TELECOBALTOTERAPIA TELECESIOTERAPIA UNIVERSITA’ G. D’ANNUNZIO DIPARTIMENTO DI SCIENZE CLINICHE E DELLE BIOIMMAGINI Scuola di Specializzazione in Radioterapia TELECOBALTOTERAPIA TELECESIOTERAPIA

TELECOBALTO Radioterapia che sfrutta le radiazioni gamma emesse da una sorgente di 60CO La sorgente è racchiusa in uno schermo protettivo in posizione di non funzionamento della macchina mentre viene spostata verso l'esterno in posizione di lavoro. Le radiazioni gamma vengono indirizzate, dopo l’apertura di un’otturatore, verso il bersaglio mediante dei collimatori.

CENNI STORICI La cobalto terapia si è sviluppata dopo la II Guerra Mondiale con la maggiore disponibilità di isotopi radioattivi. La sorgente poteva essere a contatto con il corpo del paziente da irradiare. Questa soluzione fu però ben presto abbandonata per una soluzione a distanza (teleterapia) anche in virtù della diminuzione delle dimensioni della sorgente radioattiva.

CENNI STORICI Successivamente (1951) entrò in servizio la prima unità di telecobaltoterapia dove la macchina contenente la sorgente radioattiva era a distanza dal paziente (teleterapia). Questo permetteva una più maneggevole irradiazione del paziente anche in sedi con superficie irregolare.

CARATTERISTICHE FISICHE DEL 60CO Il 60CO è un isotopo emettitore gamma che viene prodotto mediante reattore nucleare; Presenta 2 picchi energetici di 1.17 MeV e 1.33 MeV (vedi fig. successiva) quindi nel campo delle alte energie; Ha una emivita di 5.26 anni; Può essere racchiusa in sorgenti molto piccole con elevata attività (diam. di circa 3 cm e con attività anche di 555 TBq o15000 Cu).

ELEMENTI COSTITUTIVI DI UNA UNITA’ DI TCT Sorgente radiante Involucro protettivo Otturatore Diaframma Stativo Letto per terapia

Sorgente radiante E’ costituita di piccoli dischi o cilindri di 60CO (prodotto mediante irraggiamento neutronico in un reattore nucleare) inseriti in un contenitore di acciaio inox. Questo può essere posto su una slitta mobile oppure in fissa a seconda delle caratteristiche costruttive della macchina.

Involucro protettivo Poiché le radiazioni delle sorgenti ionizzanti sono emesse in tutte le direzioni, per consentirne l’uso è necessaria la sistemazione di un involucro protettivo che ne consenta la emissione solo in una direzione, sotto forma di fascio conico. L’apertura praticata nell’involucro protettivo per la fuoriuscita delle radiazione deve essere a piacere riducibile  per irradiare campi più piccoli o completamente mascherata  per effettuare il centraggio del paziente evitando irradiazioni inutili per lo stesso paziente e per il personale. Al primo scopo provvede il diaframma al secondo otturatore

Otturatore L'otturatore ha il compito di permettere l’emissione delle radiazioni secondo le dimensioni massime del fascio ed arrestarla alla fine dell’irradiazione. Può interrompere l’emissione delle radiazioni: allontanando la sorgente radiante dalla finestra d’uscita (sorgente mobile) provvedendo all’apertura ed alla chiusura della finestra (sorgenti fisse)

Sorgenti fisse L’otturatore provvede all’apertura ed alla chiusura della finestra, sia mediante la rotazione di una sfera dotata di orifizio conico sia mediante lo scorrimento di una barra

Sorgenti mobili La sorgente viene fissata sulla superficie di un cilindro che ruota sul proprio asse oppure su una sbarra che scorre su guida all’interno dell’involucro di protezione

Schema della testata (Theratron) Contenitore di Uranio impoverito Posizione della sorgente in attività Schermatura in piombo

Diaframma Serve a delimitare il fascio radiante alle desiderate dimensioni del campo. Adempie a due funzioni principali: permettere una netta delimitazione del campo da irradiare mantenere bassa l’intensità di dose oltre i margini del campo (penombra) Deve consentire una rapida variazione della grandezza del campo senza eccessivo dispendio di energia

