Nuove competenze per il Fisico
Specialista nel campo della Radioterapia
di precisione ?
GM Cattaneo - IRCCSU San Raffaele - Milano Italy
Sviluppo della presentazione
Esperto in Fisica Medica: ruolo,
funzione, formazione
 La Professione in Radioterapia: oggi e
… domani
 Formazione: considerazioni per il
futuro.

Fisico Specialista: ?? Chi è ??
Documentazione EFOMP:
Il Titolo nel mondo
 In
nessun Paese europeo, né in nessuno stato americano,
è possibile oggi la professione del Medical Physicist con la
sola laurea in Fisica.
 Il percorso formativo prevede sempre un periodo
successivo tra i 2 ed i 5 anni di completamento teorico e
formazione pratica
A livello Europeo …
 Verso
“Medical Physics Expert / Specialist”
Una formazione in .. evoluzione
Una formazione in .. evoluzione
La professione del FS in Radioterapia
(tradizione: backbone)
 Definizione/esecuzione protocolli di assicurazione della
qualità
 Caratterizzazione sistemi per piani di trattamento
radioterapici ( … essenzialmente per campi uniformi)
 Definizione / ottimizzazione piani di cura RT
(essenzialmente in modalità conformazionale)
 Training / addestramento di varie figure professionali
 Ricerca (a partire da una “routine” avanzata ….)
Le “novità” per la Radioterapia
“Imaging” NON solo anatomico, NON solo statico
 Sistemi computerizzato per l’ottimizzazione inversa
dei piani di cura RT
 Sofisticati (e costosi) sistemi di “dose delivery” (IMRT)
 Verifiche volumetriche anatomia paziente
prima/durante il trattamento (IGRT)

Dose delivery and verification
(una complessità da capire)
Acceleratori-IMRT & KV/KV Cone Beam CT


Modulazione
tramite
sistemi
multilamellari
“On board” KV/MV sistemi di imagini
10
9
8
sembra facile
Ma …
7
6
5
4
3
Leaf B
2
Leaf
A
1
-5cm
-4
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5cm
Un acceleratore robot: il Cyber-Knife

6 MV LINAC

Sistema dotato di 6 gradi di libertà
Precisione del posizionamento elevata
Il sistema acceleratore-braccio robotico è guidato da immagini radiologiche
acquisite da due rivelatori al silicio amorfo e trasmesse in tempo reale al sistema
permettendogli di correggere la posizione
Utilizzo di reperi anatomici (“ossei”) o markers (“interni”) posizionati in prossimità
della lesione
Sistema addizionale per irradiazione sincronizzata con atto respiratorio
(“Syncrony”)




Tomoterapia
Irradiazione di tipo elicoidale
Sistema IMRT dedicato
Sistema integrato per “Image Guided”
il fisico e la tecnologia:
distinguere l’essenziale dal superfluo
Grossa pressione verso nuove tecnologie.
La semplicità (intelligenza) puo’ essere vincente.
Come esempio,



• Messa a punto da I. Lax (dal 1991)
• Diffusione crescente
• Facilmente esportabile
un semplice TPS basato su immagini CT
• semplice,
• poco costosa
un acceleratore convenzionale
un sistema “ad hoc” di immobilizzazione
/ riposizionamento “ [“BODY FRAME”]

