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Politecnico Torino - 24 marzo 2004 - UA 1 ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDO E NEL MONDO Ugo Ugo Amaldi Amaldi Fondazione Fondazione TERA e TERA e Universit Universit à à di di Milano Milano Bicocca Bicocca

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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)

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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

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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

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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

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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))

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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))

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I I sitisiti

Nel mondo

protonterapia

35 000 pz

ioni carbonio

2000 pz

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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

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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

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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

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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

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Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)Progetto pilota per ioni carbonio GSI (Darmstadt)

Gerhard Kraft et al

2004 200 patients (Prof J Debus)

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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Il sito del CNAOIl sito del CNAO

Febbraio 2004carotaggi sul terrenodel comune vicino aPoliclinico S Matteo

Pavia

CNAO37000 m2

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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

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SezioniSezioni

SEZIONE LONGITUDINALESEZIONE LONGITUDINALE

SEZIONE TRASVERSALESEZIONE TRASVERSALE

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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

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AltriAltri progettiprogetti europeieuropei MedAustronMedAustron aaWiener Wiener NeustadtNeustadt

PIMMSTERA

130 m

Acceleratore 75 Meuro

Edifici 40 Meuro

Med Dir T AubergerTech Dir E Griesmeyer

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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ElementiElementi didi basebase

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PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO

CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001

Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN

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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

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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

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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
  • 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
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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

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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
Page 3: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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))

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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

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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
Page 4: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 5: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 6: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 7: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 8: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 9: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 10: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 11: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 12: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 13: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 14: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 15: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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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))

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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))

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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

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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

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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

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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
Page 16: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 17: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 18: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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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

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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

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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

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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

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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)

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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
Page 19: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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

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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
Page 20: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 21: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 22: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 23: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 24: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 25: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 26: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 27: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 28: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 29: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 30: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 31: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 32: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 33: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 34: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 35: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
Page 36: ADROTERAPIA DEI TUMORI IN ITALIA E NEL MONDObamboo.pv.infn.it/maccacc/cnao/Amaldi.pdf · il bersaglio. in modo “conforme ... 19 marzo 2004 - Sono state selezionate le ditte per

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
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  • Adroterapia nel mondo
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  • TERA ha proposto un nuovo strumento il ldquocyclinacrdquo
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  • 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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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
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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

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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

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ElementiElementi didi basebase

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PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO

CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001

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Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda

101

50 m

20 m

8 m

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IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210

210 MeV

101

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Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma

50 m

20 m

8 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

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

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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

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ElementiElementi didi basebase

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PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO

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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

20 m

8 m

31

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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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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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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
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  • Cosa sono gli ldquoadronirdquo
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  • Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
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  • Centro commerciale di protonterapia
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ElementiElementi didi basebase

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PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO

CollaborazioneCollaborazione INFNINFN--CERNCERN--TERA 1999TERA 1999--20012001

Modulo provato a Catania nei Laboratori dellrsquoINFN

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Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda

101

50 m

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Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate

IDRA = Cyclone 30 + LIBO 30-210

210 MeV

101

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Schema Schema didi un un cyclinaccyclinac per melanomaper melanoma

50 m

20 m

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Istituto per la Diagnostica e la Radioterapia Avanzate

Terapia del melanoma oculare

50 m

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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

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
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  • 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
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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
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PrototipoPrototipo del quarto modulo del LIBOdel quarto modulo del LIBO

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Schema del Schema del cyclinaccyclinac per per protonterapiaprotonterapia profondaprofonda

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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

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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

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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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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

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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)

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CLUSTERCLUSTER

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  • I fisici ldquoacceleranordquo con tre tipi di strumenti 2 linac
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  • Testata rotante collimatore multilamellare esistema piani di trattamemento (TPS)
  • Cosa sono gli ldquoadronirdquo
  • Adroni carichi in materia
  • Picco di Bragg
  • Vantaggio macroscopico dellrsquo adroterapia
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  • Vantaggio microscopicodegli ioni carbonio
  • Riassunto dei vantaggi dei protoni e degli ioni
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  • Possibili usi del LIBO 30-160
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  • Una nuova struttura per un cyclinac a ioni carbonio
  • CLUSTER
  • Il ldquobridge couplerrdquo del CLUSTER
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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
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LIBO

ciclotrone

testata

rotante

paziente

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LIBO

ciclotrone

testata

rotante

paziente

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CLUSTER Coupled-cavity Linac USing

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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)

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rotante

paziente

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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)

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