TORINO 16-19 Novembre 2013

RADIOPROTEZIONE

RELAZIONI A INVITOFattori prognostici, imaging biomolecolare e moderna radioterapia: il ruolo della radiobiologia clinica nella ricerca traslazionale. P. Pedicini, Rionero in Vulture (PZ)

Rischi di induzione dei secondi tumori da radioterapia e follow up oncologico a mezzo CT. R. Calandrino, Milano

I pareri dellISPRA in ambiente sanitario. J. Wells, Roma

TORINO 16-19 Novembre 2013

RADIOPROTEZIONE

RELAZIONI LIBEREUso di un acceleratore lineare di protoni da 7 MeV per esperimenti di radiobiologia. F. Marracino, Frascati (Roma)

Tossicit tardiva in pazienti prostatici trattati con radioterapia conformazionale 3D: considerazioni radiobiologiche sul ruolo della dieta e dellimaging. M. DAndrea, Roma

Radioterapia volumetrica ad intensit modulata monoisocentrica su principi radiobiologici nel trattamento radiochirurgico di metastasi cerebrali multiple. G. Pastore, Empoli (FI)

Studio degli effetti di radiazioni di diversa qualit sul metabolismo di cellule staminali da glioblastoma mediante spettroscopia1H NMR. A. Palma, Roma

Grandezze basate su dati biologici in radioterapia (BioQuaRT): un progetto di ricerca EMRP lanciato nel 2012. M. Pinto, Roma

Dose al paziente in radiologia interventistica: un po di ordine nel caos. A. Radice, Milano/Monza

Leffetto dellintroduzione dellICRP 103 nella TC pediatrica: valutazione comparativa della dose efficace. G. Frigerio, Como

Conoscenze sulla radioprotezione dei pazienti: risultati preliminari dellindagine tra i medici dellOrdine di Pavia. E. Giroletti, Pavia

Progetto DoseDataMed2: valutazione della dose collettiva da radiologia e medicina nucleare in Italia. R. Padovani, Udine

Esposizioni da radiazioni ionizzanti di operatori e pazienti in radiologia interventistica: i risultati di una survey fra centri italiani. S. Grande, Roma

Modello di calcolo numerico per lottimizzazione delle schermature di un locale adibito a stoccaggio di liquami radioattivi provenienti da un reparto di Medicina Nucleare. V. Cannat, Roma

TORINO 16-19 Novembre 2013

RADIOPROTEZIONE

POSTERValutazione di dose al paziente durante procedure EVAR mediante lutilizzo di pellicole GafChromic XR-RV3. A. Bruschi, Firenze

Riduzione dellesposizione X-Ray durante le procedure di ablazione transcatetere attraverso lapplicazione estensiva di sistemi di mappaggio non fluoroscopico 3D. D. Ravanelli, Roma

Caratterizzazione dosimetrica dei film GAFCHROMIC XR-RV3 per valutazione di distribuzione bidimensionale di dose e calcolo della dose massima in cute nelle procedure di interventistica. C. Stancampiano, Catania

Valutazioni di dose efficace in angiografia coronarica e cardio TC: misure in fantoccio. A. Bruschi, Firenze

Dose al paziente in differenti procedure di cifoplastica a guida fluoroscopica. L. G. Moro, Pavia

La TC pediatrica: studio dosimetrico retrospettivo. M. Duchini, Como

Riduzione di dose nelle procedure di PTCA utilizzando la modalit di memorizzazione delle sequenze fluoroscopiche al posto della modalit cine. F. Bisi, Genova

Applicazione dellanalisi FMEA in trattamenti SBRT con CyberKnife. M. C. Cantone, Milano

Variazione dellesposizione delloperatore a radiazioni ionizzanti durante procedure di angiografia coronarica percutanea con accesso radiale destro e sinistro: lo studio randomizzato OPERA. M. Italiani, Terni

Software per lanalisi automatica delle glow curve di dosimetri a termoluminescenza (TLD). F. Rossi, Firenze

Aspetti di radioprotezione e misure di esposizione per lo staff medico coinvolto nella chirurgia radioguidata del linfonodo sentinella del carcinoma prostatico. A. Zorz, Milano

Radioesposizione dei lavoratori con lutilizzo dellapparecchiatura radiologica O-Arm nella chirurgia della colonna vertebrale. G. Tosi, Rozzano (MI)

Studio Monte Carlo comparativo (Fluka, Geant4 e MCNPX) di una linea di fascio con protoni presso CNAO. A. Fontana, Pavia

Valutazione dellefficacia dei telini di radioprotezione nei laboratori di emodinamica ed elettrofisiologia. C. Vantini, Trento

La gestione dei rifiuti solidi radioattivi: lesperienza dellAzienda Ospedaliera SantAnna di Como. M. Cacciatori, Como

Programma di assicurazione della qualit dei dispositivi di protezione individuale per la radioprotezione. A. Valentini, Trento

Dose al cristallino: validazione e impiego di visiere alternative agli occhiali anti-X. F. Badino, Genova

TORINO 16-19 Novembre 2013

RADIOPROTEZIONEPOSTER

Stima della dose ricevuta da autisti di autoambulanza e infermieri coinvolti nel trasporto di pazienti soggetti a esami di medicina nucleare. A. Valentini, Trento

Utilizzo di telini radioprotezionistici per ridurre lesposizione agli operatori durante procedure interventistiche: un approccio clinico. L. Marzoli, Busto Arsizio (VA)

Studio sulla risposta dei dosimetri a termoluminiscenza (TLD) sottoposti a sterilizzazione in autoclave. F. Rossi, Firenze

Valutazioni di dose al cristallino per operatori di radiologia interventistica con dosimetri a luminescenza ottica stimolata e correlazione con indicatori dosimetrici del paziente. O. Rampado, Torino

Valutazione della dose equivalente ambientale in un acceleratore per protonterapia tramite simulazioni Monte Carlo. F. Fracchiolla, Trento/Roma

Valutazione dellefficienza di schermatura degli occhiali di protezione in radiologia interventistica. F. Bonutti, Udine

Utilizzo di Image Plate per la dosimetria personale e ambientale. P. Randaccio, Cagliari

Fattori prognostici, imaging biomolecolare e moderna radioterapia: il ruolo della radiobiologia clinica nella ricerca

traslazionale.

P. Pedicini1.

U.O. Radioterapia, IRCCS CROB Rionero in Vulture, Potenza (IT)

Introduzione

Negli ultimi anni, nel campo delle terapie radianti, maturata la consapevolezza che l'informazione proveniente dalle immagini

biomedicali sarebbe stata utile per definire la modalit di trattamento individuali per ogni paziente [1].

E' stato quindi introdotto il concetto innovativo di teragnostica, secondo il quale l'imaging molecolare e/o funzionale pu

essere impiegato per prescrivere la dose di radiazione terapeutica in quattro dimensioni: le tre dimensioni spaziali pi quella

temporale [2].

Per questo scopo, in aggiunta alla Computed Tomography (TC), possono essere utilizzate immagini che consentono di

visualizzare e quantificare le variazioni dei fenotipi cellulari all'interno dei volumi contenenti le cellule neoplastiche.

Esempi sono la tomografia ad emissione di positroni (PET), la TC a singola emissione fotonica (SPECT), la spettroscopia con

Risonanza Magnetica (RM), la dynamic contrast-enhanced magnetic resonance (MR), la RM con perfusione, ecc.

Le informazioni contenute in ognuna di queste tipologie di imaging, vengono sfruttate per modulare la dose di radiazione

all'interno del microambiente tumorale mediante la tecnica del dose painting by numbers che una strategia di erogazione

della dose di radiazione che tiene conto delle variazioni, anche temporali, delle caratteristiche cellulari nel microambiente

tumorale.

In questo contesto, il rapido progresso scientifico nel campo dell'imaging molecolare e funzionale, quello inerente lo sviluppo

delle tecniche di pianificazione ed erogazione della dose di radiazione insieme ai progressi nella conoscenza della

radiobiologia clinica, stanno contribuendo fortemente al successo di una radioterapia guidata dall'imaging teragnostico.

Pertanto questo approccio sta rivoluzionando il modo in cui la dose radioterapica prescritta e pianificata e, almeno in linea di

principio, si prevede che migliorer i risultati della terapia sia in termini di controllo locale che in termini di riduzione degli

effetti collaterali.

Densit dei clonogeni

L'imaging teragnostico nelle terapie radianti ha lo scopo di mappare in tre dimensioni la distribuzione delle cellule tumorali e le

loro caratteristiche funzionali per fornire informazioni circa la possibile risposta clinica dei tumori o degli organi a rischio in

radioterapia. Nei tumori solidi, lo scopo quello di fornire immagini delle caratteristiche fenotipiche delle tipologie cellulari

nel microambiente tumorale che sono utili alla determinazione della loro risposta clinica.

In particolare l'imaging molecolare ha il potenziale per definire il volume bersaglio reale, cio il volume consistente di cellule

maligne che devono essere irradiate con una dose sufficiente al controllo della malattia. Non solo, ma ha anche il potenziale

per stabilire la densit spaziale di tali clonogeni all'interno del volume bersaglio e questo costituisce un primo elemento utile

per la modulazione della dose di radiazione localmente.

Un primo esempio costituito dall'uso della spettroscopia con RM per distinguere localmente tra iperplasia prostatica benigna

e tessuto maligno, finalizzato alla pianificazione della distribuzione di dose modulata all'interno della prostata ottenuta con

semi di iodio 125 o con una IMRT a fasci esterni. Un altro esempio costituito dallo scanning PET con 18-

fluorodesossiglucosio (18-FDG) che costituisce un surrogato della massa tumorale ed stato impiegato intensivamente per la

stadiazione di molti tumori solidi. Bisogna tener presente che il 18-FDG indicativo del metabolismo di glucosio nell'area

tumorale e costituisce quindi una rappresentazione dell'attivit enzimatica del target pi che della concentrazione di clonogeni.

E' stato infatti dimostrato che l'Uptake di 18-FDG una funzione della microvascolarizzazione per il trasporto dei nutrienti

tumorali; dell'espressione del gene SLC2A1 (GLUT1) per il trasporto di 18-FDG nel volume tumorale; dalla attivit delle

esochinasi per l'internalizzazione cellulare; del numero di cellule nel volume tumorale, del tasso di proliferazione cellulare, del

numero di linfociti e dell'espressione di fattori trascrizionali legati all'ipossia tumorale come HIF1 [2].

