ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il...
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Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 1
ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIAADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIAE NEL MONDOE NEL MONDO
UgoUgo AmaldiAmaldi
FondazioneFondazione TERA e TERA e UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano BicoccaBicocca
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 2
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti1 1 ciclotroneciclotrone
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 3
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti2 2 linaclinac
Sorgente di protoni o
di ioni carbonio
300 MHz
Linac per elettroni a Frascati-INFN 3 GHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 4
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti3 3 sincrotronesincrotrone
ADONE a Frascati - 1969
25 m
Cavitagrave a RF 1- 5 MHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 5
I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettronilinac per elettroni
target
Multileaf collimator
3 GHz Electron linac
270deg bending magnet
- rarr
Flattening filters
Ion chambers
Maximum dose rate~ 5 Gymin
e X on target
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
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RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 2
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti1 1 ciclotroneciclotrone
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 3
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti2 2 linaclinac
Sorgente di protoni o
di ioni carbonio
300 MHz
Linac per elettroni a Frascati-INFN 3 GHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 4
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti3 3 sincrotronesincrotrone
ADONE a Frascati - 1969
25 m
Cavitagrave a RF 1- 5 MHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 5
I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettronilinac per elettroni
target
Multileaf collimator
3 GHz Electron linac
270deg bending magnet
- rarr
Flattening filters
Ion chambers
Maximum dose rate~ 5 Gymin
e X on target
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 3
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti2 2 linaclinac
Sorgente di protoni o
di ioni carbonio
300 MHz
Linac per elettroni a Frascati-INFN 3 GHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 4
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti3 3 sincrotronesincrotrone
ADONE a Frascati - 1969
25 m
Cavitagrave a RF 1- 5 MHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 5
I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettronilinac per elettroni
target
Multileaf collimator
3 GHz Electron linac
270deg bending magnet
- rarr
Flattening filters
Ion chambers
Maximum dose rate~ 5 Gymin
e X on target
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 4
I I fisicifisici ldquoldquoacceleranoacceleranordquo con rdquo con tretre tipi tipi didi strumentistrumenti3 3 sincrotronesincrotrone
ADONE a Frascati - 1969
25 m
Cavitagrave a RF 1- 5 MHz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 5
I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettronilinac per elettroni
target
Multileaf collimator
3 GHz Electron linac
270deg bending magnet
- rarr
Flattening filters
Ion chambers
Maximum dose rate~ 5 Gymin
e X on target
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 5
I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettronilinac per elettroni
target
Multileaf collimator
3 GHz Electron linac
270deg bending magnet
- rarr
Flattening filters
Ion chambers
Maximum dose rate~ 5 Gymin
e X on target
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 6
TAC TAC egraveegrave essenzialeessenziale
IMRT =
Intensity Modulated
Radiation Therapy
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 7
Testata rotante collimatore multilamellare eTestata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)sistema piani di trattamemento (TPS)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 8
CosaCosa sonosono gligli ldquoldquoadroniadronirdquo rdquo
Gli ldquoadronirdquo sono
fatti di quark
ione carbonio =
6 protoni + 6 neutroni
atomo
protone o
neutrone
quark ldquourdquo o ldquodrdquo
elettrone ldquoerdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 9
AdroniAdroni carichicarichi in in materiamateria
protoni
200 MeVX 235
ioni carbonio
4700 MeV[[controllanocontrollano I I tumoritumori
radioresistentiradioresistenti]]
fascetto di adroniche rallentano nel tessuto
Muovendo il fascetto si irradia
il bersaglio in modo ldquoconformerdquo
25 cm Bersaglio
tumorale
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 10
Picco di BraggPicco di Bragg
(PSI ndash Villigen)
200 MeV protons4700 MeV Carbon
Spread Out Bragg Peak
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 11
VantaggioVantaggio macroscopicomacroscopico dellrsquo dellrsquo adroterapiaadroterapia
Photons Protons
Rapid fall-off