La radiochirurgia stereotassica extracraniale
Imaging
(L’aiuto, sempre più importante)
Ruolo dell’imaging in radioterapia
oncologica
• Corretta stadiazione e scelta strategia terapeutica
ottimale
Accurata delineazione dei volumi [ICRU 50-62]
Valutazione dei margini [ICRU 50-62, BIR 2003]
anasisi incertezze
• Individuazione parametri predittivi della risposta al
trattamento RT
• Valutazione effetto trattamento radiante (controllo
locale / funzionalità OAR dopo RT)
A proposito di incertezze ….
1st
2nd
3rd
Movimento organi
Ri-posizionamento
Variabilità tra operatori
Verso BTV (“biological target volume”) ?
• Potenzialità imaging multimodale
• stato funzionale, metabolico, molecolare
• NMR
(“Nuclear Magnetic Resonance”)
funzionale
• NMR spettroscopica
• PET (“Positron Emission Tomography”) con
traccianti sensibili biologia tumorale
•
etc
•
Componente ipossica
•
Angiogenesi tumorale
•
Ripopolazione durante il trattamento
•
etc
Barret A
Estro teaching course, 2002
MRI/MRSI
- Piano di trattamento più mirato
-Valutazione efficacia trattamento
Prior to Therapy
3 months after
Brachytherapy
12 months after
Brachytherapy
PET/TC: definizione BTV
atelectasia
tumore
IMRT
Imaging + Delivery
-Marcato risparmio dei
tessuti sani
- Dose omogenea nel
volume bersaglio
- Aumento di dose nella
regione metabolicamente
attiva
Radio/biologia dei tessuti e dei tumori
(La prospettiva)
Correlazione tra dati dosimetrici e
complicanze radioindotte
• Un esempio di uno studio
• multi-disciplinare (Fisici, Radioterapisti)
• inter-istituzionale (5 istituti, 540 pazienti)
Complicanze tardive moderate
n=0.23
D50=81.9 Gy
20
18
Complicanze tardive severe
16
NTCP (%)
14
n=0.06
D50=78.3 Gy
12
10
8
6
4
2
0
50
55
60
65
EUD(Gy)
70
75
Riduzione della tossicità ad ampio spettro
Potenza sessuale dopo RT: risparmio fasci nurovascolari, bulbo
penino etc
McLaughlin et al 2005
Riduzione della tossicità ad ampio spettro
Risparmio orecchio interno / riduzione perdita uditiva
Age depending (60 y, in
the figure)
Pan et al 2005
Imaging sempre piu’ orientato a
….
 Accurata
localizzazione tumore
 Definizione etereogeneità biologica entro la
massa tumorale
 Caratterizzazione della variabilità individuale
nella risposta al trattamento
 Comprensone dei meccanismi di risposta dei
vari tessuti
La professione del FS in Radioterapia
(i nuovi compiti)

Definizione strumenti analisi “quantitativa” delle
immagini
valutazione incertezze
 caratterizzzazione processi biologici
 Apporto stesura protocolli RT (frazionamenti non
standard)

 Sviluppo
ed ottimizzazione della modellistica
radiobiologica per la previsione dell’effetto
 Analisi
costo benefici della tecnologia
La formazione del FS in Radioterapia
(i nuovi temi)

accanto ai corsi di base …..
Imaging (“biologico / molecolare”)
 Metodi di analisi quantitativa, inferenza
statistica etc
 non un biologo, ma
 Biologia del tumore
acquisizione di …..
 Radiobiologia
 “linguaggio comune”


conoscenza di
potenzialità
 limiti
 problematiche

La formazione del FS in Radioterapia
(a supporto)

accanto/parallelamente ai corsi di base,
partecipazione a …..



 in
Corsi associazioni italiane AIFM, etc
Corsi associazione europee ESTRO, EFOM
Stage presso istituzioni/centri qualificati europei
Europa, una sfida per la “consolidata”
scuola di Milano, per il 35-mo …..
La formazione del FS in Radioterapia
(in ambito Europeo)
 Programmi NON solo nazionali con altri
centri / università in ambito di progetti
EU a livello di
 Master

Un esempio: EMPIRION “European
Masters Programme In Radiation Sciences
for Oncology”.

 PHd,
Corso di 3 anni. 5 università coinvolte
post-doc
“Last but not least ..” : Ringraziamenti
 Per le idee, discussioni,
materiale etc:
 Riccardo
Calandrino
 Giovanna Gagliardi
 Robert Jeraj