Ipossia tumorale

L'ipossia tumorale associata con una alta probabilit di progressione della malattia e una scarsa prognosi oltre che una scarsa

efficacia della radioterapia. Pertanto regioni ipossiche all'interno del volume tumorale costituiscono un elemento di resistenza

all'azione della radioterapia. Una strategia per risolvere questa problematica consiste nell'incrementare la dose di radiazione

(boost) nelle regioni ipossiche quando queste ultime siano state identificate tramite imaging. Molti radiofarmaci sono stati

studiati e sviluppati per ottenere un uptake preferenziale nelle regioni tumorali ipossiche in studi clinici e pre-clinici. Una

classe di questi agenti costituita dai radiofarmaci contenenti il gruppo 2-nitromisonidazolo (es. fluoride-18-misonidazole,

iodide-123-iodoazomycin arabinoside, and D-125I-iodoazomycin galactopyranoside). Il meccanismo di azione di questi agenti

non completamente conosciuto, ma sembra essere riconducibile al trattenimento dei composti nelle regioni ipossiche con

mitocondri intatti.

Purtroppo una difficolt connessa all'uso di questi agenti dovuta al fatto che il rapporto segnale/background scarso.

Altra possibilit offerta dall'imaging mediante dynamic contrast-enhanced RM che permette di visualizzare le differenze di

assorbimento di mezzo di contrasto a base di gadolinio per i diversi tessuti [3]. Un esempio quello della tecnica di imaging

BOLD (blood-oxygen-level dependent) che viene impiegata come metodo indiretto per mappare le regioni ipossiche tumorali

con RM. Studi recenti hanno dimostrato che esiste una correlazione significativa tra il grado di ipossia valutato su sezioni del

volume tumorale mediante immunoistochimica e la concentrazione locale di ossigeno ottenuta con tecnica BOLD [2].

Un altro esempio rappresentato dalla caratterizzazione dello stato di espressione per il fattore molecolare VEGF (Vascolar

Endothelial Growth Factor Receptor) per il quale stato dimostrato che elevati livelli di concentrazione o di espressione locale,

rappresentano un surrogato per il livello di ipossia intratumorale. Quindi la mappatura dello stato di VEGF, che un

importante fattore di stimolazione dell'angiogenesi nelle regioni ipossiche, ottenuta tramite imaging ha una importante funzione

prognostica oltre che predittiva del risultato della radioterapia [4].

Proliferazione tumorale

Sono moltissimi gli studi clinici che hanno dimostrato l'impatto della durata complessiva del trattamento radioterapico

specialmente per i tumori della testa e del collo ma anche in molte altre patologie tumorali. Questo fenomeno stato

denominato ripopolazione accelerata durante la radioterapia ed stato riconosciuto come un importante meccanismo di

radioresistenza nella radioterapia frazionata. Pertanto esiste un razionale per usare l'imaging teragnostico della proliferazione

cellulare ai fini dell'ottimizzazione del trattamento radioterapico. La ricerca in questo contesto stata concentrata specialmente

sullo studio di radionuclidi marcati con deossiuridina, ma il rapporto segnale/rumore risultato scarso in molti casi, a causa

della rapida degradazione dei composti in vivo. Il problema stato successivamente risolto con lo sviluppo del 18F-3-deoxy-3-

fluorothymidine (FLT). Molti studi hanno successivamente dimostrato la forte correlazione spaziale tra l'uptake locale di FLT e

il corrispondente Ki-67 labelling index dei campioni bioptici valutati con immunoistochimica. Ki-67, nello specifico, una

proteina espressa in tutte le fasi del ciclo cellulare tranne che nella fase quiescente e, quindi, fornisce una misura della intensit

di proliferazione cellulare tumorale. Tuttavia, nonostante i primi incoraggianti risultati, un recente studio condotto su animali

da laboratorio ha dimostrato la limitata capacit di internalizzazione di 18F-FLT nel nucleo cellulare rispetto al background,

per cui ulteriori studi e sviluppi sono attesi in questo contesto.

Molte altre metodiche sono in fase di studio e di interesse immediato per l'imaging teragnostico nel campo delle terapie

radianti. Un esempio costituito dalle cicline D (che risultano over-espresse in molti carcinomi a cellule squamose) o dalla

over-espressione di particolari recettori di membrana cellulare che sono coinvolti nel processo di attivazione in risposta ad uno

stimolo esterno alla cellula stessa.

L'epidermal growth factor receptor (EGFR), ad esempio, espresso in molti tumori di origine epiteliale ed coinvolto in molti

processi associati al fenotipo tumorale maligno. Diversi studi clinici hanno dimostrato la forte correlazione tra grado di

espressione di EGFR e l'efficacia della radioterapia nel caso dei tumori della testa e del collo. Alcuni di questi studi hanno

suggerito che l'espressione di EGFR collegata direttamente al fattore temporale in radioterapia rendendolo di fatto un target

molto interessante dal punto di vista dell'imaging teragnostico [5]. Sfortunatamente in molti di questi lavori scientifici sono

state usate differenti soglie di espressione di EGFR per discriminare valori alti e bassi di espressione del recettore molecolare

laddove appare ragionevole l'introduzione di variabile continua piuttosto che una divisione dicotoma tra alta e bassa

espressione di EGFR. L'imaging teragnostico potrebbe aiutare a discriminare fra diversi livelli di differenziazione tumorale

coesistenti all'interno del volume neoplastico. Questa affermazione basata sull'osservazione clinica che alti livelli di

espressione di EGFR sono pi pronunciati alla periferia del tumore in confronto alle regioni centrali. Dunque tale periferia

compatibile con bassi livelli di differenziazione e rapida crescita tumorale laddove, invece, nelle regioni pi centrali bassi

livelli di espressione di EGFR correlano con alti livelli di differenziazione e con ridotta capacit proliferativa. Resta per

accertato che regioni con alta espressione di EGFR hanno una forte capacit di accelerare la proliferazione cellulare e

l'identificazione dello stato di espressione di EGFR pu aiutare a distinguere gruppi di pazienti che beneficerebbero di una

radioterapia accelerata (cio con una ridotta durata complessiva del trattamento). Altri fattori molecolari come la proteina

PTEN (Phosphatase and tensin homolog), che ha un ruolo cruciale nella trasduzione del segnale di proliferazione dalla

membrana al nucleo cellulare, hanno dimostrato una forte correlazione tra aumento dell'espressione e accelerazione della

proliferazione durante il trattamento radioterapico [6].

In definitiva, gli sviluppi nello studio dei profili molecolari e la ricerca di specifici fattori molecolari connessi alla

radiosensibilit cellulare, hanno dato inizio ad una serie di promettenti studi nel campo dell'imaging teragnostico per le terapie

radianti erogate anche in combinazione con farmaci biologici che agiscono sugli stessi agenti molecolari [7].

La prescrizione della dose

Il concetto di dose-painting in radioterapia consiste nella visualizzazione dei sottovolumi tumorali che hanno una maggiore

radioresistenza e nel prescrivere una appropriata dose aggiuntiva in quelle stesse aree tumorali. Per questo obiettivo, risulta di

fondamentale importanza l'introduzione di specifici modelli radiobiologici che consentono di identificare la dose per frazione

necessaria al raggiungimento di un determinato livello di probabilit di controllo della malattia anche nelle regioni pi

radioresistenti. Un esempio costituito dai gradienti di ossigenazione o dalle distribuzioni tridimensionali di alcuni fenotipi

cellulari maggiormente radioresistenti.

La versione pi moderna del dose-painting costituita dal dose-painting by numbers, in base al quale la prescrizione della dose

di radiazione all'interno del volume neoplastico, viene definita sulla base di istogrammi di intensit dei parametri di

radioresistenza cellulare ottenuti dalle immagini teragnostiche. Un esempio il caso di pazienti affetti da cancro alla prostata

localizzato nel volume prostatico, un tipo di tumore caratterizzato dalla presenza di regioni ipossiche. Il Clinical Target

Volume (CTV), che tipicamente viene definito su TC o RM, pu essere individuato su uno scan a RM con tecnica BOLD.

Questo tipo di imaging consente di introdurre un istogramma di intensit ipossica per ogni slice dello scan: ogni intensit,

definita per ogni voxel, corrisponder ad uno stato di ossigenazione che copra l'intero range da normale ossigenazione a

totalmente ipossico [8].

La conseguente scala non lineare di valori di dose da associare ad ogni livello di intensit ipossica, viene determinata sulla base

dei modelli radiobiologici pi appropriati. Naturalmente, al livello pi basso di concentrazione di ossigeno, viene associato il

valore di dose di radiazione di cui comprovata l'efficacia terapeutica su base clinica.

Successivamente ad ogni livello di dose prescritta per ogni pixel, viene associata la distribuzione di dose finale mediante un

software di calcolo in modalit di inverse planning.

Discussione

La validazione clinica del target ottenuto tramite imaging, il primo obiettivo per la definizione di una nuova procedura

teragnostica. Questo obiettivo generalmente coinvolge due passaggi. Il primo quello di dimostrare che la variabile di imaging

correla con una propriet biologica locale come, ad esempio, una misura locale della tensione di ossigeno per l'imaging

dell'ipossia o la valutazione di un indice mitotico come Ki -67 per l'imaging di proliferazione cellulare. Il secondo passo

quello di verificare la rappresentativit del marcatore (convalida) per la caratteristica radiobiologica in questione, ad esempio,

se il Ki-67 pu essere impiegato per selezionare gruppi di pazienti che beneficeranno di una radioterapia accelerata.

Questo passaggio potrebbe in un primo momento sembrare superfluo, ma necessario per giustificare la prescrizione di una

modulazione temporale specifica della radioterapia sulla base delle informazioni provenienti dall'imaging.

Bisogna, tuttavia, tener presente che l'utilit dell'imaging teragnostico nella prescrizione di distribuzioni di dose in quattro

dimensioni dipende dalla stabilit a breve e lungo termine della mappa tridimensionale della densit di specifici fenotipi

cellulari o del microambiente tumorale.

L'ossigenazione un esempio: la chiusura e apertura intermittente dei vasi, pu causare variazioni microscopiche

dell'ossigenazione. E' la cosiddetta ipossia acuta che si manifesta in una tipica scala temporale dell'ordine dei minuti. La misura

in cui tale fenomeno influenza la stima dell'ipossia ottenuta con composti di radionuclidi marcati, non chiara. Inoltre, vi un

fenomeno di riossigenazione delle regioni ipossiche in risposta alla radiazione che si verifica alcune ore dopo ogni seduta di

trattamento radioterapico. Pertanto, studi della stabilit temporale di mappe di ipossia sono in corso in diversi centri [9].

Alle problematiche inerenti gli stati transienti vanno anche aggiunte quelle dovute alle differenti capacit di risoluzione

spaziale delle differenti modalit di imaging che introducono un ulteriore difficolt di gestione dei volumi parziali.

Allo stato attuale, gli scanner PET commerciali ad alta risoluzione hanno una risoluzione massima di 3,5-5,0 millimetri in

entrambi i piani assiali e trasversali. Lo sviluppo della TC-PET e degli scanner RM-PET pu aiutare a ridurre gli artefatti di

volume parziale e a migliorare l'accuratezza delle co-registrazione delle immagini.

