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LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO): stato e prospettive PhD Maria Monica Necchi 20/05/2020 LMPlus - Università di Pavia

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LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET

Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO): stato e prospettive

PhD Maria Monica Necchi

20/05/2020 LMPlus - Università di Pavia

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Adroterapia per trattare casi difficili:

PRECISIONE

Direzione del fascio nel corpo del paziente

Posizione del

Tumore

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Adroterapia per trattare casi difficili:

PRECISIONE

Tecnica di irraggiamento

scansione attiva

(Courtesy of Siemens Medical)

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Adroterapia per trattare casi difficili:

EFFICACIA

d=200 nm

25 cm

X-rays: sparse damage and indirect effects

X-rays beam

d= 4 nm

d= 0.3 nm

Carbon ions beam

Carbon ions: clustered damage on tumour and direct effect

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Only 6 multi-particle centres in the World

HIT – Heidelberg (G)

SPHIC – Shanghai (CHN)

HIBMC – Hyogo (J)

MedAustron –

Wien (A)

CNAO – Pavia (I)

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www.cnao.it

7 Novembre 2005 Not-for-profit private Foundation

Created by the Italian Ministry of Health in 2001

with the purpose to build and run a hadrontherapy Centre

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Chordoma and Chondrosarcoma

26%

Sarcoma 11%

Rectal cancer 1%

Meningioma 7%

Other brain tumours 4%

Adenoid cystic carcinoma

18%

Pleomorphic adenoma 2%

Mucosal melanoma 2%

Head and Neck carcinoma and

adenocarcinoma 22%

Prostate adenocarcinoma

2%

Ocular melanoma 3%

Hepatocellular carcinoma

1%

Pancreatic adenocarcinoma

1%

CNAO: more than 2800 patients treated

62% carbon ions – 38% protons

Patients per year

CE marking

trials

-

100

200

300

400

500

600

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

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Istituto Gruppo Ore fascio Titolo e attività di ricerca

UNIPV Fisiologia Vegetale (Prof. A. Balestrazzi) 5Meccanismi di radioresistenza di cellule vegetali e cellule

tumorali

INFN-MI Bettega, Lascialfari 16

Combining Hadron Therapy with Magnetic Hyperthermia:

a New Tool for Pancreatic Cancer Treatment (INFN

Experiment: HADROCOMBY

UTSW - Texas Story 64

Determining the response of pancreatic and head and

neck cancer cell lines to carbon-12 irradiation mimicking

clinical setting

INT - Milano Cicchetti 11

Survival and Radiation Damage Analysis of Human Skeletal

Muscle Cells after Photon and Heavy Ion Irradiation:

Experimental Data and Monte Carlo Simulation

ISS - INFN Tabocchini 2 TENORE - INFN Project

INFN-NA Manti 16 NEPTUNE - INFN Project

INFN-TO Cerello 24 FOOT Experiment

INFN-TO Argirò 8 CMS Experiment

INFN-PI - Roma1 Bisogni - Roma1 16 FOOT Experiment

INFN-PI Bisogni - Roma1 16 Spectron

INFN-PV Cattaneo 8 HERD Experiment

UNIROMA TORVERGATA Narici 16 Test Lidal-Altea

INFN-TO - Roma1 Cerello 16 FOOT Experiment

INFN-MI-PG Battistoni, Servoli 24 FOOT Experiment

TOTALE 242

ATTIVITA' RICERCA 2019

Beam time for Research in 2019

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Built in collaboration

with INFN

Accelerator at CNAO: compact design

Linac

3 Treatment

rooms

Synchrotron

Ion sources

High energy

transfer lines

= 25 m

Intellectual property shared by CNAO – INFN - CERN

New room

for research

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Performance CNAO from Nov. 2011 to Dec. 2019

2746 running days

2003 treatment days

189 dd preventive maintenance

36 dd faults

System availability: 92.4%

System reliability (dd): 98.5%

System reliability (sessions)

