GAMMA KNIFE UNIT

Dipartimento Neurochirurgia - Ospedale di Borgo Trento Verona Tel e Fax 045 8122939 - E-mail: massimo.gerosa@univr.it

antonio.nicolato@azosp.vr.itneurochirurgia.stereotassica@azosp.vr.it

Nell'ultimo decennio, grazie soprattutto agli avanzamenti informatici, la tecnica radiochirurgica ha trovato sempre più vastaapplicazione in tutto il mondo, (oltre mezzo milione le persone trattate alla fine del 2008) come alternativa all'interventomicroneurochirurgico, ove quest'ultimo presenti rischi troppo elevati o non possa offrire risultati migliori al paziente al ritmoattuale (2009) ogni anno 45.000 persone si sottopongono a questo intervento. Come detto, la radiochirurgia permette di ottenere dosaggi radianti considerevoli nei punti focali prescelti, risparmiando i tes-suti circostanti. Essa peraltro può riuscire nello scopo solo se il bersaglio non supera una determinata volumetria e se pre-senta morfologia e contorni nitidamente definibili con le attuali metodiche neuroradiologiche. Vi sono inoltre controindicazio-ni legate alla particolare citologia della lesione (i vari tumori endocranici presentano cioè risposte molto diverse all'irradiazio-ne) oppure alla evolutività clinica della stessa: una neoplasia cerebrale che determini rapido deterioramento neurologico è assairaramente candidabile a radiochirurgia proprio per la lentezza dell'effetto di quest'ultima.L'intervento con Gamma Knife trova quindi particolare indicazione nei processi espansivi endocranici di contenute dimensio-

ni, situati in regioni critiche e quindi chirurgicamente problematiche oaddirittura proibitive (vedi tabella a fianco).Per alcune di queste patolo-gie, in particolare per le forme metastatiche, per i meningiomi del basi-cranio, i neurinomi vestibolari, gli angiomi cerebrali "critici" - la metodi-ca ha drasticamente migliorato i dati prognostici.Vi sono poi più rare e peculiari indicazioni di cosiddetta radiochirurgiafunzionale. Il trattamento in questi casi non mira a distruggere un tumo-re od una malformazione endocranica, ma a colpire un bersaglio anato-mico cerebrale (una regione profonda o un nervo cranico) per correg-gere un disturbo funzionale: ridurre o abolire ad esempio una sindromedolorosa, un tremore. In questo senso i risultati nella nevralgia trigemi-nale sono molto validi.

E. CONSIDERAZIONI a) Rischio operativoTrattandosi di una procedura non chirurgica condotta in anestesia locale, l'intervento con Gamma Knife non presenta ovvia-mente i più comuni rischi anestesiologici né quelli chirurgici per sé (emorragie, infezioni, embolie, trombosi, ecc.).

b) Morbidità neurologicaLa radiochirurgia comporta sia pur minimi rischi di lesioni neurologiche per un possibile danno da radiazioni alle strutture pros-sime al bersaglio. Va sottolineato peraltro come in letteratura l'incidenza di questa morbidità sia decisamente molto inferiore aquella delle comparabili casistiche chirurgiche.c) Comfort del paziente

- Il ricovero, come detto, è estremamente breve (2-3 giorni).- Il dolore e il fastidio della procedura sono decisamente tollerabili.- Il trattamento non richiede la rasatura del capo e non comporta perdita di capelli né cicatrici

antiestetiche.- Dopo la dimissione il paziente può tornare immediatamente alla vita abituale.

F. IL NOSTRO CENTROIl Dipartimento Neurochirurgico di Verona dispone dal 1992 di una palazzina bunkerizzata per procedure di stereotassi e radio-chirurgia nella quale è stata alloggiata una "Gamma Unit" operativa dal febbraio 1993. La struttura edilizia è rappresentata oltreche dal locale Gamma Knife Perfexion e dalla sala di radiodosimetria, da una sala operatoria bunkerizzata per speciali tratta-menti di brachiterapia (infissione di sostanza radioattiva all'interno di tumori cerebrali). L'unità operativa è costituita da unaéquipe multidisciplinare con competenze neurochirurgiche, fisico-sanitarie, radioterapiche, integrata da infermieri professionalicon una lunga esperienza nel settore. Alla attività di routine partecipano abitualmente anche altri specialisti di discipline affini:in primo luogo la Neuroradiologia, quindi la Neurologia, l'Oftalmologia, l'Oncologia Medica e Chirurgica, l'Otorinolaringoiatria.Dal 1992 al 2009 sono stati eseguiti circa 8.000 interventi con metodiche stereotassiche, per un totale di circa 6.000 radiochi-rurgie con Gamma Knife: la più vasta casistica italiana in questo campo, una tra le maggiori d'Europa. Il drenaggio-malati (al ritmodi circa 500 procedure annuali) è prevalentemente extra-regionale (70%) con una piccola quota (2.5%) anche internaziona-le.Trattandosi di una struttura ad alta specializzazione del sistema sanitario del Paese, il centro veronese riconosce quale pro-pria missione caratterizzante il compito di offrire alla sanità pubblica un punto di riferimento nazionale per il massimo livelloqualitativo disponibile nell'ambito specifico. L'équipe è quindi impegnata da un lato a fornire una risposta assistenziale la più con-creta possibile al bacino d'utenza, dall'altro a garantire il dialogo continuo con i colleghi delle specialità coinvolte ed un riscon-tro culturale nel settore (contributi alla letteratura medica, offerta formativa). La produzione scientifica, facilmente consultabi-le in Internet, offre valida testimonianza al riguardo.