Ci nonostante, le risoluzioni ottenibili con gli scanner PET attuali devono essere viste nella scala di precisione spaziale

ottenibile durante la somministrazione di diverse frazioni di dose di radiazione, che sono in numero variabile a seconda della

patologia in trattamento.

Questo requisito definisce un limite effettivo sulla ripidit dei gradienti che possono essere erogati nella pratica clinica che, con

l'attuale tecnologia in radioterapia , probabilmente non molto inferiore ai 3-4 mm.

Questo dovuto certamente alla precisione dosimetrica ottenibile in fase di pianificazione del trattamento e agli sviluppi

tecnologici inerenti la collimazione multilamellare e la riproducibilit ottenibile nel campo dell'immobilizzazione del paziente.

Inoltre, il movimento fisiologico degli organi organo costituisce un altro possibile limite che stato e viene ancora studiato

approfonditamente da diversi gruppi di ricerca.

A tutto questo va aggiunta la capacit dei modelli radiobiologici di rappresentare la funzione di prescrizione della dose e cio il

legame matematico tra uno specifico valore di una variabile di imaging e il dosaggio clinico ottimale che deve essere prescritto

al corrispondente voxel [10].

E' improbabile che la definizione ottimale di questa funzione debba essere ottenuta sulla base di misure radiobiologiche

realizzate in vitro ma, piuttosto, dovr essere desunta dai dati di outcome provenienti da studi su esseri umani o negli animali.

In conclusione, evidente che l'imaging teragnostico nel campo delle terapie con radiazione in oncologia, rivoluzioner l'intero

processo di prescrizione e della pianificazione della dose in radioterapia, ma lo stato attuale di conoscenza dei fenomeni

cellulari e molecolari, oltre che di progresso tecnologico nel campo dell'imaging e di erogazione della dose, costringe a

considerare questa metodica in una fase ancora sperimentale.

References:

[1] Balter JM, Haffty BG, et al. Imaging opportunities in radiation oncology. Int J Rad Onc Biol Phys, 2011;79:342-347.

[2] Bentzen SM. Radiation therapy: Intensity modulated, image guided, biologically optimized and evidence based. RadiothOncol, 2005;77:227-230.

[3] Askoxylakis V, Dinkel J et al. Multimodal hypoxia imaging and intensity modulated radiation therapy for unresectablenonsmall-cell lung cancer: the HIL trial. Radiat Oncol, 2012;7:157-164.

[4] Imoto H, Osaki T et al. Vascular endothelial growth factor expression in non-small-cell lung cancer: prognostic significancein squamous cell carcinoma. J Thorac Cardiovasc Surg. 1998;115:1007-14.

[5] Pedicini P, Caivano R, Jereczek-Fossa BA, et al. Modelling the correlation between EGFr expression and tumour cellradiosensitivity, and combined treatments of radiation and monoclonal antibody EGFr inhibitors. Theor Biol Med Model. 2012Jun 19;9:23.

[6] Pedicini P, Fiorentino A, Improta G, et al. Estimate of the accelerated proliferation by protein tyrosine phosphatase (PTEN)over expression in postoperative radiotherapy of head and neck squamous cell carcinoma. Clin Transl Oncol. 2013 Mar 5.PMID: 23460560.

[7] Pedicini P, Nappi A, Strigari L, et al. Correlation between EGFr expression and accelerated proliferation duringradiotherapy of head and neck squamous cell carcinoma. Radiat Oncol. 2012 Aug 24;7:143.

[8] Thorwarth D, Eschmann SM et al. Hypoxia dose painting by numbers: a planning study. Int J Rad Onc Biol Phys,2007;68:291-30.

[9] Thorwarth D, Eschmann SM et al. A model of reoxygenation dynamics of head and neck tumors based on serial18FFluoromisonidazole positron emission tomography investigations. Int J Rad Onc Biol Phys, 2007;68:515-521.

[10] Pedicini P, Strigari L, Benassi M. Estimation of a self-consistent set of radiobiological parameters from hypofractionatedversus standard radiation therapy of prostate cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2013 Apr 1;85(5):e231-7.

Il rsichio di induzione di secondi tumori in Radioterapia

R. Calandrino Servizio di Fisica Sanitaria, IRCCS Fondazione San Raffaele

Levoluzione delle tecniche di radioterapia e dei sistemi diagnostici ha portato ad un aumento progressivo della sopravvivenza dei pazienti sottoposti a trattamento radiante. Da qui un sempre maggiore interesse per lo studio della tossicit dei trattamenti. Il rischio per effetti acuti, a breve termine, e per effetti tardivi viene oggi considerato come elemento di attenzione nella validazione del piano di trattamento.

La disponibilit di istogrammi dose volume per il PTV e per gli OARs riesce in effetti a superare la complessit della visualizzazione della distribuzione della dose in 3 dimensioni, portando dei semplici e solidi riferimenti per definire le zone del rischio (V20; V40; V60 etc). Questi dati trovano una loro maggiore applicabilit ovviamente nel trattamento di sedi di tumore storicamente limitate dalla tossicit agli organi a rischio circostanti (H&N, Prostata, Polmone ). Inoltre la validazione dei modelli radiobiologici, ottenuta dallo studio di follow up, consente oggi di utilizzare con maggiore sicurezza, per un numero crescente di organi e di effetti attinici, le indicazioni del calcolo del NTCP, basato sul DVH degli organi a rischio, sui fattori di radiosensibilit ( e ) e sui parametri di serialit dellorgano considerato.

Tutto ci, unitamente ad una sempre pi efficace metodologia nel dose delivery, consente di raggiungere, almeno nella parte pi aggressiva della massa tumorale, dosi (BED eq) sempre pi prossime ai 100 Gy, quando solo pochi anni fa parlare di 100 Gy sul polmone o sulla prostata sembrava quasi eresia, e vicine agli 80 Gy nelle neoplasie del collo.

Protocolli nei quali prevista una Dose escalation, rispetto agli standard consolidati sono oggi ritenuti correlabili ad un aumento del rischio di induzione di secondi tumori. Anche su questo fronte i dati, derivati da meta analisi di follow up su grandi popolazioni di pazienti trattati con Radioterapia, dimostrano ormai una correlazione certa con la dose totale e, apparentemente, anche con la modalit di erogazione della stessa e con il suo frazionamento nel tempo: alcuni autori, infatti, stimano per le tecniche IMRT un aumento del rischio per induzione di secondi tumori, mentre schemi ipofrazionati sembrerebbero ridurre, anche in conseguenza della diminuzione della dose fisica.

Mentre unaumento del rischio di induzione di secondi tumori potrebbe essere accettabile per i pazienti pi anziani, anche grazie al lungo tempo di latenza, i trattamenti per i pazienti in et pediatrica o adolescenziale dovranno considerare con grande attenzione e ponderazione questa tossicit tardiva che potrebbe indurre, malignit peggiori di quella per cui si impostato il piano di cura. Pi in generale le nostre considerazioni dovranno portare ad un mutamento nel criterio di definizione della dose terapeutica, laddove la dose massima non dovr pi essere la massima dose tollerabile, ma la minima dose terapeutica per quel paziente e per quel tumore.

ISPRA advices for medical facilitiesSpeaker Ms Joanne Wells Radiation Protection Unit - ISPRA

AbstractAccording to Article 27 of Legislative Degree 230 of 17/03/1995 the authorization has to be required for activities involving storage, treatment, use, operations with radioactive materials, products or equipment containing radioactive materials. The Legislative Decree provides two categories of authorization for installations using ionizing radiation:

Category A - for relevant installations the Ministry of Economic Development has the competence for authorization; the Ministry grants authorizations in accordance with other relevant Ministries (Environment, Interior, Labour, Health) and the technical advice of ISPRA is required under law in order to determine technical specifications applicable to the installation.

Category B - for smaller industrial and research installations the Prefect of the province has administrative competence to issue authorizations after seeking the advice of regional technical bodies and of the Fire Corps; for small medical installations the authorization is issued by the competent authorities set by the Regional law.The Ministry of Economic Development requests the advice of ISPRA also for the transfer between member countries of radioactive sources, pursuant to the Euratom Regulation 1493/93, and for import / export of high-activity sources from countries outside the European Union, pursuant to article 5 of the Legislative Decree 52/2007.Medical facilities fall under the authorization for the Legislative Decree 52/2007 when sealed sources of high-activity are imported from countries not members of the European Union, such as for a gamma knife installation.

Uso di un Acceleratore Lineare di protoni da 7 MeV per esperimenti di radiobiologia

F.Marracino1, F.Ambrosini1, A.Ampollini1, F.Bonfigli1, M.Carpanese1, S.Libera1, R.M.Montereali1, L.Picardi1, C.Ronsivalle1, M.A.Vincenti1, G.Vitiello1, M.Piccinini1, M.Balduzzi2, G. Esposito3, A. Tabocchini3. (1) ENEA CR-Frascati UTAPRAD, Frascati (Rome); (2) ENEA CR-Casaccia BIORAD, (Rome); (3) Istituto Superiore di Sanit (ISS), (Rome)

