Acceleratore compatto di protoni

La protonterapia (PT) presenta differenze minime, dal punto di vista radiobiologico, rispetto alle radiazioni ionizzanti normalmente usate in radioterapia (fasci di raggi X di alta energia ed elettroni, prodotti da acceleratori lineari), ma è molto interessante, in prospettiva, sia per le peculiarità spaziali di deposizione della dose radioterapica, sia per le caratteristiche di “compattezza” dei sistemi di progettazione più recente, attualmente disponibili sul mercato con costi relativamente contenuti. I fasci di protoni, infatti, presentano una eccezionale capacità di selezione del volume dove si concentra la dose rilasciata.

Le conseguenze cliniche generali sono evidenti:

  • minor irradiazione di tessuto sano: si ha un risparmio valutato dal 60% all’80% di tessuto sano risparmiato.
  • riduzione della dose integrale rispetto all’irradiazione con fotoni (si calcola un fattore compreso fra 2 e 3), con la riduzione del 59% di tumori secondari.
  • migliore conformazione della distribuzione di dose al volume bersaglio usando un numero inferiore di fasci.
  • migliore omogeneità di dose al volume bersaglio.
  • meno dose agli organi a rischio (OAR).
  • utilizzo preferenziale nell’irraggiamento di tumori posti di fronte a organi nobili (cervello, midollo spinale)

Tutto questo si traduce in:

  • un miglioramento del rapporto terapeutico e quindi possibilità di dose escalation con aumentata probabilità di cura oppure lo stesso effetto terapeutico con minor tossicità
  • miglior controllo locale con aumentata sopravvivenza.

Si sottolinea che, questi benefici della adroterapia in genere e della protonterapia in particolare, non hanno necessità di essere sperimentati perché derivano dalla pratica di più di 100 anni di radioterapia: il risparmio di tessuto sano è un indiscutibile vantaggio.

In riferimenti alla “compattezza” sopra citata, i Sistemi Compatti per Protonterapia sono costituiti da un Ciclotrone, di dimensioni ridotte, e un Gantry, installato in una sala di trattamento simile a quella di un acceleratore lineare.

Nell’ambito dei sistemi compatti per protoni appare particolarmente interessante il sistema Proteus One della IBA, progettato appositamente per eliminare due grossi ostacoli alla diffusione della protonterapia: dimensioni e costi.

IBA mod. ProteusONE

Il sistema ProteusONE ha le seguenti caratteristiche di base:

  • è un nuovo sistema mono – sala, commercializzato a partire dal 31 ottobre 2010, che è frutto della ventennale esperienza della IBA con i protoni,
  • consente di minimizzare lo spazio richiesto: l’intero edificio, comprendente le schermature ha dimensioni esterne di 12,8 x 20,4 x 9,6 h m pari a quelle di un campo da tennis; le dimensioni della sala di trattamento corrispondono a un terzo delle normali sale di trattamento dei sistemi seriali a protoni (che vengono ad occupare lo spazio di un campo di calcio) e al doppio di una normale sala di trattamento di un acceleratore lineare; il sincro-ciclotrone pur non essendo superconduttivo è il più piccolo esistente in commercio con 3,75 m. di diametro; la traiettoria del fascio protonico fra il ciclotrone e fra la sala di trattamento è ridotta; il gantry è più compatto e non intralcia l’accesso al paziente, la zona comandi ha dimensioni ridotte perché controlla una sola sala di trattamento.
  • il sistema è dotato di un sincro-ciclotrone di energia massima di 230 MeV, nel quale si varia la frequenza, quando la massa assume un maggior peso relativistico.
  • il gantry, ha una possibilità di rotazione di 220°, ha la più grande SAD (Skin axis distance) rispetto agli altri gantry in commercio. E’ concepito come un “open gantry” , che consente un ampio accesso dell’operatore al paziente.
  • offre il metodo di erogazione dei fasci di protoni tramite la tecnica di scansione dinamica 3D Pencil Beam ed è dotato di un avanzato sistema per il controllo dell’irradiazione. Questo garantisce una migliore efficienza nella distribuzione di dose, nella sua omogeneità e conformalità rispetto al volume bersaglio.
  • unitamente al pencil beam scanning (PBS), il sistema è dotato di una sofisticata tecnica IMPT (Intensity Modulated Proton Therapy) in modo che si può controllare, con precisione submillimetrica, la posizione del punto di assorbimento della dose e l’intensità di dose sul piano XY perpendicolare alla direzione del fascio. In questo modo si raggiunge una elevata conformalità e omogeneità anche nelle forme di neoplasie più complicate nello spazio.
  • prevede un tavolo isocentrico, di tipo robotico, inclinabile, a 6 gradi di libertà, che consente tutte le angolazioni di irradiazione nell’angolo solido di 220°, anche con fasci non complanari.
  • offre la funzionalità integrata di imaging Cone Beam CT (CBCT) di tipo isocentrico e 2,5 D imaging (per la registrazione e per la fluoroscopia) mediante due tubi radiogeni e rivelatori contrapposti (IGPT – Image Guided Proton Therapy).
  • consente di abbreviare i tempi d’installazione associati alla costruzione.
  • permette un facile uso di una tecnica sofisticata
  • consente di ridurre in misura significativa i costi della protonterapia.
  • un secondo Proteus One può essere aggiunto successivamente nel caso aumentasse la domanda dei pazienti in modo da avere una maggior flessibilità di gestione del reparto e un miglior aggiornamento tecnologico

Il primo Proteus®ONE al mondo è installato presso il Willis-Knighton Center (Shreveport, LA) ed è diventato clinico nel 2014. In Europa il primo Proteus One è installato a Nizza nel centro Antoine-Lacassagne Cancer Center (CAL), famoso perché detiene attualmente un sistema di protonterapia per l’occhio che funziona dal 1991.

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