Acceleratori Medicali e PMI Laziali

LUIGI PICARDI – UTAPRAD ENEA Frascati

Novembre 2011

Sommario

• Brevi cenni storici• Dai piccoli acceleratori di elettroni per IORT agli

acceleratori per protoni in ENEA• Adroterapia e protonterapia• Il progetto TOP IMPLART• Conclusioni

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Il laboratorio acceleratori dell’ENEA a Frascati che oggi

è incluso nella Unità Tecnica Applicazione delle Radiazioni) (UTAPRAD) è una propaggine

del gruppo macchina dell’elettrosincrotrone di

Frascati degli anni ’60.-’70

Origini

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Dopo la chiusura del sincrotrone, nel 1974, le competenze di fisica degli acceleratori di particelle presenti nel CNEN (ora ENEA) furono messe a disposizione della innovazione in campo applicativo e, in particolare, medicale.

Lavorando sinergicamente con altri laboratori interni come quelli in Casaccia di Radiobiologia e di Metrologia delle radiazioni e con realtà esterne come ISS, INFN, IRCSS come l’IFO, ed Università,

Acceleratori di Elettroni

tali competenze furono trasferite alla Società HITESYS (ex Irvin Systems) di Aprilia. Ciò consentì la realizzazione del sistema per Radioterapia Intraoperatoria (IORT) NOVAC7 (prima macchina installata in un ospedale nel 1997)

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Acceleratori per Radioterapia IntraOperatoria (IORT)

Piu’ di 40 macchine, tra NOVAC7 e LIAC, sono operative in strutture ospedaliere.

Tali sistemi si stanno diffondendo anche sul mercato estero sia europeo che transoceanico. L’ENEA promuove ulteriori sviluppi.

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La ditta Hitesys su cui ENEA fece trasferimento di know-how negli anni ‘90 si è poi sciolta dando origine a due nuove societàLa NRT, erede diretta della Hitesys situata negli stessi locali ad Aprilia, continua a produrre il Novac 7 La SORDINA con sedi operative a Treviso e a Roma che produce il modello LIAC, il cui prototipo fu realizzato tramite il progetto IORT finanziato nel 2001-2003 dal MIUR

La IORT è una modalità di trattamento radioterapico che consiste nella somministrazione di una dose elevata (circa 1/3 di quella di una RT tradizionale) di radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto chirurgicamente tramite un fascio collimato di elettroni. Peculiarità: possibilità dell’impiego diretto in sala operatoria

•Unico altro competitor in campo interazione: Mobetron della società INTRAOP•Mercato in espansione – ottimi risultati riferiti annualmente alla Conf Internaz ISIORT•Target principali: TUMORI DELLA MAMMELLA, TUMORI DEL RETTO LOCALMENTE AVANZATI, TUMORI DELLO STOMACO ed altri

LINAC Realizzato presso la TSC di Fiumincino

LINAC Realizzato da NRT-Aprilia

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La società ADAM che, collabora anche con la NRT, ha commissionato ad ENEA uno studio per lo sviluppo di sistemi compatti in banda C (5712 MHz) finalizzati a diverse applicazioni tra cui la IORT. La banda C riduce pesi e dimensioni da metà a 1/3.

Ulteriori sviluppi in campo IORT

Cavità in Banda S

Cavità in Banda C

LINAC IORT12 in banda C Realizzato presso la TSC di Fiumincino

LINAC IORT12 in banda C Realizzato presso la TSC di Fiumincino

Adroterapia e Protonterapia•Adroterapia = radioterapia con protoni e ioni

•Protonterapia = radioterapia con protoni

•Vantaggio rispetto alle altre tecniche: Selettività spaziale che implica una terapia conformazionale

•Maggior Risparmio degli organi sani

Picco di Bragg

Assenza di irradiazione oltre una certa profondità

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DIFFERENZA TRA IMRT E IMPT

7 campi con IMRT 2 campi con IMPTConfronto tra IMRT eIMPT

Mutuando le tecniche radioterapiche più avanzate (IMRT) con fasci di fotoni, si possono ottenere con i protoni concentrazioni di dose ancora più conformi (IMPT).