Il progetto TOP-IMPLART (Terapia Oncologica con Protoni-Intensity Modulated Proton Linear Accelerator Radiation Therapy) [1] stato lanciato dall'ENEA in collaborazione con l'ISS (Istituto Superiore di Sanit) e con l'IFO (Istituti Fisioterapici Ospedalieri), con lobiettivo di costruire un acceleratore lineare per protonterapia di energia finale 230MeV. Il primo segmento dell'acceleratore costituito da un iniettore (realizzato dalla ACCSYS-HITACHI) composto da una sorgente di protoni duoplasmatron, e due acceleratori lineari, un quadrupolo a radiofrequenza (RFQ) da 3MeV ed un linac a tubi di drift (DTL) che innalza l'energia del fascio fino a 7MeV, entrambi operanti ad una frequenza di 425MHz. Liniettore in funzione presso il centro ENEA di Frascati scelto come sito di test della parte dell'acceleratore fino a 150MeV, sar seguito da una serie di moduli operanti a pi alta frequenza (3 GHz) di tipo SCDTL (Side Coupled Linac brevetto ENEA) fino a 35MeV e di tipo CCL (Coupled Cavity Linac) fino a 230MeV. Tra l'iniettore e la sezione accelerante successiva struttura SCDTL montata una linea di trasporto LEBT (Low Energy Beam Transfer) composta da quattro quadrupoli magnetici per la focalizzazione del fascio di protoni da 7MeV e il suo adattamento sul piano trasversale all'SCDTL. Tra la prima e la seconda coppia di quadrupoli stato inserito un magnete di deflessione verticale, in modo da poter usare sia un fascio orizzontale (magnete off) sia con fascio verticale (magnete on) a energia variabile fino a 7MeV. Limpianto sar dedicato anche alla radiobiologia. In questo ambito il fascio verticale (diretto dal basso verso lalto) verr impiegato per studi su cellule che crescono sia adese che in sospensione, con un set up pi idoneo rispetto a quanto ottenibile con una linea di irraggiamento orizzontale. L'energia del fascio prodotto dall'iniettore pu essere variata in un range 2.7-7.0MeV e pu essere misurata con precisione con il magnete usato come spettrometro. La dimensione del fascio nella linea di irraggiamento verticale pu essere controllata dalla prima coppia di quadrupoli, ma solo parzialmente: infatti poich il fascio prodotto dall'iniettore non monocromatico (energy spread totale entro 100keV), quando viene deviato in direzione verticale, subisce a causa della dispersione del magnete di deflessione uno spread geometrico (crescita di emittanza nel piano di deflessione) per cui, a valle del magnete, in una delle due direzioni non pu essere focalizzato al di sotto di circa 15mm, mentre pu essere focalizzato fino a 2-3mm nell'altra direzione. Allo scopo di massimizzare l'uniformit del fascio sul campione il set up di irraggiamento verticale sar costituito da un tubo da vuoto di lunghezza 50cm, in cui inserito un primo collimatore da 1mm, seguito da uno scattering foil di oro di spessore 2m in modo da allargare uniformemente (almeno fino al 90%) il fascio in direzione trasversa. Lo spessore di 2m stato stabilito mediante diverse simulazioni con il codice di calcolo SRIM [2] (Stopping and Range of Ions in Matter). Un ulteriore collimatore da 13mm necessario per ottenere il fascio uniforme che colpisce il porta campione, un cilindro di acciaio di diametro pari a 13mm [3]. Il fascio esce dal tubo da vuoto attraversando una finestra di Kapton di 20m, attraversa 10mm di aria e colpisce uno strato di Mylar spesso 52m che costituisce la base del porta campioni sul quale sono depositate le cellule. Dai risultati della simulazione si evince che lo spessore dello scattering foil di oro di spessore 2m sufficiente ad ottenere lallargamento del fascio con l'uniformit voluta, inducendo ovviamente una diminuzione di energia e un energy spread. Nell'esempio di riportato in Fig.1 il calcolo con SRIM nella linea verticale per una energia di uscita dall'iniettore di 5.5MeV, indica che si ottiene alla fine una energia di 4.51MeV ed uno spread di energia indotto rms di 0.0356MeV (che si somma quadraticamente allo spread iniziale) per una dimensione trasversa rms di 1.24cm che assicura l'uniformit voluta sul campione.

Fig.1: Esempio di risultati di simulazione con SRIM del set up sperimentale (numero di particelle N=1000, Energia in uscita dall'iniettore=5.5MeV, 50cm tubo da vuoto, collimatore 1mm, 2m oro, collimatore 13mm, 20m Kapton, 10mm aria, 52m Mylar, 6m H2O)

E stato deciso di realizzare uno scattering foil circolare di diametro 14mm, utilizzando un processo di elettroerosione direttamente su una lamina di oro di area 1.5cm2 e spessore adeguato 40m in modo tale da ridurre lo spessore dello stesso fino al valore richiesto di 2m nella zona circolare centrale di diametro 5mm. Il monitoraggio del fascio di particelle negli studi di radiobiologia una operazione importante. Tali studi richiedono che il fascio incidente sulle cellule abbia una buona omogeneit sullarea del campione da irradiare (maggiore del 90%), una piccola divergenza (

vasto intervallo spettrale esteso dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso e pu ospitare difetti elettronici puntiformi del reticolo cristallino, conosciuti come centri di colore, che sono stabili a temperatura ambiente [4]. Film di spessore 1 che incidono sul rivelatore di LiF generano nel volume irraggiato principalmente i centri F (una vacanza anionica occupata da un elettrone), F2 ed F3+ (due elettroni legati a due e tre vacanze anioniche vicine, rispettivamente). Limmagine del fascio rimane immagazzinata nel rivelatore, che viene poi letto con un microscopio convenzionale a fluorescenza, poich i centri F2 ed F3+ sono caratterizzati da unefficiente luminescenza, rispettivamente nel rosso e nel verde, se eccitati simultaneamente con luce blu. Le immagini del fascio di protoni cos ottenute hanno mostrato che il rivelatore di LiF possiede un'alta risoluzione spaziale (

Late rectal toxicity in prostate patients treated with 3D conformal radiotherapy: biological considerations on the role of diet and image guidance. M DAndrea2, M D Falco1, D Fedele1, E Ponti1, B Tolu1, D Di Cristino1, R Barbarino1, L Di Murro1, G Tortorelli1,

A Duggento3, P Bagal3, M Guerrisi3 and R Santoni1.

(1) Department of Diagnostic Imaging, Molecular Imaging, Interventional Radiology and Radiotherapy, Tor Vergata University General Hospital, V.le Oxford 81, 00133 Rome, Italy (2) Laboratory of Medical Physics and Expert Systems, National Cancer Institute Regina Elena, V. E. Chianesi 53, 00144 Rome, Italy (3) Department of Diagnostic Imaging, Molecular Imaging, Interventional Radiology and Radiotherapy, Tor Vergata University, Sezione Medical Physics, 00133 Rome, Italy

Objectives. To evaluate the effect on late rectal toxicity of a dietary protocol combined with image guidance in 3D conformal radiation therapy of prostate patients. Methods. A linear accelerator equipped with a Cone Beam Computed Tomography (CBCT) system was used to treat 20 prostate patients who were following a dietary protocol. The set-up was verified by co-registering CBCT scans with the planning CT scan (pCT). A mean dose volume histogram () as the average of the rectum DVHs from each CBCT scan was obtained together with the DVH of a suitably defined model of the rectum (DVHAR). DVHs were also evaluated for the first five CBCT scans using both methods ( and DVHAR5). The Lyman-Kutcher-Burman NTCP model with QUANTEC parameters was used to evaluate the calculated dose volume histograms against the clinical results. Results. No statistically significant differences between NTCPAR5 and NTCPAR and between NTCP and NTCP were found. The best agreement with the observed toxicity rate (0%) was obtained form DVHAR. Conclusion. Both dietary protocol and image guidance were found effective in limiting late rectal toxicity. The AR model was found to be a better predictor for late rectal toxicity and to better describe the rectum volume during the treatment course.

Single isocenter approach to multiple brain metastases using radiobiologically based image guided

Volumetric Modulated Radiosurgery.

G.Pastore1, C. Menichelli1, A. Fanelli1, S. Tubin1, F. Casamassima1

1Istituto di Ricerche Cliniche Ecomedica, Empoli (FI)

Introduction: Brain metastases are the most common intracranial tumors in adults. It's been estimated that 20

40% of cancer patients will develop one or more brain metastases during the course of their illness.

Primary treatment approaches are surgery and radiotherapy (whole brain radiation therapy WBRT and

stereotactic radiosurgery SRS), as conventional chemotherapies have generally produced disappointing results,

possibly due to their limited ability to penetrate the blood-brain barrier.

Historically, WBRT has been the main treatment for brain metastases, also because it offers effective palliation of

neurological symptoms for patients that are intractable for surgery.

However it implies long-term adverse effect on neurocognitive function, including dementia, cerebral atrophy, and

difficulty with short-term memory, and eventually, after WBRT, 50% of patients still succumb to their brain tumor.

SRS is a non-surgical procedure that delivers precisely-targeted high dose of radiation in only a single or few

treatments by means of highly focused beams, relying on several advanced technologies such as three-dimensional

imaging and image-guided radiation therapy (IGRT) to guarantee high degree of dose conformity and accuracy of

beam delivery while minimizing dose to the surrounding healthy tissue.

Patients are generally considered candidates for SRS if their lesions are less than 3 cm in average diameter, so the

percentage of patients that are potential candidates for SRS is quite large.

In recent years, Volumetric modulated arc therapy (VMAT), that allows irradiation simultaneously varying dose

rate, gantry speed, and MLC aperture shape, has been established as a treatment technique for delivering cranial

radiosurgery that provides optimal dose distribution, emerging as an alternative to WBRT capable of reducing its

potential toxicity.

Given that SRS can treat more than one tumor per session, this paper will address the feasibility of using a single

VMAT plan with a single isocenter to treat different lesions, evaluating the average dose to the whole brain in

order to reduce the neurotoxicity of radiosurgical treatment.

Materials and methods:10 patients with multiple brain metastases (nmin=2, nmax=6) were selected for the study.

Anatomical contours and target metastases were delineated on the fused contrast-enhanced CT and magnetic

resonance image sets. The brain metastases prescription dose was 18 Gy to 60% isodose in a single fraction. VMAT

treatment plans were generated: typically, the isocenter of the treatment plan was set at the geometric center

of the global PTV and for or five non coplanar arcs were used to create a sharp dose gradient between the CTVsand the OARs and to reduce the mean dose for healthy brain. Dose calculation for VMAT optimization were

performed with Elekta Monaco treatment planning system (TPS version 3.10) that uses a Montecarlo

algorithm including radiobiological models. Monaco TPS allows the use of radiobiological criteria as

tumour control probability and normal-tissue complication probability, so that biological cost-functions

for both PTV and OARs are included in the overall objective score for plan optimization.

Treatments were delivered using 6 MV photons on an Elekta SynergyS linear accelerator (Elekta Ltd.,

Crawley, UK) equipped with a multileaf collimator which consists of 40 leaf pairs of 4 mm width at

isocenter and allows unrestricted leaf interdigitation.

Set-up and isocenter position were evaluated by Cone-Beam CT before the tratment delivery. One-patient

thermoplastic masks were used for immobilization.

Dosimetric evaluation of plans was conducted according to these indices (Feuvret et al): homogeneityindex (HI), target coverage (TC), conformity number (CN), maximum dose to prescription dose ratio (MDPD) and

prescription isodose to target volume ratio (PITV).

Results: Mean values for brain metastases were as follows: HI=0.110.02, CN=0.850.01, MDPD=1.060.05 and

PITV=1.320.18. The mean healthy brain dose was 3.850.59 Gy. The mean treatment delivery time was 23.6 min.

Conclusions: This single isocenter cranial VMAT radiosurgery technique produces plans of high quality. In the

setting of single fraction cranial radiosurgery, moderate dose spill outside of the PTV has been correlated with a

risk of complications.

Multi-isocenter techniques for multiple intracranial targets have treatment times roughly proportional to the number

of lesions treated, typically 20 minutes per lesion. The single isocenter VMAT approach outlined here drastically

reduces overall treatment time and improves clinical efficiency without sacrificing plan quality. All single isocenter

VMAT radiosurgery patients treated at our institution are completed in a standard 15- minute treatment time slot.

Studio degli effetti di radiazioni di diversa qualit sul metabolismo di cellule staminali da glioblastoma

mediante spettroscopia 1H NMR

1H NMR spectroscopy study of the effects on glioblastoma stem cell metabolism of radiation of different

quality

A. Palma1, S. Grande

1,2, A. Rosi

1,2, A.M. Luciani

1,2, L. Ricci-Vitiani

3, D. Runci

3, M. Biffoni

3, R. Pallini

4, G.A.P.

