Acceleratori Medicali, Industriali e PMI Laziali

LUIGI PICARDI – UTAPRAD ENEA Frascati

Novembre 2011

Dopo la chiusura del sincrotrone, nel 1974, le competenze di fisica degli acceleratori di particelle presenti nel CNEN (ora ENEA) furono messe a disposizione della innovazione in campo applicativo e, in particolare, medicale.

Lavorando sinergicamente con altri laboratori interni come quelli in Casaccia di Radiobiologia e di Metrologia delle radiazioni e con realtà esterne come ISS, INFN, IRCSS come l’IFO, ed Università,

Acceleratori di Elettroni in ENEA

tali competenze furono trasferite alla Società HITESYS (ex Irvin Systems) di Aprilia. Ciò consentì la realizzazione del sistema per Radioterapia Intraoperatoria (IORT) NOVAC7 (prima macchina installata in un ospedale nel 1997)

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Acceleratori per Radioterapia IntraOperatoria (IORT)

Piu’ di 40 macchine, tra NOVAC7 e LIAC, sono operative in strutture ospedaliere.

Tali sistemi si stanno diffondendo anche sul mercato estero sia europeo che transoceanico. L’ENEA promuove ulteriori sviluppi.

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La ditta Hitesys su cui ENEA fece trasferimento di know-how negli anni ‘90 si è poi sciolta dando origine a due nuove societàLa NRT, erede diretta della Hitesys situata negli stessi locali ad Aprilia, continua a produrre il Novac 7 La SORDINA con sedi operative a Treviso e a Roma che produce il modello LIAC, il cui prototipo fu realizzato tramite il progetto IORT finanziato nel 2001-2003 dal MIUR

La IORT è una modalità di trattamento radioterapico che consiste nella somministrazione di una dose elevata (circa 1/3 di quella di una RT tradizionale) di radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto chirurgicamente tramite un fascio collimato di elettroni. Peculiarità: possibilità dell’impiego diretto in sala operatoria

•Unico altro competitor in campo interazione: Mobetron della società INTRAOP•Mercato in espansione – ottimi risultati riferiti annualmente alla Conf Internaz ISIORT•Target principali: TUMORI DELLA MAMMELLA, TUMORI DEL RETTO LOCALMENTE AVANZATI, TUMORI DELLO STOMACO ed altri

LINAC Realizzato presso la TSC di Fiumicino

LINAC Realizzato da NRT-Aprilia

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Tramite la società ADAM (spin-off del CERN) che, collabora anche con la NRT, si sono realizzati prototipi miniaturizzati finalizzati a diverse applicazioni tra cui la IORT, che dovrebbero entrare in produzione entro 1 anno riducendo pesi e dimensioni da metà a 1/3.

Ulteriori sviluppi in campo medicale

Cavità in Banda S

Cavità in Banda C

LINAC IORT12 in banda C Realizzato presso la TSC di Fiumicino

Acceleratori miniaturizzati per applicazioni che richiedono leggerezza, compattezza o portabilità

Impianti industriali con acceleratori di elettroni

Le stesse tecnologie completamente sviluppate e detenute in Italia, e in particolare nel Lazio, possono essere usate per altre applicazioni industriali e civili rilevanti •Sterilizzazione con RX o elettroni di

– Rifiuti ospedalieri RSORSU– Alimentari, packaging

•Produzione di Raggi X o altre radiazioni (p.es. THz) per– Security aereoportuale– Radiografie industriali

Nel passato, presso Hitesys (Aprilia), sono state realizzate macchine allo scopo, ma senza finalizzazione applicativa

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Adroterapia e Protonterapia•Adroterapia = radioterapia con protoni e ioni

•Protonterapia = radioterapia con protoni

•Vantaggio rispetto alle altre tecniche: Selettività spaziale che implica una terapia conformazionale

