Frascati - 22 ottobre 2003 - SB 1 ACCELERATORI E RIVELATORI ACCELERATORI E RIVELATORI PER L’ADROTERAPIA PER L’ADROTERAPIA Saverio Braccini Saverio Braccini e e Ugo Amaldi Ugo Amaldi TERA TERA Fondazione Fondazione per per Adroterapia Adroterapia Oncologica Oncologica
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Acceleratori e Rivelatori per l'Adroterapia · 2003. 10. 31. · Houston (TX) (2004) protons (≤235 MeV) from cyclotron 3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental. Midwest Proton
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ACCELERATORI E RIVELATORIACCELERATORI E RIVELATORIPER L’ADROTERAPIAPER L’ADROTERAPIA
Saverio BracciniSaverio Braccini e e Ugo AmaldiUgo AmaldiTERATERA
FondazioneFondazione per per AdroterapiaAdroterapia OncologicaOncologica
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gluon
“ Hadrons…“ Hadrons…
…we know! ”…we know! ”
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L3 a LEP: L3 a LEP: Misura di dEMisura di dE//dxdx
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HADRON… therapyHADRON… therapy
4500 MeV CARBON
PSI – Villigen (CH)
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CoComparisonmparison:: X (IMRT) X (IMRT) vsvs protonprotonss
eyes
abdomen
brain
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RBE degli ioni CarbonioRBE degli ioni Carbonio
In In unauna cellulacellula unouno ioneione carboniocarbonio lascia lascia
23 23 voltevolte piupiu’ ’ energiaenergia didi un un protoneprotone
La ‘’La ‘’qualitàqualità” ” delladella deposizionedeposizione didi energiaenergiae’ e’ diversa diversa e e quindiquindi gligli effettieffetti direttidirettisulsul DNA DNA sonosono maggiorimaggiori didi quelliquelli indiretti indiretti
protons cyclotron or synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (≤ 430 MeV/u) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
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AdroterapiaAdroterapia nelnel mondomondo
CentriCentri ““ospedalieriospedalieri” ” didi protonterapiaprotonterapia profondaprofonda in in costruzionecostruzione
tretre in USAin USA
due in due in CinaCina
unouno in in CoreaCorea
unouno in in GermaniaGermania
unouno in in SvizzeraSvizzera
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Progetti europei per la terapia con ioni carbonioProgetti europei per la terapia con ioni carbonio
GSI GSI –– DarmstadtDarmstadtProgetto pilota con ioni carbonio Progetto pilota con ioni carbonio 200 pazienti trattati200 pazienti trattati
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HICAT HICAT -- HeidelbergHeidelberg
Finanziati: 72,5 Finanziati: 72,5 MeuroMeuro
Pronto nel 2006Pronto nel 2006
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In Italia CNA = Centro In Italia CNA = Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
La La FondazioneFondazione TERA lo ha TERA lo ha promossopromosso e e progettatoprogettato; ; nelnel 2000 ha 2000 ha ottenutoottenuto l’approvazionel’approvazione del del GovernoGoverno e 20,6 e 20,6 MEuroMEuro
La La FondazioneFondazione CNAO (CNAO (PresidentePresidente: E. : E. BorloniBorloni), ), creatacreata nelnel 2001, 2001, ha ha ottenutoottenuto ulterioriulteriori finanziamentifinanziamenti e ha in e ha in corsocorso la la garagara per per l’edilizial’edilizia a a Pavia Pavia
Il 26 Il 26 settembresettembre TERA ha TERA ha passatopassato allaalla CNAO i CNAO i disegnidisegni e le e le specifichespecifiche definitive definitive dell’altadell’alta tecnologia tecnologia
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Il Centro Il Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia (CNA)(CNA)
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CNA = Centro Nazionale di CNA = Centro Nazionale di AdroterapiaAdroterapia per p e per p e 1212CC
FaseFase 11
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Entrata principale ed edificio del sincrotroneEntrata principale ed edificio del sincrotroneSTUDIO CALVI s.r.l. Ingegneria e Architettura, Aprile 2003STUDIO CALVI s.r.l. Ingegneria e Architettura, Aprile 2003
