Adroterapia

La Terapia con Particelle (PT), o Adroterapia, è una tecnica oncologica per il trattamento dei tumori solidi altamente localizzati che sfrutta fasci terapeutici. La completa caratterizzazione dello spettro di emissione dei prodotti secondari ha un duplice interesse: la produzione di particelle secondarie deve essere studiata, con precisione per consentire al sistema di pianificazione del trattamento (Treatment Planning System – TPS) di tenere in considerazione la dose addizionale ad essi legata, spesso non trascurabile, specialmente con fasci terapeutici di ioni. I prodotti di frammentazione secondari però possono anche essere sfruttati per monitorare, possibilmente online, il trattamento e verificando la conformità della dose assorbita con quella ottimizzata dal TPS.

Sinistra. Rivelatore DoseProfiler al CNAO montato in sala di trattamento. Destra. Prototipo di tracciatore realizzato con fibre scintillanti di 250 micron. Sensore al silicio SBAM 1, readout delle fibre del sistema di tracciamento.

Il Dose Profiler è un rivelatore tracciante per particelle secondarie cariche dedicato al controllo della dose somministrata al paziente. Attualmente è in sperimentazione al CNAO (Centro Nazionale Adroterapia Oncologica, Pavia) attraverso un clinical trial che vede coinvolti 40 pazienti oncologici trattati con fasci di protoni e ioni carbonio.

Contrariamente ai prodotti di frammentazione carichi per i quali in questi anni si sono fatte intense campagne di misura e i modelli nucleari hanno potuto allinearsi con le misure sperimentali, la conoscenza della produzione di neutroni secondari è ancora molto approssimativa. Allo stesso tempo però la dose addizionale veicolata dai neutroni è particolarmente dannosa poiché responsabile di rilasci di energia anche in zone lontane dal volume irragiato (in- and out- of field). Il rivelatore MONDO è un tracciatore a fibre scintillanti, ad oggi in costruzione dedicato alla caratterizzazione (in termini di energia e direzione) dei neutroni secondari prodotti in PT. Il primo sensore al silicio – SBAM1 – che permette di leggere fibre scintillanti con un readout compatto è stato realizzato nel 2019 ed è ora in fase di test.

Pubblicazioni recenti:

  1. Traini G., et al ; Review and performance of the Dose Profiler, a particle therapy treatments online monitor, Physica Medica, Volume 65, September 2019, Pages 84-93, doi: 10.1016/j.ejmp.2019.07.010
  2. De Simoni M., et al.; In-room test results at CNAO of an innovative PT treatments online monitor (Dose Profiler), Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica, Volume 41, Issue 6, November 2018, Article number 209, doi: 10.1393/ncc/i2018-18209-2
  3. Mirabelli R, et al.; In-room performance evaluation of a novel online charged secondary particles monitor of light ions PT treatments, 2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, NSS/MIC 2018 – Proceedings November 2018, Article number 8824552, doi: 10.1109/NSSMIC.2018.8824552
  4. Rucinski A., et al.; Secondary radiation measurements for particle therapy applications: Charged secondaries produced by 16O ion beams in a PMMA target at large angles, Physica Medica Volume 64, August 2019, Pages 45-53, doi: 10.1016/j.ejmp.2019.06.001
  5. Gioscio, et al. “Development of a novel neutron tracker for the characterisation of secondary neutrons emitted in Particle Therapy” under press on NIM A (2019)  162862 doi:10.1016/j.nima.2019.162862
  6. Rucinski A., et al.; Secondary radiation measurements for particle therapy applications: Charged secondaries produced by 4He and 12C ion beams in a PMMA target at large angles, Physica Medica Volume 64, August 2019, Pages 45-53, doi: 10.1016/j.ejmp.2019.06.001
  7. Mattei et al.; Scintillating Fiber Devices for Particle Therapy Applications, IEEE TNS 2018 65 2054 doi:10.1109/TNS.2018.2843179
  8. Giacometti et al.; Characterisation of the MONDO detector response to neutrons by means of a FLUKA Monte Carlo simulation, Radiation Measurements 2018 119 144-149 10.1016/j.radmeas.2018.10.006
  9. Mirabelli, et al.; The MONDO Detector Prototype Development and Test: Steps Toward an SPAD-CMOS-Based Integrated Readout (SBAM Sensor) IEEE TNS 2018 65 2 744-751 10.1109/TNS.2017.2785768

Referente Progetto:

Michela Marafini

Collaborazioni:

Vincenzo Patera, Professore Ordinario, Università di Roma “La Sapienza”.
Alessio Sarti, Professore Associato, Università di Roma “La Sapienza”.
Adalberto Sciubba, Professore Ordinario, Università di Roma “La Sapienza”.
Giacomo Traini, Ricercatore Tempo Indeterminato, INFN.
Riccardo Mirabelli, Post Doc, Università di Roma “La Sapienza”