LUGLIO-AGOSTO 2014
AUTOMAZIONE OGGI 374
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AO
Life science
da tutta Italia e dall’estero. “Al momento abbiamo tre sale di
trattamento, l’obiettivo è di arrivare ad averne cinque. In due di
queste, gemelle, il fascio viene erogato orizzontalmente, e nella
terza, quella centrale, il fascio arriva sia in direzione orizzontale
sia verticale. Si sta anche studiando la possibile realizzazione di
un ‘gantry’, ossia una testata isocentrica che permetta al fascio
di ruotare attorno al paziente, per irraggiare il volume tumorale
dalla direzione migliore”.
A questo scopo, la Fondazione Cnao è stata promotrice di un
apposito programma di ricerca della Comunità Europea che ha
coinvolto numerosi centri e università europee.
Tecnica di precisione
Per irraggiare il tumore viene adottata la tecnica di ‘scansione
attiva’: il volume tumorale da irraggiare viene suddiviso in ‘fette’
(corrispondenti a differenti energie del fascio di particelle in-
cidenti) e il ‘pennello’ di particelle viene indirizzato nei singoli
punti della fetta mediante due magneti, proprio come faceva
il cannone elettronico nei vecchi televisori a tubo catodico. Si
ottiene in talemodo una definizione tridimensionale del tumore
molto precisa. Un‘ciclo’di trattamento si compone di più sedute
che possono variare da dieci fino a 35 a seconda della tipologia
del tumore stesso; il tempo di una seduta varia in base a diffe-
renti parametri, dai 20-25 minuti fino a 40-45 minuti. L’irraggia-
mento in sé dura pochi minuti, lamaggior parte del tempo della
seduta viene utilizzato per le operazioni di allineamento, posizio-
namento e verifica dell’immobilizzazione‘personalizzata’del pa-
ziente, necessarie per assicurare quella precisione richiesta dalla
terapia e soprattutto la riproducibilità di tale posizionamento a
ogni seduta: “Data la complessità e l’importanza di un corretto
posizionamento, ogni sala di trattamento ha una corrispon-
dente sala di pre-allineamento, dove il paziente viene preparato”
spiega Gerardi. Il paziente viene fatto sdraiare su un apposito
lettino in fibra di carbonio, semitrasparente alle radiazioni; qui
gli viene applicata una ‘maschera’ personalizzata in materiale
termoplastico, o vengono utilizzati cuscini sottovuoto in grado
di ‘marcare’ la forma per il corretto posizionamento e riprodu-
cibilità dello stesso. Viene effettuato un primo allineamento tra
il paziente, i punti di riferimento sulle maschere personalizzate
e il tavolo di trattamento. Paziente e piano in fibra di carbonio
vengono poi portati in sala trattamento utilizzando un apposito
carrello e il lettino viene agganciato a un braccio robotizzato
collegato al sistema di trattamento, che provvede a posizionare
il paziente sulla linea di fascio, in base al piano di trattamento
personalizzato precedentemente definito dai radioterapisti. Il
braccio robotico si muove su un cuscinetto d’aria su una super-
ficie in granito, materiale appositamente scelto per garantire
rigidità e precisione nei movimenti. Tale sistema ha sei gradi di
libertà, proprio per consentire un posizionamento nello spazio
preciso, ed è dotato di un sistema di sicurezza anti-collisione che
lo blocca immediatamente in caso di possibile contatto tra il pa-
ziente e qualsiasi struttura fissa. Un sistema esegue il controllo
di posizione tramite immagini radiografiche, mentre un altro
sistema di tracking ottico verifica in tempo reale l’immobilità
del paziente. “Tutti i punti devono corrispondere con quanto
rilevato durante gli esami PET, TAC o RM effettuati in fase di si-
mulazione. Tali procedure sono fondamentali poiché il tumore
potrebbe variare nel tempo in posizione o dimensioni”. Gli ap-
parati vengono movimentati tramite una console touchscreen
in locale, ma lo stesso sistema è gestibile da remoto, dalla sala
controllo posta accanto alla sala di trattamento, dove attraverso
telecamere e sistema audio interfonico è possibile anche mo-
nitorare costantemente le condizioni del paziente durante la
seduta. “Il personale controlla su appositi monitor in tempo
reale in quale esatta posizione viene erogato il fascio di adroni
e come sta procedendo il trattamento. Inoltre, la visualizzazione
sullo schermo degli spostamenti del paziente rispetto alla po-
sizione predefinita utilizza colori differenti in base al livello di
pericolosità. Sono anche installati rilevatori di radiazioni che av-
visano costantemente il personale in caso di anomalie. Il sistema
è assolutamente sicuro sia per il paziente sia per il personale, in
casi predefiniti si può giungere fino all’immediata interruzione
dell’alimentazione elettrica”.
L’origine del fascio: il sincrotrone
Il fascio di adroni generato allo Cnao ha origine da due sorgenti
alimentate rispettivamente da una bombola da 1 litro di idro-
geno per i protoni e una analoga di anidride carbonica per gli
ioni di carbonio. Cuore dell’impianto di Pavia è una macchina
acceleratrice, il sincrotrone, un ‘anello’ lungo circa 80 m, con
diametro di 25 m, in cui vengono prodotti e accelerati i fasci di
particelle che colpiranno, alla fine del loro percorso, le cellule tu-
morali. “Questo acceleratore è stato progettato e realizzato dai
tecnici Cnao in collaborazione con esperti del Cern e dell’Infn ed
è simile, anche se di dimensioni notevolmente inferiori, a quelli
utilizzati presso il Cern di Ginevra per le ricerche di fisica delle alte
energie. Si differenzia però da questi ultimi fondamentalmente
perché, sin dalle fasi di progetto, è stato ottimizzato per scopi
esclusivamente medici, ponendo come primo e fondamentale
requisito l’elevata sicurezza, la qualità e l’affidabilità del sistema”
precisa Gerardi. “Inizialmente vengono ‘strappati’ gli elettroni
dall’atomo per mezzo di un campo elettrico a radiofrequenza,
che fornisce anche un primo piccolo incremento di energia (fino
In una delle sale di trattamento, quella centrale, il fascio di
adroni viene erogato anche verticalmente
