Fisica Medica 7 – Terapia con Adronirenzo.campanella//appunti/FisMed-7-AdroTher.pdf · PERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005 La Fisica in Medicina - R. Campanella Adroterapia

Corso di laurea in FisicaA.A. 2007-2008

Fisica Medica

7 – Terapia con Adroni

La Fisica in Medicina - R. CampanellaPERUGIA SCIENCE FEST - 9 settembre 2005

AdroterapiaAdroterapia (terapia con (terapia con adroniadroni))

1. Protoni

2. Ioni carbonio

3. BNCT (Boron Neutron Capture Therapy)


AdroterapiaAdroterapia (terapia con (terapia con adroniadroni))

I raggi X rilasciano soltanto parte dell'energia sul tumore.Coinvolgono anche i tessuti sani. La dose non può essere pertanto elevata. Per aumentarla, si usano molti fasci di raggi X incrociati.

Un fascio di adroni carico rilascia la maggior parte della sua energia distruttiva (in rosso) sul bersaglio.La dose al tumore può essere quindi molto elevata.I tessuti sani vengono risparmiati.

Indicata per:•tumori localizzati nella base cranica•sul fondo dell'occhio •lungo la colonna vertebrale.Più recentemente:i tumori pediatrici, sistema nervoso centrale, prostata, fegato, apparato gastroenterico, polmone.


Il picco di Il picco di BraggBragg

I protoni rilasciano il massimo della dose a fine percorso (picco di Bragg)

Selettività = meno danni ai tessuti sani circostanti rispetto ai raggi X.

Uno ione carbonio rilascia, in ogni cellula traversata, un’energia circa 24 volte maggiore rispetto al protone.


Terapia con protoniTerapia con protoni

Protonterapia: "ciclotroni" di 3-4 metri di diametro; 200 MeV


Terapia con protoniTerapia con protoni

oppure "sincrotroni" di 6-8 metri di diametro


Terapia con ioni carbonioTerapia con ioni carbonio

Si impiegano "sincrotroni" di 20-25 metri; 4700 MeV


AdroterapiaAdroterapia: dove?: dove?

Tutti i centri di adroterapia fanno parte del Particle Therapy Co-Operation Group (PTCOG). (http://ptcog.web.psi.ch)

In Italia dal 2001 i Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN(Progetto CÁTANA) hanno messo in funzione un fascio di protonida 62 MeV con cui sono trattati melanomi oculari e altri tumoripoco profondi. (http://www.lns.infn.it/catanaweb/catana)

E’ in sviluppo il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica(CNAO) per la terapia di tumori profondi con protoni e ionicarbonio. (http://www.tera.it)


BNCTBNCTTerapia del cancro per Cattura Terapia del cancro per Cattura NeutronicaNeutronica del Borodel Boro

E’ una terapia bimodale:1. Composti contenenti 10B vengono iniettati nel paziente e

assorbiti selettivamente dal tumore,.2. Il tumore viene irraggiato con neutroni termici o epitermici.

Un atomo di 10B “cattura” un neutrone e avviene la reazione:

94%: 10B + n → 4He + 7Li + 2.79 MeV



10B + 1n → 4He + 7Li + γ

=2.31MeV

~ 5 µm

~ 9 µm




Perché usare la BNCT?Perché usare la BNCT?

Tumori letali, non operabili e radioresistenti:

• Tumori cerebrali:

Glioblastoma multiforme (GBM)

Astrocitoma gr. IV

• Alcuni tipi di melanoma

• Metastasi diffuse e localizzate in un solo organo(es.: tumore primario al colon può dare recidiva metastatica

al solo fegato)


La BNCT in ItaliaLa BNCT in Italia

PISAFIRENZEPERUGIAROMA 1 – ROMA 2 - ISS ENEA - BOLOGNAMILANOENEA – CASACCIA(tumori cerebrali: GBM)

TORINO(?)

INFN – LEGNARO(melanoma)

PAVIA: UniPV -H. S.Matteo – INFN(organi espiantati)

unità di ricerca

centri di trattamento(in fase di realizzazione)

esperimento realizzato


PAVIA: PAVIA: TAOrMINA (T. Pinelli - A. Zonta)

da: http://wwwps.lnf.infn.it/notiziario/not10/tecnologie.html

1-2: il fegato viene espiantato

3-5: irraggiamento

6: reimpianto

19 dicembre 2001

1-6: 21h!


PAVIAPAVIA

Pavia, Lena (Triga Mark Reactor) Culla per l’irraggiamento


ENEA: ENEA: C.R.C.R. Casaccia (Bracciano)Casaccia (Bracciano)





ScopoScopo delladella ricercaricerca

Sviluppare tecniche tomografiche per studiare:

• la biodistribuzione di composti contenenti 10B

• la loro farmacocinetica

ProblemiProblemi

• 10B non è un emettitore naturale

Dal punto di vista NMR:• Bassa concentrazione• Forte momento di quadrupolo (linea molto

larga)• Tempo di rilassamento spin-spin T2 molto corto


Imaging Imaging IndirettoIndiretto del BSHdel BSH

B-H

H2O

Gande numero di atomi di 1H delle molecole di acqua libera.Ratio: #HF.W./#HB ≈105-106

6/21/2008

The physical basis: The physical basis: Spin Echo amplitude modulationSpin Echo amplitude modulation

Segnale generato da tutti i protoni

Segnale generato solo daprotoni non accoppiati al 10B

La differenza è proporzionale al numero di protoni accoppiati al 10B, e pertanto alla concentrazione del

10B stesso

(B) NMR double resonance of BSHPR, 100 projectionsTR=180 msnS=400 τ =1.05 ms∆ν =449.5 Hz no slice selectionTtot = 120 min

(A) T1 imageTR=1.1snS=2∆rslice = 2 mmG = 25 mT/mFOV = 5 cm

(C) Superposition of (A) and (B)

BSH concentrates in the tumour

Image of a rat brain with a C6 tumour inducedBrain excised 90 minutes after BSH injection

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