Cirrone5, G. Cuttone

5, R.M. La Rosa

5, F. Romano

5, C. Stancampiano

5, L. Guidoni

2, V. Viti

2

(1) Dipartimento di Tecnologie e Salute, Istituto Superiore di Sanit, Roma (2) INFN, Sez. Roma1-Gruppo

collegato Sanit, Roma (3) Dipartimento di Ematologia, Oncologia e Medicina Molecolare, Istituto Superiore di

Sanit, Roma, (4) Dipartimento di Neurochirurgia, Universit Cattolica del Sacro Cuore di Roma, (5) Laboratori

Nazionali del Sud (LNS) - INFN, Catania.

Introduzione

Il glioblastoma multiforme (GBM) il pi comune e aggressivo tipo di tumore cerebrale, ma le attuali terapie non

sono ancora soddisfacenti.

La radioterapia con fasci esterni, insieme alla chirurgia, utilizzata di routine nel trattamento dei glioblastomi, ed

in grado di indurre un aumento della sopravvivenza del paziente, nonostante la prognosi resti sfavorevole per alcuni

tumori particolarmente resistenti. Secondo la letteratura pi recente, la presenza nella massa tumorale di cellule

staminali di glioblastoma (GSCs) sembra essere alla base del fallimento della risposta terapeutica di molti tumori

radioresistenti, per cui il trattamento, inizialmente in grado di indurre la sterilizzazione del tumore, fallisce

successivamente a causa dellarricchimento nel letto tumorale di cellule con caratteristiche di staminalit

particolarmente radioresistenti. Linattivazione di tutte le cellule tumorali ed, in particolare, delle cellule staminali

tumorali, dovrebbe quindi costituire lo scopo principale di ogni approccio terapeutico. Nonostante i molti studi

sull'argomento, a tuttoggi sono ancora poco noti i meccanismi per cui le cellule staminali tumorali non siano

distrutte dai trattamenti usuali, provocando la recidiva.

Le cellule staminali, sia tumorali che normali, hanno la caratteristica di potersi duplicare con un meccanismo

asimmetrico dando luogo a cellule staminali e/o a cellule differenziate, a seconda delle condizioni del

microambiente. Le cellule staminali di GBM presentano inoltre un elevato potenziale migratorio/invasivo nel

tessuto sano, recentemente indicato come uno dei meccanismi responsabili nella formazione di ricorrenze e del

carattere particolarmente infiltrante di questa particolare neoplasia [1].

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica del protone (1H MRS) stata spesso utilizzata per lindividuazione di

marker metabolici in questo tipo di cellule staminali. Dalla letteratura emerge un sistema complesso in cui si sono

spesso trovate correlazioni fra il pattern metabolico alterato dalla patologia tumorale e la caratterizzazione

biologica del sistema in seguito a trattamenti di tipo chemio o radioterapico, ma non ancora possibile avere un

quadro chiaro del metabolismo delle GSCs probabilmente a causa della eterogeneit di questo tipo di tumori.

Scopo di questo lavoro di studiare la risposta metabolica e radiobiologica di due linee di GSCs, indicate come

linea 1 e linea 83, a radiazioni di differente qualit con lutilizzo della 1H MRS.

Materiali e Metodi

Le misure NMR sono state effettuate a 400 MHz con uno spettrometro Bruker Avance equipaggiato con un

microprobe da 1mm che consente luso di un pellet di cellule di 12 l. Sono stati acquisiti spettri sia mono che bi-

dimensionali del tipo COSY. Gli irraggiamenti gamma (Cs-137) sono stati effettuati a dosi di 20 Gy allIstituto

Superiore di Sanit (ISS) mentre gli irraggiamenti con fasci di protoni e ioni Carbonio sono stati effettuati ai

Laboratori Nazionali del Sud (LNS) di Catania a dosi di 10, 20 e 40 Gy per il momento solo sulla linea 83. La

modulazione dei segnali metabolici cellulari stata valutata ad intervalli di tempo di 48, 72 e 96 h

dallirraggiamento.

Le cellule staminali tumorali derivano da 2 pazienti affetti da glioblastoma con sopravvivenza libera da malattia

(Progression Free Survival, PFS) e sopravvivenza complessiva (Overall Survival, OS) differenti, in particolare la

linea 1 corrisponde a un PFS=6 mesi e un OS=12,5 mesi e la linea 83 a un PFS=3 mesi e un OS=8.5 mesi [2]. Le

GSCs fatte crescere come neurosfere in particolari condizioni sperimentali, preservando la staminalit delle cellule

stesse, risultano un modello adeguato per gli studi in vitro.

Risultati

In entrambe le linee la presenza negli spettri NMR dei segnali del myo-inositolo (Myo-I), delle UDP-esosammine e

della glicina sono indicativi di un metabolismo di tipo astrocitico/glioma. Nella linea 1 la presenza di segnali di

MRS provenienti dallN-Acetil-Aspartato (NAA) e dal neurotrasmettitore GABA sono indicativi di un pattern

metabolico tipico dei neuroni gabaergici. Inoltre, in questa linea i segnali della creatina totale (tCr), normalmente

ubiquitaria nelle linee neurali, risultano intensi, al contrario i segnali lipidici normalmente assenti nelle linee

neurali normali, sono bassi e rimangono tali indipendentemente dal destino apoptotico delle cellule. Nella linea 83

lNAA e la tCr sono invece pressoch assenti, mentre i segnali lipidici risultano molto intensi. Da questi risultati si

pu ipotizzare che nella linea 1 presente un fenotipo metabolico prevalente di tipo misto neurale/astrocitico, e

nella linea 83 prevale un metabolismo di tipo astrocita/glioma.

I pattern spettrali delle 2 linee rimangono sostanzialmente invariati al passare dei giorni in coltura, salvo la

tendenza al forte aumento del segnale dei lipidi in corrispondenza dellaffollamento cellulare in prossimit del

plateau e la comparsa, nella linea 1, del segnale del GABA, presente ad intensit apprezzabili a partire dal 7giorno

dopo la piastrazione. Gli spettri delle 2 linee sono mostrati nella figura1 in cui sono evidenziati i segnali osservati.

Fig.1. Spettri 1D 1H MRS delle 2 linee di GSCs ad alto (a, b) e basso (a, b) campo magnetico.

I risultati ottenuti dopo irradiazione con protoni, ioni carbonio e raggi gamma, hanno messo in luce un

comportamento metabolico molto diverso nelle due linee.

La linea 1 mostra un aumento del segnale dei lipidi mobili dopo irraggiamento con radiazioni gamma (figura 2a),

effetto che non si osserva invece nella linea 83 in cui il segnale dei lipidi rimane sostanzialmente inalterato in

seguito a irraggiamento gamma (figura 2b).

Fig. 2 Modulazione nel tempo del segnale lipidico A (1.28-0.89 ppm) rispetto al segnale della Lisina (Lys) preso

come riferimento in spettri bidimensionali del tipo COSY: variazione del segnale nella linea 1(a) e nella linea 83

(b) dopo irraggiamento con 20 Gy di raggi gamma e variazione dello stesso segnale nella linea 83 in seguito a

irraggiamento con fasci di protoni da 10 Gy (c).

Dal confronto della risposta del segnale lipidico in seguito ad irraggiamento con raggi gamma rispetto a fasci di

protoni nella linea 83 (figura 2c) emerso che i segnali lipidici non sono influenzati dallirraggiamento

indipendentemente dal tipo di radiazione.

Questo induce a pensare che ci sia un diverso effetto delle radiazioni sul metabolismo dei lipidi nelle due linee.

linea 1 (gamma) linea 83 (gamma)

linea 83 (protoni)

a b

c

Altri effetti osservati a seguito di irraggiamento sono le variazioni subite dal segnale del glutatione ridotto (GSH).

Il GSH un noto agente antiossidante che agisce come radioprotettore interagendo con i radicali liberi prodotti

dallirraggiamento. Lintensit del segnale GSH dopo irraggiamento con fotoni nella linea 1 sempre inferiore a

quella del controllo cosa che avviene anche in seguito ad irraggiamento con protoni nella linea 83. Leffetto

protettivo del GSH testimoniato dal consumo del GSH nei campioni irraggiati che a tempi lunghi tende a risalire

come gi osservato per altre linee cellulari come le MCF-7 [3]. Leffetto risulta meno evidente a seguito di

irraggiamento gamma rispetto alle particelle cariche. I fotoni producono, invece, un effetto diverso sul segnale del

GSH nel caso della linea 83 per cui il GSH aumenta dopo lirradiazione (figura 3).

Fig. 3 Modulazione nel tempo del GSH (2.46-2.55 ppm) rispetto al segnale della Lisina (Lys) preso come

riferimento in spettri bidimensionali del tipo COSY: variazione del segnale nella linea 1 (a) e nella linea 83 (b)

dopo irraggiamento con 20 Gy di raggi gamma e variazione dello stesso segnale nella linea 83 in seguito a

irraggiamento con fasci di protoni da 10 Gy (c).

Linea 83 (gamma) Linea 1 (gamma) a b

c Linea 83 (protoni)

I dati preliminari dellirraggiamento della linea 83 con ioni Carbonio confermano landamento osservato nel caso

di irraggiamento con fasci di protoni sia per il segnale dei lipidi che per quello del GSH.

Per approfondire la natura degli effetti osservati stiamo effettuando esperimenti su cloni di entrambe le linee

sopravvissuti a irraggiamento con fasci di protoni a diverse dosi di radiazione. In tali cloni il GSH sembra essere

meno intenso che nei cloni derivati dalle cellule di controllo non irraggiate. Tale effetto potrebbe essere dovuto ad

un danno dei meccanismi antiossidativi che la cellula pu mettere in atto per contrastare gli effetti tossici delle

radiazioni: ci potr essere confermato dallanalisi di un numero maggiore di cloni.

Inoltre per quel che riguarda la linea 1 si anche osservato che possono sopravvivere alle radiazioni cellule che

presentano un fenotipo metabolico molto diverso da quello di partenza. Se anche questi dati verranno confermati

larricchimento di fenotipi metabolici particolarmente resistenti alle radiazioni potrebbe essere tra le concause della

radioresistenza di alcune linee di GSCs.

Ringraziamenti

Questo lavoro stato parzialmente finanziato dall'esperimento INFN RADIOSTEM.

Bibliografia:

[1] Cheng L. et al. Elevated invasive potential of glioblastoma stem cells. Biochem. Biophys. Res. Com. 2011, 406:

638-643.

[2] Pallini R. et al. Cancer stem cell analysis and clinical outcome in patients with glioblastoma multiforme. Clin

Cancer Res (2008) 14, 8205-12.