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Magneti Magneti
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Cavità a radiofrequenzaCavità a radiofrequenza
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TabellaTabella deidei tempitempi
Progetto definitivo: Progetto definitivo: aagostogosto 2002 2002 –– ssettembreettembre 20032003
Consegnato alla CNAO il 26 setttembre 2003Consegnato alla CNAO il 26 setttembre 2003
22 22 oottobrettobre 20032003: chiusura della gara di appalto europea : chiusura della gara di appalto europea bandita dalla CNAO per il progetto definitivo degli edifici bandita dalla CNAO per il progetto definitivo degli edifici
e la direzione lavorie la direzione lavori
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Funzionamento del CNAOFunzionamento del CNAODayDay--hospitalhospital
80% trattamenti con ioni e 20% con protoni 80% trattamenti con ioni e 20% con protoni –– tempi liberi per ricerca e tempi liberi per ricerca e svilupposviluppo
Durata seduta: ca. 20Durata seduta: ca. 20--30 minuti di cui 230 minuti di cui 2--3 minuti per l’irraggiamento3 minuti per l’irraggiamento
Anno di funzionamento 1 2 3 Turni di lavoro per i trattamenti 1 2 2
regimeOre giornaliere di funzionamento 7 13 13 Giorni di funzionamento / settimana 5 5 5 Settimane equivalenti / anno 44 44 44 Giorni equivalenti / anno 220 220 220 Pazienti che si trattano / anno 850 2200 3400 Numero sedute effettuate all’anno 4835 12160 18738
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FaseFase 22
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CCentroentro didi AAdrodroTTerapiaerapia ee AApplicazionipplicazioni NNucleariucleari AAvanzatevanzate
LNSLNS--INFN, University of INFN, University of CataniaCatania and Palermo, IST Messinaand Palermo, IST Messina
Treatments of ocular melanoma with proton beams: Treatments of ocular melanoma with proton beams: first time in Italy !first time in Italy !
[www.lns.infn.it]
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PASSIVE SCANNINGPASSIVE SCANNING
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ACTIVE SCANNINGACTIVE SCANNING
fast slow
horizontalscanning
verticalscanning
patient
energy variation from the synchrotron
tumour volume
beam direction
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PRASSIPRASSI : un progetto della fondazione TERA: un progetto della fondazione TERA
SLIMcon CERN (Ginevra)
+ Ispra (JRC) (per test su fascio)
MASAcon Università e
INFN di Genova
MATRIXcon Università e
INFN di Torino
INTEGRAZIONE
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SLIM SLIM ((SemSem for Low Interception Monitoringfor Low Interception Monitoring))
collection of secondary electronscollection of secondary electrons(SE)(SE) emitted by 0.emitted by 0.11 –– 0.4 0.4 µµm m aluminumaluminum ((AlAl--AlAl22OO33--Al) Al) foilsfoils
SVANTAGGI: Necessità di raffreddare SVANTAGGI: Necessità di raffreddare il magnete a il magnete a ––270 gradi circa270 gradi circa
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PROGETTO MASAPROGETTO MASA
Due linee di sviluppoDue linee di sviluppo•• Studio Studio didi fattibilitàfattibilità didi un un dipolodipolo curvocurvo superconduttore superconduttore •• Studio Studio didi un un apparatoapparato criogenicocriogenico dedicatodedicato
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PRIMO PROTOTIPOPRIMO PROTOTIPO
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MATRIXMATRIX
CamereCamere a a ionizzazioneionizzazione a pixela pixel
•• kaptonkapton (< 15 (< 15 µµmm ) + Cu () + Cu (< 25 < 25 µµmm))
INTEGRAZIONE INTEGRAZIONE -- TPSTPSPercorso di un trattamento adroterapico
localizzazionedel Tumore
posizionamentodel paziente
‘Quality assurance’& Verifica
ImagingImaging
Calcolo del piano ditrattamento
Trattamento
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AtlanteAtlanteAtlante
Creare un atlante per la comparazione di Creare un atlante per la comparazione di differenti piani di trattamento utilizzando:differenti piani di trattamento utilizzando: