Quello che CNAO sta per fare è creare un unicum al mondo.

Avremo presto la sala Gantry con il fascio rotante di protoni.

Avremo due sale con i fasci di neutroni.

Metteremo in piedi la macchina burocratica per ottenere l'ok del Ministero della Salute ai trattamenti con la BNCT.

E quindi ci aspettiamo presto di poter partire con tutte queste nuove opportunità per una migliore qualità di vita dei pazienti e dei trattamenti personalizzati.

Salve a tutti, siete all'ascolto di INSiDER - Dentro la Tecnologia, un podcast di Digital People e io sono il vostro host, Davide Fasoli.

Oggi proveremo a capire nel dettaglio come avviene presso il CNAO, il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, il trattamento di un tumore attraverso protoni, ionicarbonio e non solo.

Prima di passare alle notizie che più ci hanno colpito questa settimana, vi ricordo che potete seguirci su Instagram a @dentrolatecnologia, iscrivervi alla newsletter e ascoltare un nuovo episodio ogni sabato mattina su Spotify, Apple Podcast, Google Podcast oppure direttamente sul nostro sito.

La scorsa settimana abbiamo parlato di cosa sono e come funzionano le BCI, o Brain Computer Interface.

Tra gli esempi abbiamo parlato anche di Neuralink, che dopo aver ottenuto dalla FDA il permesso di testare il chip su pazienti umani, il 28 gennaio di quest'anno l'azienda ha eseguito il primo trapianto della loro interfaccia neurale N1.

L'operazione è stata eseguita da un robot, sempre sviluppato da Neuralink, che ha impiantato il chip nella calotta cranica del paziente.

Attraverso 1024 elettrodi il chip invia ad un dispositivo esterno i segnali celebrali che li traduce in azioni, e le ultime novità risalgono proprio a questa settimana, quando Neuralink ha annunciato che il suo primo paziente si è ripreso completamente dall'operazione, senza effetti negativi e riuscendo con successo a controllare con il pensiero il movimento di un mouse su uno schermo.

Un piccolo primo passo, dunque, che però segna la strada verso il futuro di questi dispositivi.

Qualche giorno fa la serie C Now e Sky Sport hanno annunciato che per la prima volta in una Lega calcistica europea una partita di campionato sarà diretta da un arbitro che indosserà una videocamera che fornirà immagini live per dare una nuova visione di gioco agli spettatori da casa.

La videocamera in questione è stata chiamata Referee Cam e avrà come obiettivo quello di rendere evidente tutto ciò che circonda il direttore di gara dalla sua visuale, permettendo alle persone da casa di cogliere prospettive particolari in ogni azione di gioco.

La prima partita che darà il via a questo nuovo progetto sarà l'incontro di serie C Cesena-Pineto, che si disputerà domani dalle ore 15.

La tecnologia ha reso possibile un approccio più mirato nei confronti dei tumori, consentendo ai medici di analizzare in dettaglio le caratteristiche uniche di ciascun tumore, e di adattare le terapie in modo specifico, compiendo così passi da gigante nella lotta contro il cancro.

E proprio per parlare di un approccio al trattamento dei tumori, grazie ad avanzate tecnologie come l'adroterapia, presenti presso il CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, e con noi Maria Monica Necchi, responsabile dei progetti di espansione dei CNAO e fisico delle particelle.

Benvenuta Monica.

Grazie a te, grazie per l'invito, è un piacere.

Innanzitutto, che cos'è il CNAO e in che cosa consiste l'adroterapia?

Bene, il CNAO, come hai già detto tu, è il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, che ha sede in Pavia, e nasce nella mente geniale del professor Ugo Amaldi nel lontano 1991, quando propose un progetto di teleterapia con adroni, che entusiasmò il mondo scientifico e così partì il progetto, chiamato PIMMS.

L'acronimo sta per Proton-Ion Medical Machine Study, ovvero la realizzazione di un acceleratore per uso medico sia per protoni che per ionicarbonio.

Il mandato del PIMMS era quello di progettare un centro di adroterapia con ioni leggeri costituito da una combinazione di sistemi ottimizzati per l'applicazione dell'adroterapia, per l'applicazione medica.