Diaframma (2) deve ridurre l’intensità di dose al di fuori del campo di irradiazione (a meno del 3%) penombra in genere è construito con tungsteno che è un materiale che influisce minimamente sulle caratteristiche fisiche della radiazione

SIEMENS Gammatron Esempio di diaframma e limitatore esterno dell’apparecchio TCT Siemens Gammatron (in dotazione fino al 1998 all’Unità Operativa di radioterapia di Chieti)

Penombra La nitidezza della limitazione del campo dipende: dimensione della sorgente radiante distanza dalla superficie cutanea forma e materiale del diaframma tutti questi fattori determinano ai margini del campo una zona di penombra, che è particolarmente indesiderata nei campi piccoli e nella irradiazione di movimento.

Penombra (2) Come si vede la zona di penombra viene principalmente determinata dalle dimensioni della sorgente

Stativo La testa radiante con gli accessori ora descritti, è montata su uno stativo, che ne permette i movimenti rendendo possibile l’irradiazione di focolai a varia localizzazione. Questi possono essere a seconda dei tipi di irradiazione: ad incidenza fissa (obsoleti e non più adoperati) per irradiazione ad incidenza mobile (irradiazione pendolare e convergente)

Letto per terapia Deve essere comodo da permettere al paz. di rimanere immobile durante il trattamento Consentire spostamenti anche minimi in più piani dello spazio per una rapida e precisa centratura Deve essere costruito in un materiale che permetta il passaggio della radiazione senza perdita energetica

Lettino dell’apparecchio Siemens Gammatron

Moderna unità di TCT testata Una moderna unità di TCT è praticamente identica ad un LINAC e permette l'effettuazione degli stessi trattamenti almeno dal punto di vista geometrico. Alcune sono anche dotate di controlli computerizzati. gantry lettino

Controlli e comandi I primi apparecchi di TCT avevano controlli meccanici od elettromeccanici per l’apertura e chiusura del diaframma, dell’otturatore e del movimento della sorgente. Attualmente le unità ancora in produzione dispongono anche di controlli elettronici computerizzati per l’esposizione, l'apertura e chiusura del diaframma e sistemi di sicurezza.

Comandi computerizzati di una unità TCT attuale (Theratron) Quadro comandi Quadro di comando del Gammatron (Siemens)

VANTAGGI DELLA TCT Apparecchio più semplice rispetto ad un Linac con minore necessità di manutenzione Energia costante dipendente solo dal tempo di dimezzamento della sorgente di 60CO (dose rate fisso e non dipendente da camere di ionizzazione) e quindi non necessità di effettuare dosimetrie frequenti Energia ottimale per target poco profondi come cute, testa e collo, mammella Migliori risultati con campi non molto grandi

SVANTAGGI DELLA TCT Energia fissa (dipendente dalla sorgente): solo 1.25 MV (media dei picchi energetici) solo fotoni Non adatta per campi grandi e “targets” profondi (pelvi) Presenza di penombra che non può essere eliminata del tutto Aumento del tempo di esposizione proporzionale al dimezzamento della sorgente (allungamento dei tempi di trattamento) produzione di rifiuti altamente tossici (sorgente eliminata)

Confronto tra TCT e LINAC Dose rate: 250 Gy/min. SAD 100 cm 350 Gy/min. SAD 80 cm Penombra presente Energia fissa: solo fotoni (gamma) 1.25 MeV Sostituzione della sorgente (ogni 4-5 anni circa) Dose rate: significativamente più alto delle unità di TCT Penombra quasi assente Energie variabili: fotoni (X) ed elettroni 4, 6, 10, 18, 25 MV due energie di fotoni e molteplici di elettroni sulla stessa macchina Manutenzione periodica

CESIOTERAPIA E’ stata usata in passato quando erano poco disponibili altre sorgenti (60CO) Il 137Cs è un sottoprodotto della reazione a catena dell’ 235U (reattore nucleare) Picco energetico di 0.66 MeV Tempo di dimezzamento: circa 30 anni Sorgente di dimensioni più grandi rispetto a quelle di cobalto (maggiore penombra) Attività della sorgente di 1500-2000 Cu Apparecchi simili alla TC.