[3] Grande S. et al. Metabolism of glutathione in tumour cells as evidenced by 1H MRS. FEBS Letters 2007, 581:

637-643.

Grandezzebasatesudatibiologiciinradioterapia(BioQuaRT):unprogettodiricercaEMRP lanciatonel2012

BiologicallyWeightedQuantitiesinRadiotherapy:anEMRPJointResearchProject

HansRabus(1),HugoPalmans(2),GerhardHilgers(1),PeterSharpe(2),MassimoPinto(3,a),CarmenVillagrasa(4),HeidiNettelbeck(1),DavideMoro(5),AndreaPola(6),StanislavPszona(7),PedroTeles(8)(1)PhysikalischTechnischeBundesanstalt(PTB),Braunschweig,Germany(2)NationalPhysicalLaboratory(NPL),Teddignton,UK(3)AgenziaNazionaleperloSviluppoEconomicoSostenibile(ENEA),S.M.diGaleria,Italy(4)InstitutdeRadioprotectionetdeSretNuclaire(IRSN),FontenayauxRoses,France(5)IstitutoNazionalediFisicaNucleare(INFN)Legnaro,Italy(6)PolitecnicodiMilano(PoliMi),Milan,Italy(7)NarodoweCentrumBadaJdrowych(NCBJ),OtwockSwierk,Poland(8)InstitutoTecnolgicoeNuclear(ITN),Sacavm,Portugal(a)presentingauthor

Summary:FundedwithintheEuropeanMetrologyResearchProgramme(EMRP)[1],thejointresearchprojectBiologically

weightedquantitiesinradiotherapy(BioQuaRT)[2]aimstodevelopmeasurementandsimulationtechniquesfordetermining

thephysicalpropertiesofionisingparticletracksondifferentlengthscales(about2nmto10m),andtoinvestigatethe

correlationofthesetrackstructurecharacteristicswiththebiologicaleffectsofradiationatthecellularlevel.Workpackage1

developsmicrocalorimeterprototypesforthedirectmeasurementoflinealenergyandwillcharacterisetheirresponsefordifferentionbeamsbyexperimentandmodelling.Workpackage2

developstechniquestomeasureparticletrackstructureondifferentlengthscalesinthenanometrerangeaswellasa

measurementdeviceintegratingasiliconmicrodosimeterandananodosimeter.Workpackage3investigatestheindirect

effectsofradiationbasedonprobesforquantifyingparticularradicalandreactiveoxygenspecies(ROS).Workpackage4

focusesonthebiologicalaspectsofradiationdamageandwillproducedataoninitialDNAdamageandlateeffectsfor radiotherapybeamsofdifferentqualities.Workpackage5providesevaluateddatasetsofDNAcrosssectionsanddevelopsa

multiscalemodeltoaddresstrackstructurepropertiesatthemicrometerandandnanometerscale.TheJRPconsortiumseeks collaborationwithothergroupsworkinginthefieldandiseligibleforResearcherMobilityGrantstofundresearchstaysof scientistsoutsideoftheconsortiumatoneoftheparticipatinginstitutes.

TheEMRPisjointlyfundedbytheEMRPparticipatingcountrieswithinEURAMETandtheEuropeanUnion.References:[1]http://www.emrponline.eu/[2]http://www.ptb.de/emrp/bioquart.html

Dose al paziente in radiologia interventistica: un po di ordine nel caos A. Radice1,2, C.Pasquali2, P.Remida3, R.Corso3, N.Paruccini2, A. Crespi2 (1) Universit degli Studi di Milano Scuola di Specializzazione in Fisica Medica, Milano (2) Azienda Ospedaliera San Gerardo S.C. Fisica Sanitaria, Monza (MB) (3) Azienda Ospedaliera San Gerardo S.C. Radiodiagnostica, Monza (MB)

Introduzione Nellambito della radiologia interventistica si assistito, negli ultimi ventanni, a un progressivo aumento della richiesta di prestazioni e a una crescente estensione dei campi di applicazione: vascolare (es. angiografie, angioplastiche percutanee e stenting transluminali, embolizzazioni ed endoprotesi percutanee), oncologico (chemioembolizzazioni) ed extravascolare (es. vertebroplastiche, drenaggi percutanei, bilioplastica e stenting biliare). Il trattamento di casi sempre pi complessi e tecnicamente difficili, pu richiedere lunghi tempi di fluoroscopia e un elevato numero di immagini acquisite in fluorografia; come conseguenza, la dose assorbita dal paziente pu essere molto elevata e superiore alle soglie per linsorgenza di reazioni tissutali avverse[1]. In letteratura sono stati riportati casi di danni da radiazione alla cute anche gravi a seguito di procedure interventistiche ad alta dose[2][3]. Le grandezze dosimetriche utilizzate per la valutazione della dose al paziente in radiologia interventistica sono la massima dose in cute (Dskin,p), il kerma in aria al punto di riferimento interventistico (Ka,i), il prodotto dose-area (kerma-area product, PKA) e il tempo di fluoroscopia (FT). Mentre i metodi sperimentali per la determinazione di Dskin,p (pellicole radiocromiche e dosimetri a termoluminescenza) sono di difficile impiego nella pratica clinica, i valori di Ka,i, PKA e TF, forniti direttamente dallangiografo e visualizzabili in sala angiografica, permettono di effettuare una stima in tempo reale della dose erogata al paziente durante la procedura. Il valore di Ka,i unapprossimazione della dose assorbita dalla cute poich il punto di riferimento interventistico (IRP), durante lintera procedura, non sempre situato in corrispondenza della superficie dingresso del paziente; in genere, assumendo che lIRP coincida con la cute del paziente, si sovrastima la normale dose erogata alla cute e il rischio ad esso associato di insorgenza di reazioni tissutali. Il PKA, invece, un buon indicatore della dose totale assorbita dal paziente e, quindi, per la stima del rischio di effetti stocastici. Infine, il tempo di fluoroscopia, che lindicatore dosimetrico pi comunemente usato, tiene conto solo della modalit fluoroscopica e non dovrebbe essere impiegato per il monitoraggio della dose al paziente nelle procedure di radiologia interventistica[4]. Sebbene lICRP consideri i livelli di riferimento (Reference Levels, RLs) uno strumento utile per lottimizzazione della dose al paziente nelle procedure interventistiche con guida fluoroscopica, attualmente in letteratura sono disponibili RLs solo per un limitato numero di procedure di radiologia interventistica[5][6]. Il processo di definizione e applicazione dei RLs semplice nel caso di esami ben definiti nei quali sono utilizzati protocolli standard. Per quanto riguarda le procedure con guida fluoroscopica stabilire i RLs una sfida a causa dellampia distribuzione di dose correlata a differenti fattori, tra i quali il tipo di sistema angiografico impiegato, lanatomia del paziente, lesperienza delloperatore e la complessit della procedura. Infine, nonostante lesistenza di un nomenclatore nazionale proposto dalla Societ Italiana di Radiologia Medica, risulta ancora difficoltoso il confronto con i dati raccolti e i RLs presenti in letteratura per la mancanza di omogeneit e uniformit nella codifica delle procedure di radiologia interventistica. Lobiettivo del presente lavoro la valutazione della dose al paziente nelle procedure di radiologia e neuroradiologia diagnostica e interventistica in termini di Ka,i, PKA, TF e numero di immagini acquisite in fluorografia al fine di confrontare i valori ottenuti con i riferimenti presenti in letteratura e di definire dei valori di riferimento interni come punto di partenza per lottimizzazione di tali pratiche.

Materiali e metodi Sono stati raccolti i dati dosimetrici di 698 procedure di radiologia interventistica non consecutive da settembre 2011 ad agosto 2013 presso le due sale angiografiche dellAzienda Ospedaliera San Gerardo (Monza) nelle quali sono installati due sistemi angiografici a flat panel detector (Allura FD20C e Allura XPerCT FD20C, Philips

Medical System). Le procedure diagnostiche e interventistiche sono state suddivise in neuroradiologiche, oncologiche, extravascolari e vascolari in funzione dellorgano o della regione anatomica trattata (testa, torace, addome, pelvi, arto superiore, arto inferiore). Per ogni procedura sono stati raccolti il PKA totale comprensivo sia del contributo di fluroscopia sia di fluorografia (PKA tot), Ka,i, TF e il numero totale di immagini acquisite in fluorografia (Nimm). I valori mediani dei parametri di esposizione sono stati confrontati con i RLs pubblicati in letteratura[5][6]. Infine, sono stati applicati i valori di trigger suggeriti dallICRP[7] allo scopo di identificare i pazienti potenzialmente a rischio di reazioni tissutali avverse alla cute per i quali indicato un programma di follow-up.

Risultati I risultati ottenuti sono riportati in Tabella 1 per le sole procedure con un numero maggiore o uguale a 10.

Tabella 1 Principali risultati dello studio dosimetrico

In generale si osserva una forte variabilit nei dati raccolti anche allinterno della singola procedura, dovuta non solo alla complessit del caso clinico e allanatomia del paziente, ma anche al tipo di protocollo impiegato e allesperienza delloperatore. Il numero di pazienti ripetuti non da sottovalutare; in alcuni casi, come i drenaggi biliari e i trattamenti endovascolari cerebrali con somministrazione del farmaco Nimodipina, il paziente sottoposto a pi procedure nellarco di pochi giorni. Nelle vertebroplastiche si osserva il superamento dei RLs per quanto riguarda il Nimm[6] dovuto al maggior impiego di acquisizioni rotazionali. Il numero di immagini maggiore rispetto ai RLs anche nelle embolizzazioni degli arti inferiori e ci comporta un incremento del PKA tot[5]. Infine, nelle procedure diagnostiche neurologiche di angiografia cerebrale il PKA tot superiore ai RLs[6]. I valori soglia suggeriti dallICRP per il follow-up dei pazienti sono stati superati nel 6.5% delle procedure diagnostiche e nel 10% di quelle interventistiche, in particolare negli esami riguardanti il distretto cerebrale e addome-pelvico.

Conclusioni Negli ultimi anni si assistito a una diminuzione degli esami diagnostici, a causa del miglioramento delle tecniche radiologiche non invasive, e allaumento del numero di procedure interventistiche, meno invasive della chirurgia, cui spesso sono in alternativa. Nelle acquisizioni rotazionali, ormai largamente impiegate, la radiazione distribuita su unampia superficie dingresso e il valore di Ka,i ad esse associato una sovrastima della dose assorbita dalla cute del paziente. Tale indice di dose pu non risultare pi idoneo per la selezione dei pazienti da sottoporre a follow-up. Al fine di migliorare la gestione della dose al paziente indispensabile introdurre una nomenclatura omogenea delle procedure e una standardizzazione dei protocolli impiegati. Il confronto con i pochi RLs disponibili in letteratura ha comunque permesso di identificare alcune procedure che necessitano di ottimizzazione. Gli applicativi per la registrazione automatica dei dati dosimetrici possono essere utili per il controllo della dose al paziente, in particolare per monitorare gli esami ripetuti nel breve periodo, non solo in radiologia interventistica.

