Acceleratori medicali e
strutture a radiofrequenza
Concetta Ronsivalle,
UTAPRAD-SOR,ENEA Frascati
Aurelio Minoliti, NRT S.p.A, Aprilia
"I laboratori incontrano le imprese",
ENEA-Frascati 25 maggio 2010
Sommario
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Competenze ENEA nel campo degli acceleratori
per applicazioni medicali
Esempio di trasferimento del know-how
all’industria nazionale: acceleratori lineari di
elettroni per RadioTerapia IntraOperatoria
Acceleratori di protoni per applicazioni in
radiobiologia e radioterapia. Collaborazioni con
l’industria.
Interesse per l’industria: situazione attuale e
prospettive di mercato (NRT)
Competenze ENEA nel campo degli
acceleratori per applicazioni medicali
Competenze teoriche e
progettuali:
- Modellistica degli acceleratori
per elettroni e protoni, dalla
sorgente al beam delivery
- Progettazione e analisi delle
problematiche degli impianti di
acceleratori per uso medicale
 Competenze sperimentali e
realizzative:
- Impianti di radiofrequenza
di alta potenza
- Sintonia di strutture
acceleranti e misure RF
-Impianti da ultra alto vuoto,
diagnostiche e sicurezze
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Anni ’80-’90: azione di
trasferimento del knowhow all’industria nazionale
nel campo della
costruzione di acceleratori
lineari di elettroni.
Tale competenza trasferita
alla Società HITESYS di
Aprilia consentì la
realizzazione del sistema
per Radioterapia
Intraoperatoria NOVAC7
La Radioterapia IntraOperatoria (IORT)
La IORT è una modalità di trattamento radioterapico che
consiste nella somministrazione di una dose elevata di
radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto
chirurgicamente ad un fascio collimato di elettroni.
Peculiarità: possibilità dell’impiego diretto in sala operatoria
120
E0=3.7 MeV, Ep0=4.48 MeV
100
E0=5.0 MeV, Ep0=5.32 MeV
Relative Dose (%)
80
E0=6.0 MeV, Ep0=6.48 MeV
60
E0=7.0 MeV, Ep0=7.79 MeV
40
20
0
0
10
20
30
40
Depth in water phantom(mm)
50
60
70
NOVAC7
Guida
d’onda
flessibile
Alimentatore a
radiofrequenza
Testa radiante
Cono di collimazione
in plexiglas
La testa radiante
(cannone
elettronico+acceleratore
lineare) è montata su di
un sistema robotizzato
che ne assicura la
completa mobilità
LA STRUTTURA ACCELERANTE
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Energie nominali
3-5-7-9 MeV
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Corrente di picco
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Frequenza di ripetizione 1-30 Hz
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Durata dell’impulso
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Frequenza RF
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Tipo di Struttura
SW OAC
in rame OFHC brasata

No. cavità acceleranti
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Lenti magnetiche
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Lunghezza
50 cm
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Peso
25 Kg
1.5 mA
4 µsec
2.998 GHz
11
nessuna
550 mm
Periodo 1999-2003:il Progetto IORT
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Sistema IORT innovativo con destinazione in un
Ospedale del Sud Italia
Sviluppo sistemi dosimetrici dedicati
Modellizzazione in RV del processo IORT
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4.3 M€ da MIUR-UE
(legge ex-488)
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
IORT-1
Macchina commerciale
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LIAC
Coordinamento ENEA
Partners
Istituti:IFO,Consorzio
CETMA, Università di
Bologna, Industrie:
HITESYS (testa
radiante),
INFO&TECH (sistema
di movimentazione)
2 brevetti
Dal 2007: collaborazione con la Società
NRT (New Radiant Technology), attuale
possessore del marchio NOVAC7
Richiesta di collaborazione da parte della società
NRT sui seguenti “items” (“Svolgimento commessa
di ricerca su acceleratori lineari”):