329 dd

240 dd

28 dd

0 dd

92.2%

100%

96.1 % (417 vs 10604)

(417 = 149 T + 269 C; T=1.4%)

Year 2019

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Expansion project: to keep CNAO at cutting edge of the technology

Expansion Area A

Expansion Area B

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Espansion Area A

PROTONTHERAPY

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Acceleratore e gantry di protonterapia: HITACHI

Firma contratto: 5 dicembre

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18/05/2020 Pag. 14

Final Design and direction of work: STUDIO CALVI

Contract signed: 19 December 2019

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Expansion Area A: pending option BNCT

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BNCT: research approach for metastatised tumours

Selective absorption Boron neutron capture

Local energy deposition Sparing healthy tissues

10B(n,α)7Li

10B

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BNCT@CNAO: technologies

Tandem (TLS Budker)

2.5 MeV – 10 mA

Li target

RFQ (INFN-LNL)

5 MeV – 30 mA

Be target

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Third source: new ion species

Ion Supernanogan (14 GHz)

AISHa (18 GHz + TFH)

H+ 2000 4000

H2+ 1200 2000

H3+ 1000 1500

3He+ 800 2000

12C4+ 250 800

6Li2+ - 7Li2+ // 800

10B3+ - 11B3+

// 600

18O6+ 400 1000

21Ne7+ 120 500

36Ar12+ 20 150

Expected currents

Ion b

eam

pro

ducti

on (

eµA

)

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Progetto Laurea Magistrale Plus al CNAO

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(Collaboration CNAO-INFN-CERN-MedAustron-PSI) 1. Gantry per ioni Carbonio

PSI (large acceptance SC magnet)

TERA-CERN-LBNL (SC canted cosine theta)

Toroidal magnet SC design (L. Bottura)

Scopo sviluppo, all’interno di una collaborazione internazionale , di un gantry per ioni carbonio da installare presso il CNAO. Il lavoro prevede di contribuire ad analizzare le necessità funzionali del dispositivo e di identificare le soluzioni in termini di ottica dei fasci, le tolleranze dei componenti ottici, uno schema di correzione ed uno schema di test e messa in funzione al termine della costruzione. Obiettivi formativi Imparare le basi dell’ottica dei fasci, imparare ad usare i programmi di calcolo relativi ed imparare ad analizzare i risultati delle simulazioni

Attività Il tirocinante parteciperà anche alle attività di operazione per prendere confidenza con le misure di fasci e macchine reali. Dovrà scrivere ed eseguire programmi di simulazione e di analisi usando sia strumenti general purpose che programmi noti nell’ambito della fisica degli acceleratori

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2. Monitor basse intensità

Courtesy by Prof. G. Battistoni, INFN-MI

Scopo sviluppare l’elettronica di acquisizione e controllo di un monitor composto presumibilmente da due scintillatori in coincidenza in grado di contare le singole particelle e fornire intensità media, profilo temporale e posizione dei fasci in condizioni di bassa intensità laddove il monitor del Dose Delivery non rileva. Obiettivi formativi Conoscere il progetto di un nuovo rivelatore di particelle e di apprenderne il funzionamento dal punto di vista fisico, elettronico e di acquisizione dati. Attività Il tirocinante sarà inserito nel gruppo Ricerca e Sperimentazione e in particolare affiancherà i fisici del Dose Delivery. Si dedicherà: - a sviluppare le interfacce verso il sistema di Dose Delivery; - a eseguire l’installazione meccanica del dispositivo; - a effettuare i test e l’analisi dati per la caratterizzazione.

(In collaborazione con INFN)

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HADRONTHERAPY MORE PRECISE ON TUMOUR

LESS INVASIVE ON THE PATIENT

www.fondazionecnao.it

@FondazioneCnao

@Fond_CNAO

Fondazione CNAO

Centro Nazionale di Adroterapia

Oncologica

First contact for medical infos:

+39 0382-078963

International Patients Office:

+39 0382-078306