Protonterapia a modulazione di intensità: IMPT

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Diffusione della PT nel mondo

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In rosso i Centri già operativi, in blu quelli operativi tra 2 anni

Diffusione della PT in Italia

… si può stimare come necessario un numero di 4 o 5 centri diprotonterapia distribuiti per bacini di utenza di circa dieci milioni di abitanti nelle diverse aree geografiche del nord, centro e sud dell’ Italia (AIRO – 2004)

Rapporto dell’AIRO del 2004: i tumori trattabili con PT sono 16000/annoCategoria A (tumori per cui la PT è elettiva):melanoma uveale e i tumori della base cranica e della colonna vertebrale (cordomi, sarcomi e meningiomi) Categoria B (tumori per cui la PT è vantaggiosa): prostata, polmone, fegato, esofago e distretto cervico-cefalico

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Ostacoli alla diffusione capillare della PT

GigantismoCosti di impiantoCosti di gestioneRitorno economico tardivo

Radioterapia Convenzionale

Adroterapia - CNAO

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Area di sviluppo di un impianto moderno di protonterapia

Riduzione diCosti di impiantoCosti di gestione

Ritorno economico rapido

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Sistemi commerciali per Protoni con Ciclotronicosto impianto 80-130 M€

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Sistemi per protoni e ioni con SincrotroniCosto impianto 100 – 200 M€

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ITALIA: Impianto CATANA (Catania) ed impianto CNA (Pavia)SO

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paziente

In 2008 the TOP-IMPLART (Intensity Modulated Proton Linear Accelerator for RadioTherapy) was setup in collaboration with con ISS e IFO, with the aim of building a protontherapy linac to be housed in the largest oncological hospital in Rome, IFO.

In 2010 it was approved the Funding of the project with a 11 M€ grant from Regione Lazio, Innovation Department

The TOP- IMPLART Project

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TOP-IMPLART Logo

TOP IMPLART Layout

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Fase 1, 150 MeV, Tumori superficiali e Testa-collo

Final Objective: A protonherapy centre based on a 230 MeV accelerator setup in two phases. Involved Institutes: ENEA (technical units: APRAD, BIORAD), ISS, IFO

Involved Companies : NRT, CECOM, ADAM, TSC, …

Fundings: First phase, 11 M€ got from Regione Lazio, Innovation Department, construction of the accelerator up to 150 MeV, in Frascati ENEA centre.

Total cost estimate 40-45 ML

FASE 2, 230 MeV, Tutti i tumori

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IMPLART-150 Accelerator

SVILUPPO DEI COMPONENTI

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modulo #1 SCDTL

Realizzato da TSC srl (Fiumicino) per Progetto SPARKLE

Realizzato da Busato e Satta (Fiumicino) per Progetto TOP

In realizzazione da CECOM-NRT per Progetto ISPAN (Regione Lazio)

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ISPAN Project 2009 – 2011 (Ongoing) 570 kEuro grant from Regione Lazio– FILAS Setup of a Radiobiology facility in Frascati with 2 beam outputs:A 17 MeV horizontal beam for small animal irradiation A 3-7 MeV vertical beam pointing upwards for cells irradiationLeaders: NRT and CECOM companiesCo- Leaders ENEA and ISS

The ISPAN Project

Final layout (at IFO Hospital, Rome)

One Room facility - LINAC

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In a Green field situation, the low beam losses (35% transmission) and the low average energy of the lost particles allow thinking of a locally shielded accelerator, with single output beam, able to scan the energy from max (180-200 MeV) to min (60 MeV) electronically

The heavy shielding would only be necessary for the treatment room. This arrangement seems to be the optimized setup for the lowest cost protontherapy plant

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Aim of TOP-IMPLART Project are

Conclusions

Setting up a proton therapy facility highly innovative and compact in the Rome area in collaboration with prestigious academic institutions with scientific and clinical expertise

Promote the development of a marketable product and transferring the know-how to Italian industries, similarly to what done in the field of IORT, in order to increase the Italian technological potential and in particular the Lazio one, in the field of 'High technology applied to the biomedical sector’