Post on 01-May-2015
"I laboratori incontrano le imprese", ENEA-Frascati 25 maggio 2010
Acceleratori medicali e strutture a radiofrequenza
Concetta Ronsivalle, UTAPRAD-SOR,ENEA Frascati
Aurelio Minoliti, NRT S.p.A, Aprilia
Sommario
Competenze ENEA nel campo degli acceleratori per applicazioni medicali
Esempio di trasferimento del know-how all’industria nazionale: acceleratori lineari di elettroni per RadioTerapia IntraOperatoria
Acceleratori di protoni per applicazioni in radiobiologia e radioterapia. Collaborazioni con l’industria.
Interesse per l’industria: situazione attuale e prospettive di mercato (NRT)
Competenze ENEA nel campo degli acceleratori per applicazioni medicali
Competenze teoriche e progettuali:
- Modellistica degli acceleratori per elettroni e protoni, dalla sorgente al beam delivery
- Progettazione e analisi delle problematiche degli impianti di acceleratori per uso medicale
Competenze sperimentali e realizzative:- Impianti di radiofrequenza
di alta potenza - Sintonia di strutture
acceleranti e misure RF-Impianti da ultra alto vuoto,
diagnostiche e sicurezze
Anni ’80-’90: azione di trasferimento del know-how all’industria nazionale nel campo della costruzione di acceleratori lineari di elettroni.
Tale competenza trasferita alla Società HITESYS di Aprilia consentì la realizzazione del sistema per Radioterapia Intraoperatoria NOVAC7
La Radioterapia IntraOperatoria (IORT) La IORT è una modalità di trattamento radioterapico che
consiste nella somministrazione di una dose elevata di radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto chirurgicamente ad un fascio collimato di elettroni.
Peculiarità: possibilità dell’impiego diretto in sala operatoria
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50 60 70
Depth in water phantom(mm)
Rel
ativ
e D
ose
(%)
E0=3.7 MeV, Ep0=4.48 MeV
E0=5.0 MeV, Ep0=5.32 MeV
E0=6.0 MeV, Ep0=6.48 MeV
E0=7.0 MeV, Ep0=7.79 MeV
NOVAC7Testa radiante
La testa radiante (cannone elettronico+acceleratore lineare) è montata su di un sistema robotizzato che ne assicura la completa mobilità
Cono di collimazionein plexiglas
Alimentatore a radiofrequenza
Guida d’onda flessibile
LA STRUTTURA ACCELERANTE Energie nominali 3-5-7-9 MeV
Corrente di picco 1.5 mA
Frequenza di ripetizione 1-30 Hz Durata dell’impulso 4 µsec
Frequenza RF 2.998 GHz
Tipo di Struttura SW OAC in rame OFHC brasata
No. cavità acceleranti 11
Lenti magnetiche nessuna
Lunghezza 50 cm
Peso 25 Kg
550 mm
Periodo 1999-2003:il Progetto IORT
4.3 M€ da MIUR-UE (legge ex-488)
Coordinamento ENEA Partners Istituti:IFO,Consorzio
CETMA, Università di Bologna, Industrie: HITESYS (testa radiante), INFO&TECH (sistema di movimentazione)
2 brevetti IORT-1 Macchina commerciale LIAC
Sistema IORT innovativo con destinazione in un Ospedale del Sud Italia
Sviluppo sistemi dosimetrici dedicati Modellizzazione in RV del processo IORT
Dal 2007: collaborazione con la Società NRT (New Radiant Technology), attuale possessore del marchio NOVAC7 Richiesta di collaborazione da parte della società NRT sui seguenti “items” (“Svolgimento commessa di ricerca su acceleratori lineari”):
Sviluppo cannone elettronico per linac-IORT
Sviluppo struttura accelerante per sistema radiografico mobile portatile
Sviluppo struttura accelerante per sterilizzazione
Recenti sviluppi per acceleratori compatti: linac ad alta frequenza (Banda C)
Cavità in Banda S
Cavità in Banda C
Prototipo di linac in Banda C (realizzato presso TSC, Fiumicino) in misura su banco RF
Sviluppo di linacs in banda C (F=5712 MHz) in collaborazione con la società ADAM di Ginevra (si sta ultimando la formalizzazione dell’accordo ENEA-ADAM)
Sviluppo Acceleratori di protoni Progetto Adroterapia – U. Amaldi – Inizio 1993 Scopo: acceleratore innovativo, compatto, lineare, scanning 3D Brevetto ENEA SCDTL (3 GHz) Progetto TOP (ENEA-ISS-IFO) inizio 1998 2 Convenzioni ISS-ENEA fino al 2005 totale 2.6 M€
Prototipo struttura SCDTL
Iniettore (RFQ+DTL) da 7 MeV (PL7, prodotto da ACCSYS, F=425 MHz)
Acceleratori di protoni per radiobiologia e protonterapia:programmi attivi
Progetto IMPLART (Intensity Modulated Proton Linac for Radiotherapy)
Istituti di ricerca:ENEA,ISS,IFO Industrie: NRT,CECOM,ADAMFinanziamento : 11 M€ in 3 anni Convenzione Regione-ENEA
150 MeV
Progetto ISPAN (Irraggiamento Sperimentale con Protoni per modelli cellulari e Animali)
Istituti di ricerca:ENEA,ISS Industrie: NRT,CECOMFinanziamento : 580 K€ Bando FILAS
17.5 MeVPL7
PL7
SCDTL
SCDTL CCL
30 m
La società NRT e il NOVAC7 oggi
Incremento della max. energia nominale a 10 MeV
Lo scudo mobile a posizionamento elettronico
il telecomando digitale, l’interfaccia-operatore con monitor LCD touch screen
Tutte le movimentazioni a più velocità (testa radiante: 10,20,30 mm/sec;1 mm nella direzione di movimento) regolabili tramite telecomando
Il cannone elettronico realizzato da NRT (in collaborazione con l’ENEA)
“UPGRADES” EFFETTUATI SUL NOVAC7
Rollio
Beccheggio
La situazione del mercato IORT Tre sistemi IORT (NOVAC7,LIAC,MOBETRON) attualmente
sul mercato mondiale Mercato in espansione in Italia e all’estero La NRT sta promuovendo la diffusione anche all’estero del
NOVAC7 (precedentemente limitato al mercato nazionale):
INSTALLAZIONI GIA’ EFFETTUATE: - Ospedale Saint Savvas (Atene-Grecia) - Universitatsklinikum (Aachen-Germania) - UniversitatsKlinikum Dusseldorf (Dusseldorf – Germania) - EASTERN REGIONAL MEDICAL CENTER
Cancer Treatment Center of America (Philadelphia – USA)
Gli obiettivi nel breve periodoPORTARE SUL MERCATO IL NUOVO NOVAC10 NELLA PRIMA META’ DEL 2011 CON LE SEGUENTI INNOVAZIONI: Eliminazione della guida d’onda flessibile Riduzione di altezza e peso dello stativo Utilizzo di una nuova struttura accelerante
compatta in banda C da 12 MeV (in collaborazione con ENEA e ADAM)
Utilizzo di un dosimetro in vivo di nuova concezione per dosimetria assoluta
Riprogettazione del software di gestione macchina e interfaccia operatore
ALTRI OBIETTIVI STRATEGICI
Acceleratore portatile per radiografia industriale (PROGETTO X-EYE 2000)
Acceleratore per sterilizzazione (STERIL-2)
ALTRI SISTEMI BASATI SU ACCELERATORI DI ELETTRONI:
NUOVI PROGETTI BASATI SU ACCELERATORI DI PROTONI:
Progetto ISPAN Progetto IMPLART