Riferimenti [1] ICRP, 2000. Avoidance of Radiation Injuries from Medical Interventional Procedures. ICRP Publication 85. Ann. ICRP 30 (2). [2] Balter S, Hopewell JW, Miller DL, Wagner LK, Zelefsky MJ. Fluoroscopically guided interventional procedures: a review of radiation effects on patients' skin and hair. Radiology 2010: 254(2);326-41. [3] ICRP, 2012. ICRP statement on tissue reaction/early and late effects on radiation in normal tissue and organs-threshold doses for tissue reaction in radiation protection context. ICRP publication 118. Ann. ICRP 41(1/2) [4] Miller DL, Balter S, Schueler BA, Strauss KJ, Vano E. Clinical radiation management for fluoroscopically guided interventional procedures. Radiology 2010: 257(2), 321332. [5] Vano E, Jrvinen H, Kosunen A, et al. Patient dose in interventional radiology: a European survey. Radiation Protection Dosimetry 2008: 129(1-3), 3945. [6] Miller DL, Kwon D, Bonavia GH. Reference levels for patient radiation doses in interventional radiology: proposed initial values for U.S. practice. Radiology 2009: 253(3), 753764. [7] ICRP, 2013. Radiological protection in cardiology. ICRP Publication 120. Ann. ICRP 42(1).

0

1

2

3

4

5

6

10Age

Em

ean (

mS

v)

E_ICRP 60

E_ICRP 103

0%

20%

40%

60%

80%

100%

10Age

CT

seri

es (

%)

Head

Neck

Chest

Abdomen

Pelvis

The impact of ICRP 103 in pediatric CT: a comparative evaluation of effective dose

G. Frigerio, M. Duchini, P. Urso, M. Cacciatori, A. Ostinelli.

Department of Medical Physics, SantAnna Hospital, Como, Italy

Purpose: Current CT scanners generate patient dose indices relative to the volume CT dose index (CTDIvol) and

the to dose-length product (DLP), both before and after the CT scan is performed. CTDIvol is an index that

quantifies the relative intensity of the radiation that is incident on the patient. DLP, which is the product of the

CTDIvol and the scan length, represents the total amount of radiation incident on the patient. DLP data, however,

are not comparable with dosimetric parameters used with other imaging modalities. The effective dose (E) is then

primarily used to compare the stochastic risk associated with the exposure to ionizing radiation.

The practical method that is most often used in clinical routine is to estimate the effective dose from DLP

measurements exploiting age and body region specific conversion coefficients (k-factors). According to the ICRP

publication 103 recommendations, new weighting factors and organs at risk have been defined. Consequently,

conversion factors should be revised and possibly updated, especially for pediatric patients, characterized by a

higher radiosensitivity and longer life expectancy.

The aim of this study is to assess the differences arising in the effective dose for pediatric CT examinations

depending on whether the ICRP 60 or ICRP 103 formalism is used.

Methods and materials: The head, neck, chest, abdomen and pelvis CT examinations of 411 pediatric patients

performed at SantAnna Hospital in Como were assessed. DLP data of 894 paediatric CT series were grouped

according to the age class (10 years) and body region. The effective dose was calculated using

both the k-factors based on ICRP 60 and 103 reported in [1]. These conversion factors take into account differences

in scanning voltage, body region and age. Descriptive statistics was carried out in order to characterize the sample

under study. The non-parametric Wilcoxon test was used to determine if there were any statistically significant

differences in the calculated effective doses. The statistical analysis was performed with the SPSS.20 software.

Results: CT examinations were largely performed on pediatric patients older than 10 y (71.3%), prevalently males

(73.6%). The most studied region was the head (53.9%), especially for newborns (96.1%). Figure 1 shows the CT

series distribution according to body regions and age classes.

Fig. 1 CT frequencies (%) for different anatomical regions Fig. 2 Effective dose comparison, by ICRP 60 and 103

evaluation, for different age classes.

Effective doses due to ICRP 60 and 103 weighting factors resulted always significantly different (p

coefficients were linked to higher effective dose for newborn patients (E%=9.5%), that, because of the sample

distribution, strongly reflected the effective dose increase related to the head region. Such a difference showed a

reduction with increasing the age, till a slight decrease in E for patients older than 10 y (E%=-1.4%).

Conclusions: The introduction of new k-factors can yield to a relevant effective dose modification, depending on

the region to be investigated and the paediatric patient age. The effect of the introduction of ICRP 103 formalism

on the mean effective dose strongly depends on the CT series distribution according to body regions and age

classes. The examination on the head region for newborn patients, that was the most frequently performed CT in

clinical practice, caused a not negligible effective dose increase in such a age class. On the contrary, CT scans for

grownup patients (especially >10 y) involved several anatomical regions and a not marked effect of coefficient

variation was evident.

The study underlines the effect of conversion coefficient modification should be considered when evaluating the

need of CT in clinical practice for pediatric patients, especially for more radiosensitive regions.

Reference:

[1] P.D. Deak et al, Multisection CT Protocols: Sex- and Age- specific conversion factors used to determine

effective dose from dose-length product, Med Phys (2010) 257(1):158-166

Knowledge about patient radiation protection: preliminary results of a survey among the physicians of the District of Pavia Italy Conoscenze sulla radioprotezione dei pazienti: risultati preliminari della indagine tra i medici dellOrdine di Pavia E. Giroletti1, F. Buzzi2, F. Campanella F3, L. Rossi3, P. Micheletti2, S. Villani2. (1) Dipartimento di Fisica, Universit di Pavia e INFN sezione di Pavia (2) Dipartimento di Sanit Pubblica, Medicina Sperimentale e Forense, Universit di Pavia (3) Scuola di Specializzazione in Igiene e Medicina Preventiva, Universit di Pavia

Le procedure mediche diagnostiche sono la principale fonte di esposizione della popolazione alle radiazioni ionizzanti di origine antropica. Il loro numero in crescita e, conseguentemente, in costante aumento la dose collettiva, in particolare a causa delle tecniche pi invasive, come la tomografia computerizzata (TC) e la radiologia interventistica. Tali aspetti implicano una maggior consapevolezza da parte dei medici coinvolti; a loro, infatti, spetta la giustificazione della procedura e, se del caso, anche lottimizzazione della stessa (minima dose). I dati di letteratura scientifica, tuttavia, evidenziano tra i medici conoscenze inadeguate sulle dosi impartite durante le procedure radiologiche e riguardo alla radioprotezione dei pazienti (1, 2, 3, 4, 5). Ci potrebbe indurre i medici a richiedere esami inappropriati ovvero a non eseguirli sufficientemente ottimizzati. Lo scopo principale dello studio valutare le conoscenze dei medici della provincia di Pavia riguardo lesposizione dei pazienti sottoposti a comuni procedure radiologiche e limportanza della radioprotezione del paziente. Lo studio stato realizzato con la collaborazione dellOrdine dei Medici Chirurghi e Odontoiatri della provincia di Pavia ed approvato dal Comitato Etico dellUniversit degli Studi di Pavia. Lindagine stata condotta da marzo a maggio 2013 tra i medici iscritti allOrdine di Pavia. I soggetti sono stati arruolati tramite posta ordinaria e/o e-mail di concerto con lOrdine dei Medici. Le informazioni sono state raccolte in formato anonimo attraverso un questionario autosomministrato ed accessibile su piattaforma on-line tramite inserimento di login e password. Il questionario composto da 26 domande indaganti le seguenti aree: percezione riguardo allimportanza della radioprotezione; formazione e aggiornamento in radioprotezione; conoscenze in tema di radiazioni ionizzanti; specializzazione e professione. Sono state condotte analisi di statistica descrittiva, sintetizzando le variabili quantitative in media e deviazione standard e quelle categoriche in percentuale. stato costruito lo score percentuale di risposte corrette; tale score percentuale stato trattato come una variabile quantitativa. Sono state indagate le differenze tra i medici specialisti in radiologia e medicina nucleare e il resto degli intervistati per alcune delle variabili indagate applicando i seguenti test: t di Student con la correzione di Satterthwaites, Chi-quadrato (Chi2) di Pearson e/o il test esatto di Fisher. Le analisi sono state effettuate utilizzando STATA 12 . Il questionario stato compilato complessivamente da 419 medici, di cui il 50% maschi; let media dei rispondenti stata di 4512 anni. Larea di specializzazione prevalente risulta essere quella della Medicina generale (Medicina Interna, Dermatologia, Geriatria, Medicina dello Sport, Oncologia, Pediatria, Medicina Generale) e circa i 2/3 dei rispondenti ha dichiarato di svolgere la professione in unarea specialistica. Il 70% dei rispondenti allindagine ritiene molto rilevante la radioprotezione; tra i medici che prescrivono o eseguono indagini radiodiagnostica o di medicina nucleare la percentuale sale al 98%. 48% degli intervistati ha ricevuto una formazione specifica nella protezione dalle radiazioni ionizzanti durante il percorso lavorativo e/o universitario. Il punteggio medio di risposte esatte risultato del 62%, significativamente maggiore nel gruppo di rispondenti con pi di 10 anni di esperienza lavorativa post-laurea rispetto al gruppo con meno di 10 anni di esperienza (63,9% vs. 61,1%; t=2.49, p=0.01) e tra gli specialisti in radiologia (radiologia, radioterapia, medicina nucleare) rispetto ai medici con altra/nessuna specializzazione (73,9% vs. 61,3%; t=5.91, p

Il 3% stima correttamente la dose efficace (in termini di numero di RX torace equivalenti) di 5 comuni procedure radiologiche. Il rischio connesso alla mammografia valutato adeguatamente dall83% dei medici (tabella 1) mentre il 95% sottostima il rischio di effetti stocastici delle procedure pi invasive. Infatti, 74% e 86% degli intervistati sottostima il rischio connesso alla TC alladdome e alle indagini coronarografiche, rispettivamente.