L'obiettivo era identificare una struttura in grado di erogare trattamenti conformi di tumori di forma complessa in tre dimensioni con precisione sub-millimetrica, mediante scansione attiva del tumore con fasci di protoni e fasci di ionicarbonio.

Ho lanciato lì un po di concetti, ma vedrete che nel seguito saranno tutti chiariti ed dettagliati a momento debito.

Il design della macchina, che non è commerciale, questo ci tengo a precisarlo, ce la siamo costruiti noi grazie a una rete di collaborazione internazionale con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il CERN di Ginevra, altri istituti che hanno collaborato, in primis la Fondazione TERA del Professor Ugo Amaldi, le Università di Milano, di Pavia e il Politecnico di Milano.

E fu così che nel 2001 venne costituita la Fondazione CNAO, col duplice obiettivo di costruire il centro e poi farlo funzionare.

Nel 2005 ci sarà la posa della prima pietra in un luogo strategico, perché siamo a due passi dai principali ospedali pavesi, quindi San Matteo, la Maugeri, il Mondino e a due passi dall'università.

Nel 2009 ci sarà il primo fascio a circolare nel sincrotrone, il nostro acceleratore circolare di particelle e nel 2013 - terminata la fase di sperimentazione clinica che ci è stata richiesta dal Ministero della Salute, perché il nostro era un dispositivo medico, in realtà non ha ancora marcato CE e doveva essere utilizzato sui pazienti - abbiamo ottenuto la marcatura CE e abbiamo iniziato a trattare pazienti all'interno del sistema sanitario nazionale.

Una piccola curiosità, ben 600 aziende hanno partecipato alla costruzione del nostro centro, di cui 500 italiane e oltre a trattare pazienti facciamo anche ricerca, ricerca radiobiologica, ricerca clinica, ricerca transazionale e questo lo facciamo nella sala sperimentale che è dedicata a questo tipo di attività.

E ne parleremo brevemente poi anche nel seguito.

Adroterapia, vediamo un po innanzitutto di partire dall'etimologia del termine, è una terapia fatta con gli adroni, gli adroni sono particelle che in fisica sono costituite da “quark” e sono tenute insieme dall'interazione forte, forte in greco si dice “adros” ed ecco perché adroni.

Per adroterapia adesso nel mondo si intendono protoni e ioni carbonio, queste sono le due particelle con cui si intende l'adroterapia, quella praticata appunto nei vari centri che sono non solo in Italia ma anche all'estero.

E come possiamo ottenerli? Per esempio strappando l'unica e l'unico elettrone che ha l'atomo di idrogeno, oppure tutti e sei gli elettroni che ha l'atomo di carbonio e ottenendo così il protone e lo ioni carbonio.

Potete immaginare che accelerare protoni e ioni carbonio non è proprio semplice e scontato, immaginiamo per esempio la radioterapia convenzionale è fatta dai cosiddetti raggi gamma, i raggi X che per noi fisici essendo elettroni sono particelle praticamente senza massa e quindi basta un piccolo acceleratore lineare montato su un supporto che ruota intorno al paziente.

Ma se pensiamo che il protone è 2000 volte più pesante dell'elettrone, il carbonio è 12 volte più pesante del protone, allora i dispositivi, gli acceleratori che dovremo impiegare saranno più grandi e più complessi, ecco perché entrano in campo gli acceleratori circolari, in particolare il nostro è un sincrotrone perché è in grado di accelerare anche ioni carbonio e è dotato di scansione attiva, ovvero la possibilità erogare un fascio modulabile in energia come necessario e ottimale per un trattamento di adroterapia.

Ultima curiosità, l'adroterapia non è così recente.

Nasce nel 1946 quando il giovane Bob Wilson, che era un fisico, ingegnere, un architetto, estremamente entusiasta, propose la possibilità di curare tumori profondi con un fascio di protoni.

Inizialmente si appoggiarono a degli acceleratori utilizzati solo per ricerca e poi Berkeley metterà insieme il sincrotrone che verrà installato a Loma Linda dove ci sarà il primo trattamento con protonterapia, il primo del mondo.