Università degli StudiVerona

Azienda Ospedaliera di VeronaDipartimento di Neurochirurgia

LA NUOVA “PERFEXION”

D. INDICAZIONI E RISULTATI

Patologie endocraniche più frequentemente trattate con Gamma Knife.1. metastasi2. meningiomi3. malformazioni artero-venose4. neurinomi5. adenomi ipofisari6. gliomi7. melanomi oculari8 nevralgie trigeminali

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Con questo termine, coniato circa 50 anni orsono da un neurochirurgo svedese,Lars Leksell, si definiscono oggi peculiari tecniche radio-neurochirurgiche,basate sull'uso di un sistema stereotassico "di puntamento" (fig. 1) checonsente di far collimare su di un bersaglio endocranico un ampioventaglio di fasci radianti emessi da una specifica apparecchiatura(gamma knife, acceleratore lineare, fasci di protoni). Grazie alla guidastereotassica i pennelli radianti percorrono traiettorie sempre diver-se nello spazio, ma giungono infine ad un unico "target", al cui livelloavviene quindi la sommazione delle dosi radianti, mentre le regioni prossime albersaglio stesso ricevono dosaggi minimi e la gran parte dell'encefalo risultacompletamente protetta. Come dice il nome stesso, si può così ottenere un effetto"chirurgico" tramite un dispositivo radiante.

Nell'ambito delle varie apparecchiature proposte per la radiochirurgia stereotassica, un ruolodi maggiore rilievo va senza dubbio attribuito alla "Gamma Unit" o Unità Gamma a suo tempoideata da Lars Leksell ed in particolare la "Gamma Knife" (o bisturi a raggi gamma) che costi-tuisce il cuore di tutta l'unità operativa (fig. 2). Questo peculiare strumento radiochirurgico ècostituito essenzialmente da:- un lettino scorrevole sul quale viene sdraiato il paziente da trattare.- un sistema robotizzato di posizionamento ("automatic positioning system" od APS) cheaggancia il casco stereotassico in cui è contenuta la testa del paziente e sposta il capo delmalato verso le posizioni di fuoco previste per il trattamento.- un padiglione schermato munito di un "gantry" nel quale è contenuta la sorgente radiante.Quest'ultima a sua volta è rappresentata da un voluminoso elmetto metallico, modellato atronco di sfera, nel quale sono distribuite in cerchi concentrici 201 mine di cobalto radioatti-vo. In questo elmetto principale, durante il trattamento, andrà a posizionarsi un elmetto acces-sorio, contenente collimatori di diametri variabile, nel quale è alloggiata la testa del pazientesorretta dallo APS: proprio l'elmetto accessorio servirà da un lato a focalizzare i 201 fasciradianti nel punto endocranico previsto, dall'altro a proteggere e schermare le regioni circo-stanti.

B. LA GAMMA KNIFE

C. LA PROCEDURA DI TRATTAMENTO

Raggi gamma

Casco collimatore

Bersaglio

Cobalto radioattivo

A. LA RADIOCHIRURGIA STEREOTASSICA

1 - Posizionamento del casco stereotassicoDi primo mattino il paziente, digiuno dalla notte, viene accompa-gnato alla palazzina bunkerizzata della Gamma Unit. Vengono dap-prima praticate quattro iniezioni di anestetico locale nei quattropunti di appoggio del casco, due frontali e due sulla nuca. Ottenutauna adeguata anestesia cutanea, si fissa al capo del paziente median-te quattro sottili viti a spillo ancorate nei punti anestetizzati, lacosiddetta base del casco stereotassico, cioè una sorta di rettan-golo di alluminio leggero che servirà a sostenere e pilotare la testadurante tutta la procedura (fig. 3).

