Nuove competenze per il Fisico Specialista nel campo della Radioterapia di precisione ? GM Cattaneo - IRCCSU San Raffaele - Milano Italy

Sviluppo della presentazione Esperto in Fisica Medica: ruolo, funzione, formazione La Professione in Radioterapia: oggi e … domani Formazione: considerazioni per il futuro.

Documentazione EFOMP: Fisico Specialista: ?? Chi è ?? Documentazione EFOMP:

Il Titolo nel mondo A livello Europeo … In nessun Paese europeo, né in nessuno stato americano, è possibile oggi la professione del Medical Physicist con la sola laurea in Fisica. Il percorso formativo prevede sempre un periodo successivo tra i 2 ed i 5 anni di completamento teorico e formazione pratica A livello Europeo … Verso “Medical Physics Expert / Specialist”

Una formazione in .. evoluzione

Una formazione in .. evoluzione

La professione del FS in Radioterapia (tradizione: backbone) Definizione/esecuzione protocolli di assicurazione della qualità Caratterizzazione sistemi per piani di trattamento radioterapici ( … essenzialmente per campi uniformi) Definizione / ottimizzazione piani di cura RT (essenzialmente in modalità conformazionale) Training / addestramento di varie figure professionali Ricerca (a partire da una “routine” avanzata ….) Un patrimonio che cresce ...

Le “novità” per la Radioterapia “Imaging” NON solo anatomico, NON solo statico Sistemi computerizzato per l’ottimizzazione inversa dei piani di cura RT Sofisticati (e costosi) sistemi di “dose delivery” (IMRT) Verifiche volumetriche anatomia paziente prima/durante il trattamento (IGRT) Una sfida all'ecletticità del FS ....

Dose delivery and verification (una complessità da capire)

Acceleratori-IMRT & KV/KV Cone Beam CT Modulazione tramite sistemi multilamellari “On board” KV/MV sistemi di imagini

sembra facile Ma … -5cm -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5cm Leaf A Leaf B 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Leaf A Leaf B sembra facile Ma … -5cm -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5cm

Un acceleratore robot: il Cyber-Knife 6 MV LINAC Sistema dotato di 6 gradi di libertà Precisione del posizionamento elevata Il sistema acceleratore-braccio robotico è guidato da immagini radiologiche acquisite da due rivelatori al silicio amorfo e trasmesse in tempo reale al sistema permettendogli di correggere la posizione Utilizzo di reperi anatomici (“ossei”) o markers (“interni”) posizionati in prossimità della lesione Sistema addizionale per irradiazione sincronizzata con atto respiratorio (“Syncrony”)

Tomoterapia Irradiazione di tipo elicoidale Sistema IMRT dedicato Sistema integrato per “Image Guided”

il fisico e la tecnologia: distinguere l’essenziale dal superfluo Grossa pressione verso nuove tecnologie. La semplicità (intelligenza) puo’ essere vincente. Come esempio, un acceleratore convenzionale un semplice TPS basato su immagini CT un sistema “ad hoc” di immobilizzazione / riposizionamento “ [“BODY FRAME”]  La radiochirurgia stereotassica extracraniale Messa a punto da I. Lax (dal 1991) Diffusione crescente Facilmente esportabile semplice, poco costosa

Imaging (L’aiuto, sempre più importante)

Ruolo dell’imaging in radioterapia oncologica Corretta stadiazione e scelta strategia terapeutica ottimale Accurata delineazione dei volumi [ICRU 50-62] Valutazione dei margini [ICRU 50-62, BIR 2003] anasisi incertezze Individuazione parametri predittivi della risposta al trattamento RT Valutazione effetto trattamento radiante (controllo locale / funzionalità OAR dopo RT)

A proposito di incertezze …. 1st 2nd 3rd Movimento organi Ri-posizionamento Variabilità tra operatori

Verso BTV (“biological target volume”) ? Barret A Estro teaching course, 2002 Potenzialità imaging multimodale stato funzionale, metabolico, molecolare NMR (“Nuclear Magnetic Resonance”) funzionale NMR spettroscopica PET (“Positron Emission Tomography”) con traccianti sensibili biologia tumorale etc Componente ipossica Angiogenesi tumorale Ripopolazione durante il trattamento

- Piano di trattamento più mirato -Valutazione efficacia trattamento MRI/MRSI - Piano di trattamento più mirato -Valutazione efficacia trattamento Prior to Therapy 3 months after Brachytherapy 12 months after Brachytherapy

PET/TC: definizione BTV atelectasia tumore

Imaging + Delivery Marcato risparmio dei tessuti sani IMRT Imaging + Delivery Marcato risparmio dei tessuti sani Dose omogenea nel volume bersaglio Aumento di dose nella regione metabolicamente attiva

Radio/biologia dei tessuti e dei tumori (La prospettiva)

Correlazione tra dati dosimetrici e complicanze radioindotte Un esempio di uno studio multi-disciplinare (Fisici, Radioterapisti) inter-istituzionale (5 istituti, 540 pazienti)

Complicanze tardive severe Complicanze tardive moderate n=0.23 D50=81.9 Gy Complicanze tardive severe n=0.06 D50=78.3 Gy

Riduzione della tossicità ad ampio spettro Potenza sessuale dopo RT: risparmio fasci nurovascolari, bulbo penino etc McLaughlin et al 2005

Riduzione della tossicità ad ampio spettro Risparmio orecchio interno / riduzione perdita uditiva Age depending (60 y, in the figure) Pan et al 2005

Imaging sempre piu’ orientato a …. Accurata localizzazione tumore Definizione etereogeneità biologica entro la massa tumorale Caratterizzazione della variabilità individuale nella risposta al trattamento Comprensone dei meccanismi di risposta dei vari tessuti

La professione del FS in Radioterapia (i nuovi compiti) Definizione strumenti analisi “quantitativa” delle immagini valutazione incertezze caratterizzzazione processi biologici Apporto stesura protocolli RT (frazionamenti non standard) Sviluppo ed ottimizzazione della modellistica radiobiologica per la previsione dell’effetto Analisi costo benefici della tecnologia

La formazione del FS in Radioterapia (i nuovi temi) accanto ai corsi di base ….. Imaging (“biologico / molecolare”) Metodi di analisi quantitativa, inferenza statistica etc Biologia del tumore Radiobiologia non un biologo, ma acquisizione di ….. “linguaggio comune” conoscenza di potenzialità limiti problematiche Una perdita di identità ?

La formazione del FS in Radioterapia (a supporto) accanto/parallelamente ai corsi di base, partecipazione a ….. Corsi associazioni italiane AIFM, etc Corsi associazione europee ESTRO, EFOM Stage presso istituzioni/centri qualificati europei in Europa, una sfida per la “consolidata” scuola di Milano, per il 35-mo …..

La formazione del FS in Radioterapia (in ambito Europeo) Programmi NON solo nazionali con altri centri / università in ambito di progetti EU a livello di Master Un esempio: EMPIRION “European Masters Programme In Radiation Sciences for Oncology”. Corso di 3 anni. 5 università coinvolte PHd, post-doc

“Last but not least ..” : Ringraziamenti Per le idee, discussioni, materiale etc: Riccardo Calandrino Giovanna Gagliardi Robert Jeraj