raggi X protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 12
I I protoniprotoni sonosono piupiursquo rsquo precisiprecisi deidei raggiraggi X X esempioesempio
tumore tra gli occhi
9 fasci X 1 fascio di protoni
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 13
VantaggioVantaggio microscopicomicroscopicodeglidegli ioniioni carboniocarbonio
1 10 100 LET
RBE4
3
2
1
10 ndash 20 keVmm = 100 ndash 200 MeVcm =
20 ndash 40 eV(2 nm)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 14
RBE Relative Biological EffectivenessRBE Relative Biological Effectiveness
Il modello biologico del GSI (Kraft et al) permette il calcolo della RBE
Per otenere una dose biologica ldquopiattardquo la dose fisica non egrave ldquopiattardquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 15
RiassuntoRiassunto deidei vantaggivantaggi deidei protoniprotoni e e deglidegli ioniioniSe gli acceleratori di protoni fossero
piccoli e ldquopocordquo costosicome i linac per elettroni
i i radioterapistiradioterapisti userebberouserebbero fascifasci didi protoniprotonipipiugraveugrave precisiprecisi e con e con gligli stessistessi effettieffetti deidei raggiraggi XX
Gli ioni carbonio lasciano in ogni cellula23 volte piugrave energia di un protone e gli effetti sono
qualitativamente diversi da quelli dei raggi X e dei protoni
i i radioterapistiradioterapisti giapponesigiapponesi usanousano gligli ioniioni carboniocarbonioper I per I tumoritumori radiorestentiradiorestenti deglidegli adultiadulti ((polmonepolmone fegatofegatohelliphellip))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 16
NumeroNumero didi pazientipazienti italianiitaliani
Nel 2003 lrsquo Associazione Italiana di Radioterapia Oncologica AIROha pubblicato un rapporto
su 10 milioni di cittadini 20000 sono oggi trattati con raggi X
di questi1 devono essere trattati con protoni (Categoria A)
10 si avvanteggerebbero da trattamenti con protoni (Categoria B)
3 si avvanteggerebbero da trattamenti con ioni carbonio
QUINDIQUINDILLrsquorsquoItaliaItalia dovrebbedovrebbe avereavere 44--5 5 centricentri didi protonterapiaprotonterapia ee
1 1 centrocentro per per ioniioni carboniocarbonio ((PaviaPavia))
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
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Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 17
I I sitisiti
Nel mondo
protonterapia
35 000 pz
ioni carbonio
2000 pz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 18
GRUPPO DI STUDIO SULLA RADIOTERAPIA CON ADRONIIMPLEMENTAZIONE DI UNA RETE DI CENTRI CLINICI
SUL TERRITORIO NAZIONALE ITALIANO
Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Roberto Orecchia Milano (coordinatore)Marco Krengli Novara (segretario)Marco Krengli Novara (segretario)
Maurizio Amichetti CagliariMaurizio Amichetti CagliariMarcello Marcello BenassiBenassi Roma RomaGianpaolo Gianpaolo BitiBiti Firenze Firenze
Corrado Magnani NovaraCorrado Magnani NovaraStefano Magrini BresciaStefano Magrini Brescia
Sandro Rossi MilanoSandro Rossi MilanoRiccardo Santoni RomaRiccardo Santoni Roma
Protoni Categoria A 900 pzanno
Protoni Categoria B 15000
Ioni carbonio 3700
TOTALETOTALE 1960019600
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 19
Adroterapia nel mondo Adroterapia nel mondo
MD Anderson Cancer CenterHouston (TX) (2004)
protons (le 235 MeV) from cyclotron3 gantries + 1 fixed beam + 1 experimental
Midwest Proton Radiaton InstituteBloomington (IN) (2003)
protons (le 210 MeV) from cyclotron1 gantry + 1 fixed beam + 1 experimental
LOMA LINDA UNIVERSITY CENTER
Los Angeles (1992)protons (le 250 MeV) from synchrotron
3 gantries + 2 fixed beams
NORTHEAST PROTON THERAPY CENTER
NPTC of Mas General HospitalBoston (2001)
protons (le 235 MeV) cyclotron (IBA)
2 gantries + 2 fixed beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 20
Centro Centro commercialecommerciale didi protonterapiaprotonterapia5 in USA 4 in Giappone 2 in Cina 1 in Svizzera 1 in Germania 1 in Corea 1 finanziato a Trento
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 21
Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonioGiappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
KASHIWA CENTERChiba (1998)
protons (le 235 MeV)cyclotron (IBA ndash SHI)
2 Gantries + 1 hor beam
HYOGO MED CENTREHyogo (2001)
protons (le 230 MeV) - He and C ions (le 320 MeVu) Mitsubishi synchrotron
2 p gantries + 2 fixed p beam + 2 ion rooms
TSUKUBA CENTREIbaraki (2001)
protons (le 270 MeV) synchrotron (Hitachi)
2 gantries2 beam for research
WAKASA BAY PROJECTby Wakasa-Bay Energy Research Center
Fukui (2002)protons (le 200 MeV) synchrotron (Hitachi)
1 h beam + 1 v beam + 1 gantry
SHIZUOKA FACILITYShizuoka (2002)
Proton synchrotron2 gantries + 1 h beam
HEAVY ION MEDICAL ACCELERATOR
HIMAC of NIRS (1995)He and C (le 430 MeVu) 2 synchrotrons
2 h beams + 2 v beams
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 22
Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
Gerhard Kraft et al
2004 200 patients (Prof J Debus)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 23
