Acceleratori e salute: il progetto di protonterapia TOP-IMPLART Il primo acceleratore di particelle in Italia installato nel 1939 presso l’allora Istituto di Sanità Pubblica, grazie alla stretta sinergia tra «Laboratorio Fisico e gruppo universitario di E. Fermi. L’acceleratore venne utilizzato per applicazioni in ambito medico e per esperimenti di fisica nucleare Acceleratori di Particelle Elettroni e protoni sono tra le particelle più utilizzate negli acceleratori; sono prodotti dalla ionizzazione degli atomi di idrogeno Esse vengono accelerate in gruppi (fasci) da forze elettriche e magnetiche, fino all’energia desiderata; i fasci di particelle sono dei trasportatori di energia Nel 1993, l’ISS avvia il progetto TOP (Sviluppo dell’uso di protoni in terapia oncologica); grazie al know-how presente in ENEA si definisce e progetta il primo acceleratore lineare di protoni dedicato alla terapia dei tumori; viene realizzato l’iniettore, primo elemento dell’acceleratore, ora utilizzato in TOP-IMPLART (da Cincinnati Children’s) Protoni e Tumori ! I fasci di protoni sono programmati per «colpire» selettivamente la regione tumorale, preservando i tessuti sani e riducendo il rischio, ad esempio, di tumori secondari, molto rilevante nei trattamenti pediatrici Perché un acceleratore lineare ? Compatto e modulare - spazi clinici ridotti e suo utilizzo sin dalle prima fasi di costruzione Ridotte emissioni secondarie - maggiore sicurezza intrinseca «Aggancia» il bersaglio - grazie ai brevissimi e frequenti impulsi si possono seguire, in modo ottimale, i movimenti del tumore ed evitare di «mancare il colpo» TOP è oggi TOP-IMPLART (Intensity Modulated Proton Linear Accelerator for RadioTherapy), progetto finanziato da Regione Lazio, condotto da ENEA in collaborazione con ISS ed IFO-Regina Elena Le nostre attività in TOP-IMPLART Ricerca e sviluppo di sistemi e metodologie che garantiscano la massima efficacia terapeutica del fascio TOP-IMPLART, attraverso: accurata caratterizzazione radiobiologica e fisica del fascio, monitoraggio continuo nel rilascio al paziente studio dei processi fisici e biologici coinvolti 7 MeV (iniettore) 147 MeV 60 MeV 237 MeV Tumori Testa Collo Radiobiologia “alte” energie “basse” energie 35 MeV profondi Schema del sistema TOP-IMPLART Iniettore TOP 90° magnet Prototipo Monitor del Fascio Fascio di protoni Profili di intensità del fascio TOP-IMPLART e suo progredire temporale Linea verticale per studi di radiobiologia Prime sezioni acceleranti di TOP-IMPLART Caratterizzazione Radiobiologica del fascio (attraverso valutazione letalità cellulare) Caratterizzazione dosimetrica del fascio curva di sopravvivenza ottenuta mediante il test di clonogenicità Utilizzo di sistemi consolidati e avanzati (alanina, silici, diamante, GAF). Si effettuano misure di: Riproducibilità Stabilità Omogeneità Porta campioni fondo di mylar (52 µm di spessore) protoni monostrato cellulare Fascio di protoni da 5 MeV (LET incidente = 7.7 keV/μm) Linea cellulare: Fibroblasti polmonari di Hamster cineseV79 riferimento in esperimenti di radiobiologia presso facility di adroterapia Sviluppo sistema di monitor del rilascio di energia del fascio di protoni al paziente Contributi di: P. Anello, E. Cisbani, S. Colilli, C. De Angelis, G. De Angelis, S. Della Monaca, V. Dini, G. Esposito, F. Ghio, F. Giuliani, M. Lucentini, C. Notaro, C. Placido, F. Santavenere, A. Spurio, A. Tabocchini, ed i colleghi ENEA/Frascati, ENEA/Casaccia e IFO-Regina Elena Approfondimenti: The TOP-IMPLART Project, EPJ Plus, 2011, 126 Progetto TOP, Rapporto ISTISAN 04/40, http://www.iss.it/binary/publ/publi/0440.1113999526.pdf Particle Therapy Co-Operative Group https://www.ptcog.ch/