2 - Localizzazione neuroradiologicaIl paziente viene quindi accompagnato in Neuroradiologia, dovesulla base del casco vengono applicati particolari box di plexiglassdetti localizzatori, che possono essere di vario tipo a seconda del-l'esame neuroradiologico da praticare (TAC, RM, angiografia). Sullocalizzatore sono inseriti peculiari segnali metallici, liquidi o solidi,che il software dell'apparecchio neuroradiologico sa riconoscere emappare nello spazio formando così un "reticolo spaziale" di rife-rimento attorno al capo del paziente dal bersaglio endocranico dacolpire (fig. 4). Proprio l'identificazione di questo "reticolo" con-sente al computer di tracciare le coordinate cartesiane (3 assi x, ye z) che definiscono la posizione spaziale del bersaglio in esame. Altermine dello studio neuroradiologico il paziente torna tempora-neamente in reparto per un momento di riposo.

3 - Fase radiodosimetricaE' la fase di stesura del "piano di cura". Le immagini radiologiche(TAC, RM, angiografia) vengono acquisite via rete dalla stazione dilavoro della sala radiodosimetrica. Utilizzando un software dedica-to, detto "Gamma Plan" l'équipe (neurochirurgo, fisico, radioterapi-sta neuroradiologo) disegna i contorni della lesione da trattare neivari piani dello spazio e provvede alla ricostruzione tridimensiona-le sia del bersaglio che delle strutture nervose confinanti. Vienequindi determinato il modello di irradiazione più idoneo a colpire ilbersaglio stesso, risparmiando le zone limitrofe. In altre parole, uti-lizzando un numero variabile di "fuochi" su vari punti all'interno delbersaglio, tramite collimatori di diverso diametro, si costruisce unvolume di irradiazione che rivesta il più perfettamente possibile iltarget designato (fig. 5). Quando il programma elaborato è ritenutovalido da tutti i componenti dello staff, il paziente viene accompa-gnato in sala di Gamma Knife per il trattamento vero e proprio.

4 - Trattamento radiochirurgico con Gamma KnifeLa fase di irradiazione per sé può durare da una mezz'ora ad unpaio d'ore a seconda della complessità del caso e dell’età del cobal-to e non comporta dolore né fastidio. Il paziente viene sdraiato sullettino scorrevole della macchina e il casco stereotassico applicatosul suo capo viene fissato ai supporti dell'apposito robot che gui-derà la testa nelle posizioni volute (fig. 6). Si procede dapprima aduna simulazione del trattamento per assicurarsi che con i varimovimenti non insorgano problemi. Garantita la correttezza dellaprocedura l'équipe lascia la sala e dalla consolle operativa adiacen-te dà il via al trattamento comandando l'apertura del gantry dellaGamma Knife e l'ingresso del lettino scorrevole nella macchina. Perognuno dei fuochi previsti il robot provvederà a spostare la testadel paziente nella posizione più idonea. Il tutto viene monitoratocon microfoni e telecamere (fig. 7): il paziente è in continua comu-nicazione con gli operatori che, per qualsiasi importante problema,sono in grado di interrompere istantaneamente la procedura. Finitala fase di irradiazione il lettino fuoriesce e si chiude il gantry. Ilmalato viene condotto in saletta di premedicazione e gli viene

Un intervento di radiochirurgia stereotassica con Gamma Knife prevede un ricovero di 48 ore, e si svolge nell'ambito di unasola giornata: la durata complessiva può oscillare tra le 2-3 e le 7-8 ore per i casi più complessi. Il giorno di ingresso in Repartoè dedicato sia ai controlli ematochimici di routine, EKG, eventuale RX torace etc. che alla lettura e discussione del consensoinformato per la autorizzazione al trattamento. Lo schema operativo prevede essenzialmente 4 fasi, tutte in anestesia locale. L'anestesia generale è riservata solo all'età pediatrica.

tolto il casco. Il giorno seguente verrà dimesso e potrà tornare alleabituali occupazioni. L'effetto radiobiologico del trattamento non èmai immediato. La sua valutazione può richiedere da alcune setti-mane fino a 1-2 anni in base al dosaggio adottato e al tipo di ber-saglio colpito. I controlli ambulatoriali, clinico-radiologici, sonoquindi programmati specificatamente.

4a - Trattamento radiochirurgico con “Perfexion”Si tratta della più recente ed avanzata macchina per radiochirurgiastereotassica proposta sul mercato mondiale nel Maggio 2006,dalla “Elekta” di Stoccolma che ne detiene il brevetto. Ne sonostati installati finora una trentina di esemplari, il primo a Marsiglia,quindi altri in Europa, negli Stati Uniti ed in Giappone, ed infine trein Italia (Milano San Raffaele, Milano-Niguarda, Villa Cecilia di Lugodi Romagna). Essa rappresenta la nuova generazione “GammaKnife”, e - grazie ad alcune sostanziali modifiche tecniche, consen-te prestazioni molto più avanzate.