HICAT HICAT ndashndash UniversitUniversitagraveagrave di Heidelbergdi Heidelberg
Architects Architects NicklNickl amp Partner Munich andamp Partner Munich andHeidelberg University Building AuthorityHeidelberg University Building Authority
Finanziato con 72 MEuro
[Stato Centrale 36
BEI 36]
Heidelberg J Debus
U Weber
GSI H Eickhoff
Th Haberer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 24
ScopoScopo introdurreintrodurre in Italia e in Italia e allallrsquorsquoesteroestero le le tecnichetecniche didi adroterapiaadroterapia
FondazioneFondazione nonnon--profitprofitcreatacreata nelnel 1992 a 1992 a NovaraNovaraRiconosciutaRiconosciuta nelnel 1994 1994 daldal MinisteroMinistero delladella SaluteSalute
OggiOggi 15 15 fisicifisici e e ingegneriingegneri((equivalentiequivalenti a tempo a tempo pienopieno))
Due Due sitisiti UniversitUniversitagraveagrave didi MilanoMilano--BicoccaBicoccaCERN CERN GinevraGinevra
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 25
I I progettiprogetti TERATERA
TERA ha TERA ha propostoproposto ilil Centro Centro NazionaleNazionale a a NovaraNovara (93(93--95) e 95) e MilanoMilano (96(96--99)99)
La La terapiaterapia con con ioniioni carboniocarbonio stasta dandodando risultatirisultati positivipositivi ((GiapponeGiappone))suisui tumoritumori radioresistentiradioresistenti
CentriCentri didi protonterapiaprotonterapia con con ciclotroniciclotroni e e sincrotronisincrotroni sonosono commercialicommerciali
TERA ha TERA ha sviluppatosviluppato unauna soluzionesoluzione nuovanuova per per diagnosticadiagnostica e e terapiaterapia
DalDal 2002 2002 ilil Centro Centro NazionaleNazionale didi AdroterapiaAdroterapia
sisi costruiscecostruisce a a PaviaPavia
LIBO e CLUSTERLIBO e CLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 26
Proton Ion Medical Machine Study
19961996--2000 PIMMS2000 PIMMSProton Ion Medical Machine Study
CERN ndash TERA ndash Med-Austron
Capo progetto PBryant
Presidente del PAC G Brianti
Nessuna limitazione di spazio e fondi
19991999--20032003ldquoPIMMSTERA designrdquoldquoPIMMSTERA designrdquo
energia di iniezione 7 MeVu
Un solo linac (GSI) dentro lrsquoanello
Iniezione su molti giri
Linee di fascio compatte
Testate solo nella fase 2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 27
CNAO = Centro Nazionale di Adroterapia OncologicaCNAO = Centro Nazionale di Adroterapia Oncologicaper protoni e ioni carbonioper protoni e ioni carbonio
InvestmentoInvestmento richiestorichiesto70 M70 Meuroeuro
FondazioneFondazione CNAOCNAOcreatacreata nelnel 20012001
PresidentePresidente E E BorloniBorloni
Min Salute 353 Min Salute 353 MeuroMeuroFondazioniFondazioni 71 71 MeuroMeuro
Pronto a Pronto a PaviaPaviaallaalla fine del 2007fine del 2007
FondatoriFondatori CNAOCNAO -- MILANO MILANO OspedaleOspedale MaggioreMaggiore IstIst deidei TumoriTumori
IstIst EuropeoEuropeo didi OncologiaOncologia IstIst NeurologicoNeurologico BestaBesta
PAVIA PAVIA PoliclinicoPoliclinico San San MatteoMatteo
NOVARA NOVARA FondazioneFondazione TERATERA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 28
FondazioneFondazione CNAO e CNAO e collaborazionicollaborazioni
TERA ha prodotto per la CNAO 2900 pagine di disegni e specifichetecniche e ha trasferito16 persone a pieno tempo e 9 consulenti
(Settembre 2002- Dicembre 2003)
CNAO si egrave sostituita a TERA nelle collaborazioni conLaboratori Nazionali di Frascati dellrsquoINFN (C Sanelli et al)Universitagrave e Sezione di Torino dellrsquoINFN (M I Ferrero R Cirio et al)CERNGSI (Darmstadt) (G Kraft Th Haberer et al)
INFN egrave divenuto Partecipante Istituzionale della CNAO (fine 2003)
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 29
Il sito del CNAOIl sito del CNAO
Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo
Pavia
CNAO37000 m2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 30
Aree funzionali Aree funzionali ndashndash piano interratopiano interrato
Spogliatoi personale mq 350
Collegamenti verticali mq 248
Area tecnica acceleratore mq 486
Centrali tecnologiche mq 330
AREE FUNZIONALI
Area acceleratore mq 4187
Trattamento mq 3627
Simulazione mq 312
Accettazione-attesa mq 356
LEGENDA
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 31
SezioniSezioni
SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE
SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 32
19 marzo 200419 marzo 2004 -- Sono state selezionate le ditte per la trattativa su Sono state selezionate le ditte per la trattativa su costruzione dei magneti e del sistema di controllocostruzione dei magneti e del sistema di controllo
22 marzo 200422 marzo 2004 ndashndash La ditta CalviLa ditta Calvi--TEKNE ha terminato il progettoTEKNE ha terminato il progettodegli edifici necessario per lanciadegli edifici necessario per lanciare la gara europea re la gara europea
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 33
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt
PIMMSTERA
130 m
Acceleratore 75 Meuro
Edifici 40 Meuro
Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 34