Tutto molto interessante questa introduzione.

Fra l'altro hai citato il CERN che è un po l'origine di questa intervista, nel senso che questo spunto ci è stato dato proprio da loro che hanno collaborato, come dicevi, alla realizzazione dei CNAO.

Parlando di acceleratori concentriamoci quindi sulla strumentazione.

Che strumentazione viene utilizzata per poter effettuare queste terapie e quanti sono i centri in Italia e nel mondo che sono in grado di erogare trattamenti con protoni e ionicarbonio?

Allora, partiamo dalla prima parte di domanda che riguarda il complesso della tecnologia per erogare l'adroterapia.

Facciamo una sorta di elenco.

Serve un acceleratore circolare, nel nostro caso un sincrotrone, perché acceleriamo anche gli ionicarbonio.

Servono delle sorgenti di ioni, un quadrupolo a radiofrequenza, un acceleratore lineare, dei magneti per curvare il fascio, per focalizzare le particelle, una camera da vuoto, un sistema di trasporto del fascio che va dalla produzione, cioè dalle sorgenti, fino alle sale trattamento.

In CNAO abbiamo tre sale trattamento, tutte dotate di fascio fisso orizzontale.

La sala centrale ha anche un fascio fisso verticale.

Poi serve un sistema di distribuzione attiva di dose, il “dose delivery system” e un sistema di posizionamento e verifica del paziente presente in ognuna delle tre sale trattamento.

Li vogliamo vedere brevemente nel dettaglio?

Si.

Allora, partiamo dal sincrotrone che è un acceleratore circolare.

Quello di CNAO nella fattispecie ha 25 metri di diametro, lungo circa 80 metri, e una volta iniettato dal LINAC con un fascio di particelle che ha un'energia di 7 mega elettron volt - questa è unità di misura che si usa in fisica per le masse e per le energie - accelera i protoni in un range di energia da un minimo di 60 mega elettron volt fino a un massimo di 250 mega elettron volt.

E gli ioni carbonio invece, da un minimo di 120 mega elettron volt per nucleone, a un massimo di 400 mega elettron volt per nucleone.

Queste energie corrispondono a una profondità in centimetri in acqua - quindi in tessuto equivalente nel paziente - pari a 32 centimetri per i protoni - alla massima energia - e 27 centimetri per gli ioni carbonio - alla massima energia - e hanno un passo di modulazione di un millimetro, rispondendo così alle esigenze di utilizzo clinico per pianificare un piano di trattamento ottimale.

Come possiamo intuire, appunto, il pregio del sincrotrone è questo fascio modulabile in energia e il fatto di avere una scansione attiva.

Ma ripartiamo dall'origine dei nostri fasci, quindi dalle sorgenti, abbiamo due sorgenti identiche, una con una bombola di idrogeno e produce protoni e l'altra con un mix di anidride carbonica ed elio per produrre gli ioni carbonio.

Dopodiché il fascio viene iniettato nel LINAC, esce con una energia di 7 mega electron volt per nucleone e con una velocità di 30.000 chilometri al secondo.

Prima di essere iniettato nel LINAC, il fascio nella realtà passa attraverso il famoso quadrupolo a radiofrequenza che serve per focalizzare il fascio, cominciare quindi a centrarlo, strizzarlo, stirarlo al centro della camera da vuoto e renderlo idoneo all'accelerazione.

Dopodiché, se guardiamo il reticolo - è così che si chiama la successione di tutti gli elementi di un acceleratore - del nostro sincrotrone, vediamo che ci sono alcuni elementi che si ripetono e quelli sono i magneti, sono tutti i magneti convenzionali, in particolare abbiamo 16 dipoli che servono per curvare di 22 gradi e mezzo la traiettoria delle particelle, altrimenti la radiazione andrebbe sempre dritta, per confinarla sulla circonferenza ci servono 16 dipoli da 22 gradi e mezzo, poi abbiamo 24 quadrupoli, 5 sestupoli e 18 correttori.

Questi ultimi che cosa fanno? In parole semplici i quadrupoli possiamo dire che “focheggiano” il fascio all'interno dell'orbita in cui deve stare e quindi è un po come se fossero una forza di richiamo verso la traiettoria della particella.

