less than 1 and 0.2% of the spots respectively.

Alcuni risultati preliminari sulla misura di posizione Standard deviation of horizontal (white) and vertical (red) measured positions in 23 consecutive fractions only spots with > 1000 counts are considered

Le fasi CNAO dal 2002 Fase 0: Organizzazione Years: 2002-2004 Fase 1: Costruzione Years: 2005-2009 Fase 3: Sperimentazione Years: 2010-2012 Approvata dal Ministero della Salute e Regione Lombardia OBIETTIVO: Caratterizzazione Dosimetrica Caratterizzazione radiobiologica Trattamento primi pazienti Courtesy of S. Rossi- CNAO

Primavera Estate 2011 a CNAO Commissioning sottosistemi: Timing, Sistema di Controllo, Dose Delivery, Sistemi di interlock Macchina e Pazienti, Procedure di accesso, Interfacce Hardware e Software, Installazione e verifiche dell Oncological Information System (Elekta USA) Commissioning Treatment Planning System

Primavera Estate 2011 a CNAO Commissioning sottosistemi: debug, test, verifiche, controlli,..giorni e notti in sala controllo..problemi. SOLUZIONI

Il 2011 al CNAO Aprile 2011 22 Settembre 2011 Primo campo su paziente Giuseppe Garibaldi dipinto dal fascio di CNAO su una pellicola radiografica

Courtesy of S. Rossi- CNAO Irraggiamento linee cellulari con Protoni

RBE = 1.1 Courtesy of S. Rossi- CNAO

Courtesy of S. Rossi- CNAO Thermoplastic mask with byte and IR reflecting markers

Presente e futuro a CNAO CNAO attualmente ha concluso il trattamento di 14 pazienti e ne sta trattando altri 6 con protoni nella prima sala; dopo l estate inizierà a trattare in 2 sale; a fine anno inizieranno i trattamenti con ioni carbonio; A regime si vorrebbero trattare 2500 pazienti all anno e la maggior parte con ioni carbonio

Oggi da lunedì a venerdì a CNAO Acceleratore acceso 24 /24 h 7/7 g h 6-8 Misure di qualità del fascio h 8-13 Trattamento 6-7 pazienti h 14-6 + sab-dom Commissioning Carbonio e altre sale- Calibrazioni- Misure-Verifiche sottosistemi ~90 dipendenti oggi

Futuro: strategia CNAO per la compensazione del movimento organi Target Politecnico di Milano OTS software Magneti di scansione Markers esterni Custom protocol Stop del fascio con il chopper ΔZ troppo grande DD system Magnet System Cntrl ΔX,ΔY,ΔZ Custom protocol INFN Torino, Progetto Europeo ULICE Organ Motion Compensator Interfaccia OTS - Magneti

RICERCA A CNAO Experimental Room 2013 Linea dedicata alla ricerca in fisica e radiobiologia Courtesy of S. Rossi- CNAO

Med-Austron (Centro di Adroterapia Austriaco) 3 ion sources for phase 1 (one additional source possible) Pre-accelerator RFQ & IH Linac Main accelerator synchrotron (77 m circ.) CNAO/CERN/PIMMS design Extraction line Irradiation rooms: research: horizontal, medical: horizontal & vertical, horizontal, proton-gantry

GIUGNO 2012 Med-Austron ha acquistato il Dose Delivery CNAO Monitor + Software Ditta di software italiana che si sta occupando della certificazione del Software

2 spin off per l Adrioterapia (dal gruppo TERA dell UniTO e INFN TO) Anno costituzione 2009

Grazie per l attenzione http://www.cnao.it/ http://p-therapie.web.psi.ch/e/index.html http://ptcog.web.psi.ch/ http://www.youtube.com/watch?v=ppmgee6oew4 http://www.youtube.com/watch?v=gfabu3fwrtq&feature= related

Risultati clinici (Protoni)