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei ETOILE a Lyon ETOILE a Lyon
PIMMSTERA
FascioFascio verticaleverticale
Accordo della Universitagrave Claude Bernardcon CEA (DMS) ndash CNRS (IN2P3)
4200 m4200 m22
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 35
AltriAltri progettiprogetti europeieuropei Nordic Centre a StockholmNordic Centre a Stockholm
PIMMSTERA
Karolinska ha7 linac e 1 microtrone(50 MeV)
Primo progetto Karolinska ndash TERANIM B184 (2001) 569
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 36
ENLIGHT = European ENLIGHT = European NetworakNetworak for Light Ion Therapyfor Light Ion Therapy
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2Epidemiology
and Patient Selection
J MazeronH-H BaronD Schulz
Project LeadersU Amaldi J Debus J-P Geacuterard H-F Hoffmann G Kraft R Poumltter
H Svensson A Wambersie
ProjectManagement
G Heeren G Franccedilois
WP 1Epidemiology
and Patient Selection
R Poumltter
WP 3Preparation Delivery
amp Dosimetry of Ion BeamsA Brahme
WP 4
RadiationBiology
A Wambersie
WP 5In-Situ
MonitoringWith PET
W Enghardt
WP 6Health
EconomicsAspects
P PommierWP3APrepar
ofbeams
T Haberer
WP3BControl system +dosimetry
S Rossi
WP3CTreatmentPlanning
O Jaumlckel
WP3DAcceleratorTechnology
H Hoffmann
CO-ORDINATORA Wambersie(assisted by J-P Geacuterard
R Poumltter)
WP 2
Clinical trials
JJ MazeronH-H BaronD Schulz
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 37
Ciclotrone di bassa energia perproduzione di radioisotopi
per la diagnostica
Ciclotrone
Acceleratore lineare per p oppure C
Quadrupoli per focalizzazione
TERA ha TERA ha propostoproposto un un nuovonuovo strumentostrumentoilil ldquoldquocyclinaccyclinacrdquordquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 38
ProtonterapiaProtonterapiadettaglidettagli del LIBO 30del LIBO 30--210210
Modulo 30-40 MeV
in costruzione
150 cm
80 cm K1 K2
Isolatore
Finestra
Modulatore
360 cm
Lunghezza totale = 16 mper 10 moduli
Ciclotroneda 30 MeV
Protoni inuscita
210 MeV
lsquoSingolorsquo lsquoDoppiorsquo
104
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 39
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
Cosa egrave LIBO Un linac ad accoppiamento laterale(SCL ndashSide Coupled Linac ndash Los Alamos)
Cosa crsquo egrave di nuovo Primo linac per protoni ad alta frequenza (3 GHz) ealto gradiente 15-20 MVm in ogni ldquotankrdquo
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 40
ElementiElementi didi basebase
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
8 m
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
101
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
20 m
8 m
31
Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate
Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
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- Centro commerciale di protonterapia
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- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 41
PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO
CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001
Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 42
Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
20 m
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Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
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65 MeV
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PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
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In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
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UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
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LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
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Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
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FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
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- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
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- Aree funzionali ndash piano interrato
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- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
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Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda
101
50 m
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IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210
210 MeV
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Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
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Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
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PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
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In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
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UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