I sestupoli e correttori contribuiscono a ottimizzare la traiettoria all'interno della camera da vuoto, ho citato più volte la camera da vuoto perché come potete immaginare il fascio deve circolare in un ambiente dove c'è un vuoto spinto, per scongiurare l'eventualità che le nostre particelle del fascio vadano a collidere con le molecole dell'aria, riducendo così l'intensità e contaminando i nostri fasci.

Poi abbiamo detto che ad ogni giro l'energia aumenta perché è un fascio modulabile in energia. Se facciamo una riflessione fisica pensiamo che la forza necessaria per mantenere una particella su un'orbita circolare di raggio dato - perché il raggio del sincrotrone è fisso - aumenta con la quantità di moto della particella, cioè con la sua energia.

Quindi tanto maggiore la quantità di moto - cioè l'energia del fascio - tanto maggiore deve essere la forza esercitata dal magnete. Come facciamo? Vuol dire che durante la fase di accelerazione, l'energia delle particelle aumenta gradatamente ad ogni giro e ad ogni giro aumentiamo in modo sincrono anche il campo magnetico dei dipoli aumentando la corrente elettrica che passa attraverso le loro bovine.

Quindi arriviamo al cuore pulsante del sincrotrone che è la cavità a radiofrequenza, a quella che accelera appunto, essa è capace di generare un campo elettrico sinusoidale alternato con una frequenza variabile che va nel nostro caso da 0,5 a 3 MHz.

E quindi la sua orientazione varia molte volte ogni secondo.

Facciamo l'esempio di un fascio di protoni.

Questi vengono accelerati lungo la direzione del moto solamente quando il campo elettrico all'interno della cavità a radiofrequenza è orientato lungo quel verso.

In caso contrario, il protone invece viene frenato dal campo elettrico, quindi per ogni ciclo del sincrotrone c'è un intervallo di tempo durante il quale i protoni nella cavità vengono accelerati e un intervallo durante il quale questo non avviene, in pratica quando passa all'interno della cavità una particella guadagna o perde energia a seconda del suo tempo di arrivo all'interno della cavità, se è in fase con il campo elettrico della cavità.

Ecco anche il nome di sincrotrone, la particella che è in fase è la particella sincrona, tutte le altre quelle non sincrone oscilleranno intorno ad essa.

Adesso vale la pena di accennare alla estrazione del fascio che una volta che fa 3-4 milioni di giri in un secondo viene estratto e portato in una delle sale trattamento dove sono collocati i sistemi di controllo e di scansione attiva del fascio.

Questo è un sistema messo a punto da una collaborazione di INFN, Università di Torino con i nostri esperti, che ha dato vita al cosiddetto dose delivery system e garantisce la precisione sub-millimetrica di erogazione del fascio al paziente.

Ma di questo immagino che parleremo a breve perché mi hai fatto una domanda molto interessante, cioè siamo gli unici in Italia, quanti siamo al mondo? Centri duali in Italia solo CNAO, però centri che trattano con protoni uno a Trento e uno all'Istituto Europeo di Oncologia vicino a Milano, basati su macchine commerciali ovviamente.

Nel mondo invece sono 6 i centri duali quindi in grado di erogare la terapia con protoni e ionicarbonio e se li ricordiamo in ordine cronologico partiamo dal Giappone. Nel 1994 il primo centro dedicato agli ionicarboni è stato quello di HIMAC, Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba vicino a Tokyo, poi nel 2009 entrati in funzione il centro di Heidelberg, HIT, in Germania, nel 2011 finalmente CNAO qui a Pavia col primo paziente, nel 2014 in Germania è diventato operativo il centro di Marburgo MIT, il centro di Shanghai in Cina e concludiamo con il 2016 - il più recente - il centro vicino a Vienna, MedAustron, di cui siamo particolarmente orgogliosi perché è stato realizzato grazie a una stretta collaborazione con noi tant'è che il sistema di distribuzione di dose, il dose delivery è stato proprio realizzato ad hoc da noi per loro e il loro acceleratore è la versione 2.0 del nostro.