Principali modifiche e conseguenti vantaggi

A. Hardware1. Sono stati aboliti i quattro elementi collimatori, sostituiti da ununico, più grande abitacolo, modellato a tronco di cono,che alloggia quindi testa e collo del malato, lasciando molto più spa-zio attorno al paziente. (Fig. 8)Vantaggi:- E’ possibile ora trattare anche tumori molto periferici delbasicranio e del massiccio facciale, e piccole neoplasie deiprimi due segmenti cervicali. (Fig. 9)- E’ molto ridotta la claustrofobia.

2. Invece dei sistemi “fissi” di collimazione posti sui 4 elementi, orasull’unico conoide si alternano i vari tipi di collimatori a “pelle dileopardo”, inserendosi in qualsiasi punto delle filiere radianti. Lamappa di attivazione dei vari collimatori è comandata dalla consol-le del computer, non più sostituendo manualmente gli elementi od

Fig. 3: Base del casco stereotassico, già fissata al cranio del manichino (4 iniezioni di anestetico locale, una in ognipunto di appoggio del casco )

Segnali del localizzatore angiografico

Segnali del localizzatore TAC

Fig. 6: Trattamento radiochirurgico con “Gamma Knife” modello CLO “APS” sta per disporre la testa delpaziente nella posizione di fuoco

Fig. 4: Immagini di stereo - RM (a), TAC (b) ed angiografia (c)stereo - TAC (b) e stereo - angiografia (C)

Fig. 1: Sistema di collimazione dei fasciradianti nella “Gamma Knife”

Fig. 5: Radiosimetria con “Gamma Plan”. Notare (in basso a destra) il quasi perfetto “Fitting” tra il volume del neurinoma (rosso) ed il volume irradiato (giallo).

Fig. 7: Monitoraggio del malato durante la procedura radiochirurgica

canali irradianti

raggicobalto 60

scudo di protezione ambientale

elmetto nella posizione di

trattamento

Fig. 2: La “Gamma Knife” modello “C” Schematica rappresentazione

lettino

pannello protettivo

casco con collimatori

sistema di posizionamento

automatico

RM (a)

TAC (b)

AGF (c)

i collimatori stessi.Vantaggi:- La radiodosimetria diventa enormemente più precisa perchépiù “plastica” e flessibile sui contorni del tumore bersaglio, con icollimatori “guidati” dal computer, non più dall’operatore. (Fig. 10)- I tempi di trattamento si accorciano, il numero di pazienti tratta-bili aumenta: una considerazione importante per le patologie conlunga lista di attesa.

3. Il precedente sistema robotico “APS” governava i movimenti dellatesta del malato, spostandola via via nelle varie posizioni di sparopreviste dal piano di cura. Il corpo restava sostanzialmente fermosul lettino della macchina. Ora il robot è applicato al lettino emuove testa e corpo del paziente in condizioni stereotassiche.Vantaggi:- Aumentata precisione (la massa corporea prevale decisamente suquella cefalica e si riduce quindi l’errore di inerzia da “trascina-mento” del peso).- Maggiore confort per il malato.

B. SoftwareE’ stato rivoluzionato il sistema di calcolo del volume bersaglio, ecosì quello della radiosimetria, con algoritmi basati non più sola-mente su modelli diretti nei quali l’operatore identificava visiva-mente e rappresentava graficamente sullo schermo il bersaglio dacolpire e quindi “ordinava” al computer dove e quanti “fuochi” posi-zionare per “avvolgere” il bersaglio stesso.Ora il compuiter può riconoscere densitometricamente il bersaglio,e con un “inverse model” può indicare come colpirlo (dove e quan-ti “fuochi” programmare), salvo modifiche dell’operatore stesso.Vantaggi:- Viene praticamente abolito il margine di errore legato alla sog-gettività di interpretazione del dato radiologico o delle referentiradiobiologiche, ora fornite dal database del computer, prima lega-te esclusivamente alla esperienza e preparazione dell’equipe.

Segnali del localizzatore RM

Fig. 8: Il nuovo collimatore unico della “Perfexion” (a destra)Si noti l’abitacolo più spazioso rispetto ai precedenti “elmetti” della Gamma Knife (a sinistra).

Fig. 9: Lo schema illustra le maggiori possibilità della“Perfexion” (dx)di colpire anche tumori periferici, nel basicranio o nel massiccio facciale, rispetto allaGamma Knife (sx).

Fig. 10: Piano di trattamento con “Perfexion” Radio-dosimetria modellata dinamicamente dal computer.

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