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LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
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Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
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FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
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- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
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- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 43
Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma
50 m
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Terapia del melanoma oculare
50 m
20 m
8 m
65 MeV
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PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
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UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
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LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
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Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
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FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
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- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
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- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 44
PossibiliPossibili usiusi del LIBO 30del LIBO 30--160160
Cyclone + LIBO = IDRACyclone + LIBO = IDRAIstitutoIstituto per la per la DiagnosticaDiagnostica e la e la RadioterapiaRadioterapia AvanzateAvanzate
A Cyclone 30 produzione di radiosotopi per PET (FDG) e SPECT
B Cyclone 30 + LIBO 30-65 terapia del melanoma oculare
C Cyclone 30 + LIBO 30-160Tumori pediatriciTumori della base cranica
e altri tumori a 15 cm di profonditagrave
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
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FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 45
In un In un secondosecondo tempo tempo sisi potrpotragraveagrave aggiungereaggiungere unauna testatatestata rotanterotante
LIBO
ciclotrone
testata
rotante
paziente
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
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FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
- Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
- CLUSTER
- Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
-
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 46
UnaUna nuovanuova strutturastruttura per un per un cyclinaccyclinac a a ioniioni carboniocarbonio
CLUSTER Coupled-cavity Linac USing
Transverse Electric Radial fields
(TERA ndash Patent pending)
LIBOSCL = Side Coupled Linac(Los Alamos)
Bridge couplerStrutture βλ2
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 47
LIBO a 3 GHz in 16 metri campo totale = 180 MeV (11 Mevm)CLUSTER a 6 GHz in 26 metri campo totale = 700 MeV (27 MeVm)
ldquobridge couplerrdquo con un quadrupolo permanente
Diametro del sincrotrone del CNAO
CLUSTERCLUSTER
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 48
Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTERIl ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
Tesi di laurea di Cesare Tronci ndash Politecnico di Torino
Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 49
FINE
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti1 ciclotrone
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
- I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti3 sincrotrone
- I radioterapisti usano un solo tipo di acceleratore linac per elettroni
- Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
- Cosa sono gli ldquoadronirdquo
- Adroni carichi in materia
- Picco di Bragg
- Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
- I protoni sono piursquo precisi dei raggi X esempio
- Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
- Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
- Numero di pazienti italiani
- I siti
- Adroterapia nel mondo
- Centro commerciale di protonterapia
- Giappone 4 Centri protoni e 2 centri ioni carbonio
- Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)
- HICAT ndash Universitagrave di Heidelberg
- I progetti TERA
- Fondazione CNAO e collaborazioni
- Il sito del CNAO
- Aree funzionali ndash piano interrato
- Sezioni
- Altri progetti europei MedAustron a Wiener Neustadt
- Altri progetti europei ETOILE a Lyon
- Altri progetti europei Nordic Centre a Stockholm
- ENLIGHT = European Networak for Light Ion Therapy
- TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
- Protonterapiadettagli del LIBO 30-210
- Elementi di base
- Prototipo del quarto modulo del LIBO
- Schema del cyclinac per protonterapia profonda
- Schema di un cyclinac per melanoma
- Possibili usi del LIBO 30-160
- In un secondo tempo si potragrave aggiungere una testata rotante
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