Sviluppo cannone elettronico per linac-IORT

Sviluppo struttura accelerante per sistema
radiografico mobile portatile

Sviluppo struttura accelerante per sterilizzazione
Recenti sviluppi per acceleratori compatti:
linac ad alta frequenza (Banda C)
Sviluppo di linacs in banda C
(F=5712 MHz) in collaborazione
con la società ADAM di
Ginevra (si sta ultimando la
formalizzazione dell’accordo
ENEA-ADAM)
Cavità in Banda S
Cavità in
Banda C
Prototipo di linac in Banda C
(realizzato presso TSC, Fiumicino) in
misura su banco RF
Sviluppo Acceleratori di protoni
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Progetto Adroterapia – U. Amaldi – Inizio 1993
Scopo: acceleratore innovativo, compatto, lineare,
scanning 3D
Brevetto ENEA SCDTL (3 GHz)
Progetto TOP (ENEA-ISS-IFO) inizio 1998
2 Convenzioni ISS-ENEA fino al 2005 totale 2.6 M€
Iniettore
(RFQ+DTL) da 7
MeV
(PL7, prodotto da
ACCSYS,
F=425 MHz)
Prototipo
struttura
SCDTL
Acceleratori di protoni per radiobiologia e
protonterapia:programmi attivi
17.5 MeV
PL7
SCDTL
Progetto ISPAN (Irraggiamento Sperimentale con Protoni per modelli
cellulari e Animali)
Istituti di ricerca:ENEA,ISS Industrie: NRT,CECOM
Finanziamento : 580 K€ Bando FILAS
30 m
PL7
SCDTL
CCL
150 MeV
Progetto IMPLART (Intensity Modulated Proton Linac for Radiotherapy)
Istituti di ricerca:ENEA,ISS,IFO Industrie: NRT,CECOM,ADAM
Finanziamento : 11 M€ in 3 anni Convenzione Regione-ENEA
La società NRT e il NOVAC7 oggi
“UPGRADES” EFFETTUATI SUL NOVAC7
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Incremento della max. energia
nominale a 10 MeV
Lo scudo mobile a posizionamento
elettronico
il telecomando digitale, l’interfacciaoperatore con monitor LCD touch
screen
Tutte le movimentazioni a più velocità
(testa radiante: 10,20,30 mm/sec;1
mm nella direzione di movimento)
regolabili tramite telecomando
Il cannone elettronico realizzato da
NRT (in collaborazione con l’ENEA)
Rollio
Beccheggio
La situazione del mercato IORT
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Tre sistemi IORT (NOVAC7,LIAC,MOBETRON) attualmente
sul mercato mondiale
Mercato in espansione in Italia e all’estero
La NRT sta promuovendo la diffusione anche all’estero del
NOVAC7 (precedentemente limitato al mercato nazionale):
INSTALLAZIONI GIA’ EFFETTUATE:
- Ospedale Saint Savvas (Atene-Grecia)
- Universitatsklinikum (Aachen-Germania)
- UniversitatsKlinikum Dusseldorf (Dusseldorf – Germania)
- EASTERN REGIONAL MEDICAL CENTER
Cancer
Treatment Center of America (Philadelphia – USA)
Gli obiettivi nel breve periodo
PORTARE SUL MERCATO IL NUOVO
NOVAC10 NELLA PRIMA META’ DEL 2011
CON LE SEGUENTI INNOVAZIONI:
 Eliminazione della guida d’onda flessibile
 Riduzione di altezza e peso dello stativo
 Utilizzo di una nuova struttura accelerante
compatta in banda C da 12 MeV (in
collaborazione con ENEA e ADAM)
 Utilizzo di un dosimetro in vivo di nuova
concezione per dosimetria assoluta
 Riprogettazione del software di gestione
macchina e interfaccia operatore
ALTRI OBIETTIVI STRATEGICI
ALTRI SISTEMI BASATI SU ACCELERATORI
DI ELETTRONI:
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Acceleratore portatile per radiografia
industriale (PROGETTO X-EYE 2000)
Acceleratore per sterilizzazione (STERIL-2)
NUOVI PROGETTI BASATI SU ACCELERATORI
DI PROTONI:
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Progetto ISPAN
Progetto IMPLART