•Maggior Risparmio degli organi sani

Picco di Bragg

Assenza di irradiazione oltre una certa profondità

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7 campi con Raggi X –IMRT

2 campi con Protoni - IMPT

Ostacoli alla diffusione capillare della PT

GigantismoCosti di impiantoCosti di gestioneRitorno economico tardivo

Radioterapia Convenzionale

Adroterapia - CNAO

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Area di sviluppo di un impianto moderno di protonterapia

Riduzione diCosti di impiantoCosti di gestione

Ritorno economico rapido

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I Sistemi commerciali per Protonterapia sono costosi ed invasivi: costo impianto 100-200 M€

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ITALIA: Impianto CATANA (Catania) ed impianto CNA (Pavia)SO

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paziente

In 2008 the TOP-IMPLART (Intensity Modulated Proton Linear Accelerator for RadioTherapy) was setup in collaboration with con ISS e IFO, with the aim of building a protontherapy linac to be housed in the largest oncological hospital in Rome, IFO.

In 2010 it was approved the Funding of the project with a 11 M€ grant from Regione Lazio, Innovation Department

The TOP- IMPLART Project

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TOP-IMPLART Logo

TOP IMPLART Layout

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Fase 1, 150 MeV, Tumori superficiali e Testa-colloObiettivo finale: Centro di protonterapia basato su un acceleratore lineare da 230 MeV, realizzato in due fasi. Instituti coinvolti: ENEA (unità tecniche: APRAD, BIORAD), ISS, IFO

PMI coinvolte : NRT, CECOM, ADAM, TSC, ITEL, …

Finanziamento: Prima fase, 11 M€ dalla Regione Lazio, Dipartimento Programmazione Economica e Sociale construzione dell’ acceleratore sino a 150 MeV, nel Centro Ricerche ENEA diFrascati

Stima totale del costo a finire 40-45 ML

FASE 2, 230 MeV, Tutti i tumori

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IMPLART-150 Accelerator

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Progetto ISPAN 2009 – 2011 (Ongoing) Bando FILAS DTB fondi CIPE:570 kEuro di contributo da Regione Lazio– FILAS Impianto di Radiobiologia con protoni per cellule e piccoli animali da

realizzare in ENEA CR Frascati con fascio verticale per irraggiamento cellule e orizzontale per piccoli animali

Leaders: NRT and CECOM companiesCo- Leaders ENEA and ISS

Il progetto ISPAN

Final layout (at IFO Hospital, Rome)

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SVILUPPO DEI COMPONENTI PER IMPLART-ISPAN

Realizzato da TSC srl (Fiumicino) per Progetto SPARKLE

Realizzato da Busato e Satta (Fiumicino) per Progetto TOP

In realizzazione da CECOM-NRT per Progetto ISPAN (Regione Lazio)

SCDTL (protoni) Brevetto ENEA

Altri Componenti per acceleratori– Finestre e passanti ceramici– Modulatori di potenza per klystron – Magneti

Patrimonio di competenze industriali da valorizzare ulteriormente• Elettronica, radiofrequenza, elettrotecnica,

impiantistica, radioprotezionistica• Elettronica di alto voltaggio, impulsiva • Meccanica di precisione, saldature speciali, brasature

sotto vuoto metallo e ceramica-metallo, tecnologie da vuoto

• Controlli, robot, gestione e commercializzazione di apparecchiature medicali

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Competenze relative allo sviluppo acceleratori

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Scopo dei progetti come IORT e TOP IMPLART è principalmente quello di promuovere la realizzazione industriale (soprattutto laziale) di prodotti ad altissima tecnologia commercialmente validi e che occupino mercati promettenti, tramite il trasferimento di knowhow e la collaborazione tra PMI ed ENEA e altre prestigiose istituzioni scientifiche (p.es ISS, IFO, Università).

UTAPRAD ENEA richiede, per sostenere questo programma, un costante appoggio da parte della politica di sviluppo dell’innovazione italiana e della Regione Lazio.

Conclusioni