Tabella 1 Distribuzione risposte a domande sulla dose (in termini di RX equivalenti) di 5 procedure radiologiche

Procedura Stima inferiore Stima corretta Stima superiore n % n % n %

TC spirale addome 311 74,2 108 25,8 0 0 RM colonna 0 0 339 80,9 80 19,1ECO addome 0 0 406 96,9 13 3,1Coronarografia 362 86,4 57 13,6 0 0Mammografia 21 5,0 350 83,5 48 11,5

Solo il 54% identifica correttamente la PETscan come lunica, tra 5 comuni procedure diagnostiche, che determina presenza di radioattivit nel paziente al termine dellindagine; la quota risultata significativamente maggiore tra gli specialisti in radiologia rispetto alle altre specialit (60,6% vs. 50,4%; p test esatto di Fisher

Progetto DoseDataMed2: Valutazione della dose collettiva da radiologia e medicina nucleare in Italia

DosedataMed2: National evaluation of collective doses from radiology and nuclear medicine

R. Padovani1, G. Compagnone2, A. Lazzari 3, F. Bonutti1, S. De Crescenzo4, A. Dipilato5, P. Angelini6, S. Domenichelli2, Daniele Giansanti7 (1) Medical Physics Dpt, University Hospital, Udine (2) Medical Physics Dpt, S.Orsola University Hospital, Bologna (3) Medical Physics Dpt, Azienda USL2, Lucca, (4) Medical Physics Dpt, Niguarda Hospital, Milano (5) Medical Physics Sct, Perugia University, Perugia (6) Regional Health Service Emilia-Romagna (Bologna) (7)Istituto Superiore Sanit (Roma)

Purpose: the DoseDataMed2 project (DDM2) aimed to assess population exposures from diagnostic and interventional radiology and nuclear medicine in European countries. The study was developed following the European Guidance on Estimating Population Doses from Medical X-Ray Procedures (RP154) in the years 2011-12 and coordinated by STUK (Finland). In Italy an AIFM working group (WG), with representatives of regions that performed regional dose evaluations, assessed national collective doses. Methods and materials: a survey among AIFM regional co-ordinators identified the five regions (Emilia-Romagna, Friuli-Venezia Giulia, Lombardia, Umbria, Toscana), representing about 30% of the Italian population, that performed regional evaluations as requested by the art. 12 of the D.Lgs.187/2000. Taking into account the RP154 and available regional data, the WG made the procedure frequency and dose assessment for the TOP20 radiological (covering 50-70% of total frequency and 70-90% of total collective dose (excluding dental) and 33 nuclear medicine procedures. Regional data on frequency and mean dose per procedure have been compared and weighted means computed. Because of the small differences in the radiological practice in the 5 regions, both for frequencies and procedure doses, it has been assumed that national figures correspond to the computed weighted means. DDM2 evaluated correction factors to estimate overall values from TOP20 frequencies and doses. Uncertainties have been estimated from the variations among the 5 regions, the size of the samples and the methodology adopted for each procedure dose assessment. Results have been submitted to DDM2 and are part of the final report of the project (http://ddmed.eu). Results: the estimated number of examinations per 1000 population in Italy in the 2006 for radiology and nuclear medicine practice was 1255 (including dental) and 13.8, respectively. The per-caput annual effective dose was 1.244 mSv in 2006 : 1.17 from diagnostic and interventional (63% from CT) and 0.07 from nuclear medicine. The total relative uncertainties, at 95% confidence level, were 9.3% and 11.4% for frequency and collective dose, respectively. Conclusion: the study made homogeneous the available regional data according to the DDM2 developed criteria with an acceptable statistical significance. The evaluation represents the first national estimation of frequency and population dose from diagnostic radiology and an update for nuclear medicine practice.

Esposizioni da radiazioni ionizzanti di operatori e pazienti in Radiologia Interventistica: i risultati di una

survey fra Centri Italiani.

S.Grande1, C. De Angelis

1, P.Fattibene

1, A.Palma

1, R.Padovani

2, A Trianni

2, A.Negri

2, F.Bonutti

2.

(1) Dipartimento di Tecnologie e Salute, Istituto Superiore di Sanit, Roma (2) Az. Osp. Univ. S. Maria della

Misericordia, Udine; Struttura Operativa di Fisica Sanitaria.

Introduzione

La radiologia interventistica (RI) un settore della clinica in rapida evoluzione grazie a indubbi vantaggi per il

paziente a cui si aggiunge un rilevante risparmio per il SSN. Frequentemente le procedure di RI sono eseguite con

tecniche di imaging utilizzanti radiazioni ionizzanti con conseguente esposizione sia del paziente (che costituisce la

principale sorgente di radiazione diffusa) sia del personale medico e ausiliario.

Tali esposizioni sono caratterizzate da una notevole disuniformit fra Centri, come sottolineato dai risultati di

survey svolte sia livello europeo nellambito del progetto SENTINEL [1], sia a livello locale in alcuni paesi

Europei ed extra Europei, Queste indagini hanno evidenziato la problematica delle elevate esposizioni cui sono

esposti gli operatori di RI [2, 3].

A livello italiano, lINAIL, in collaborazione con lAO S. Orsola Malpighi di Bologna, ha svolto di recente una

survey per il monitoraggio dello stato dellarte della radioprotezione degli operatori di Cardiologia Interventistica

[4], che ha confermato quanto visto a livello internazionale.

LISS nellambito del Progetto Problematiche connesse alle esposizioni da radiazioni ionizzanti di operatori e

pazienti in Radiologia Interventistica facente parte del Programma strategico: Sicurezza e Tecnologie Sanitarie

(finanziato MoH 2010) sta proseguendo, in collaborazione con l'Ospedale S. Maria della Misericordia di Udine

(AOSMM) e lAge.Na.S. (capofila del progetto) un monitoraggio della situazione italiana. per quanto riguarda

svariati aspetti, tra cui i protocolli d'uso, la formazione in ambito radioprotezionistico, le dosi ai pazienti e agli

operatori, per le pratiche interventistiche pi diffuse.

Una prima survey su 12 centri stata condotta nel 2011-2012, cui ne seguita una seconda nel 2012-2013,

maggiormente incentrata sulle dosi ai pazienti e sui protocolli di utilizzo degli angiografi.

I risultati ottenuti nella prima suvey, presentati in questo lavoro, hanno mostrato, come atteso, unelevata variabilit

a livello nazionale negli aspetti suddetti.

Metodologia

La metodologia con cui stata svolta la prima survey descritta in [5]. In breve, sono state selezionate nove

procedure interventistiche suddivise in cinque aree principali: Vascolare, Biliare/Urinario, Cardiologia,

Elettrofisiologia, Neuroradiologia. Tra i Centri che eseguono queste procedure, ne sono stati scelti 12 tali che la

loro distribuzione fosse rappresentativa della situazione nazionale (6 nel Nord, 2 nel Centro, 4 nel Sud).

LISS e lAOSMM di Udine hanno sviluppato 3 questionari, in formato elettronico, indirizzati specificamente alle

diverse categorie professionali coinvolte nelle procedure di RI: Clinico; Operatore (TSRM, Infermiere); Fisico

Medico. Il questionario rivolto al Fisico Medico contiene due schede riguardanti i dati sulla dosimetria personale

dello staff del dipartimento di RI nel periodo in indagine: 2009 2010. Sono stati ricevuti 93 questionari (clinico),

167 (TSRM/infermiere) e 12 (Fisico).

Risultati

Questionari per il Clinico e lOperatore (TSRM/Infermiere)

Gli argomenti richiesti possono essere raggruppati in categorie principali, riportate in Tabella 1. Nel seguito,

saranno riportati alcuni dei risultati di maggior interesse ottenuti.

Tabella 1- Categorie domande Questionari per Clinico e Operatore (TSRM/Infermiere)

1 Informazioni personali: et, anni di esperienza in RI, etc.

2 Numero e tipologia di procedure svolte negli anni 2009 e 2010

3 Numero di dosimetri personali, loro posizione, frequenza duso etc.

4 Utilizzo di dispositivi di protezione individuali (DPI) quali camice, occhiali, guanti, etc.) e protezione

collettiva (schermi anti X, tende anti X sospese al lettino del paziente etc.)

5 Possibili problemi di salute correlati allutilizzo del camice (patologie del rachide)

6 Consapevolezza: conoscenza delle dosi e delle dosi ai pazienti

7 Formazione in radioprotezione specifica per la RI: tipologia, frequenza, etc.

In Figura 1 riportato listogramma con le percentuali di risposta per tutti i clinici e gli operatori dei 12 centri

relativamente alla domanda sul numero di dosimetri assegnati: vi sono vari approcci nei vari centri.

Figura 1. Distribuzione delle risposte relative al quesito sul numero di dosimetri assegnati per i clinici (grigio) e

per gli operatori (TSRM/infermiere) (nero).

LICRP [6] raccomanda lutilizzo di due dosimetri (uno sopra ed uno sotto il camice) ed un terzo per la dose alle

mani per chi opera in RI; questo approccio appare seguito da circa due terzi dei Centri partecipanti. Le analogie di

risposta sono dovute principalmente allesistenza di protocolli a livello regionale.

Largomento successivo su cui si investigato riguarda due aspetti particolarmente critici: le dosi alle estremit e al

cristallino. Com noto, lICRP ha recentemente rivisto il limite annuale di dose equivalente al cristallino per i

lavoratori esposti, raccomandando un valore di 20 mSv/anno [7]. Il 74% dei clinici e il 55% degli operatori hanno

asserito di fare uso, sempre, di dosimetri per le estremit, mentre solo tre centri su dodici hanno risposto di

utilizzare dosimetri specifici per il cristallino. Va per ricordato che la dose al cristallino pu essere stimata a

partire dalla dose misurata sopra il camice di protezione.

Per quanto riguarda la consapevolezza, la quasi totalit del personale di RI dichiara di conoscere le proprie dosi,

mentre una percentuale pi bassa (circa i due terzi) dei clinici afferma di conoscere le dosi impartite al paziente

cos come misurate dallapparecchiatura.

A seguire, sulla formazione e laggiornamento professionale, va ricordato che come previsto dal D.L. 187/2000 Il

personale che opera in ambiti professionali direttamente connessi con lesposizione medica deve seguire corsi di

formazione con periodicit quinquennale [8]. Unelevata percentuale di lavoratori (circa 80% TSRM/infermieri,

circa 70% clinici) afferma di aver avuto tale formazione, ma non la totalit. Daltro canto, per il 95% dei

TSRM/infermieri e l87% dei clinici la frequenza di aggiornamento maggiore o uguale ai 5 anni richiesti dalla

legge.

Questionario per il Fisico Medico

Del questionario per il fisico medico saranno descritti i risultati relativi alla dosimetria dei singoli lavoratori. Nelle

schede stato chiesto di riportare lequivalente di dose personale (Hp(10)) misurata sopra e sotto il camice, la dose

valutata al cristallino e la dose alla mano pi esposta.

Nella Tabella 2 sono riportati i valori di Hp(10) sopra il camice per procedura per i medici.

Tabella 2- Hp(10) sopra il camice clinici

Categoria professionale Dose /procedura Valore max/min

Cardiologo emodinamista Da 0.14 a 0.2 Sv/procedura 7

Cardiologo elettrofisiologo Da 0.05 a 1.8 Sv/procedura 36

Radiologo interventista Da 0.05 a 0.7 Sv/procedura 14

Dai dati riportati in Tabella 2 emerge una maggiore esposizione per procedura per i medici cardiologi

elettrofisiologi, come atteso visto che queste procedure spesso non permettono luso dello schermo pensile. Un

ultimo dato di interess