Attualmente in Europa i centri che trattano con protoni sono 30, a livello mondiale questa tendenza si riflette con 125 centri protoni, 13 centri carbonio e questi sono dati che potete estrapolare collegandovi al sito del PTCOG che è perennemente aggiornato e PTCOG sta per Particle Therapy Co-operative Group, i dati che vi ho presentato sono proprio di gennaio 2024, però per cui super freschi.

Ok e visto che hai citato tutti questi centri, che cosa distingue l'adroterapia dalla radioterapia convenzionale e quindi quali sono i casi in cui è particolarmente indicata e poi anche un altro tema molto importante è quello del costo, cioè quanto costa per singolo paziente una terapia di questo tipo?

Allora iniziamo col dire che la radioterapia convenzionale, quella con i raggi X, utilizza come abbiamo già detto dei fotoni penetranti con energie basse, 5-10 mega electron volt come vi ho già detto per danneggiare il patrimonio genetico della cellula tumorale in modo tale che non proliferi più.

È la seconda metodologia loco-regionale utilizzata dal 50% dei pazienti affetti da tumore nel mondo e spesso è in combinazione con un trattamento sistemico, la chemioterapia, perché un trattamento loco-regionale come un trattamento radiante non può colpire le metastasi, cosa che invece la chemioterapia può fare.

Un'altra cosa su cui però dobbiamo concentrarci è il fatto che la radioterapia convenzionale funziona molto bene per i cosiddetti tumori radiosensibili, ovvero quei tumori le cui cellule cancerose sono molto sensibili alla radiazione, quindi una volta colpiti dal fascio di fotoni, essendo la radioterapia basata su un protocollo di sedute quotidiane da lunedì al venerdì per un totale di 30 giorni, di giorno in giorno le cellule cancerose vengono danneggiate e si dà invece la possibilità alle cellule sane a circostanti di autoripararsi.

Ma questi tumori radiosensibili hanno necessità di avere al loro interno l'ossigeno perché il danno che la radioterapia convenzionale produce alla doppia elica del DNA non è un danno diretto, è un danno indiretto, quindi funziona quando c'è presenza di ossigeno.

Se pensiamo che all'interno di una cellula cancerosa di un tumore radiosensibile c'è il 70% di acqua, allora possiamo pensare che per effetto della radiazione che la colpisce c'è la produzione dei cosiddetti radicali liberi che hanno notevoli capacità ossidanti.

Alcuni di questi radicali liberi si muovono a zigzag, arrivano sul DNA e possono provocare delle rotture, singola o doppia, e queste rotture più sono complesse, più rendono il danno difficilmente reparabile, ma la cellula se ne accorge e quindi non potendo più autoripararsi opta per un suicidio programmato detto apoptosi.

Esistono però purtroppo una piccola nicchia di tumori cosiddetti radioresistenti ovvero che resistono alla radioterapia convenzionale, ai raggi X, perché le cellule cancerose non hanno questo contenuto di ossigeno, quindi servono delle particelle diverse, servono delle particelle che portino il danno direttamente sul DNA.

Ecco quello che è il pregio degli ioni carbonio.

Gli ioni carbonio hanno la capacità di provocare come un proiettile un danno diretto sulla doppia elica del DNA, provocando più doppie rotture e quindi grazie a questa ionizzazione che si produce nella cellula cancerosa, essa non ha altre possibilità che apoptosi e quindi suicidio programmato.

Tutto questo accade perché gli ioni carbonio - così come anche i protoni - sono particelle cariche pesanti che possono essere distribuite in modo estremamente preciso e rilasciano la loro dose con un picco detto “picco di Bragg” dal fisico che l'ha studiato per la prima volta e se noi immaginiamo sull'asse verticale l'energia rilasciata e sull'asse orizzontale i centimetri di tessuto corporeo attraversato dobbiamo immaginare un picco molto stretto di energia rilasciata in corrispondenza del bersaglio, ovvero del tumore.

Quindi cosa accade grazie agli ioni carbonio che hanno una carica elettrica sei volte maggiore rispetto ai protoni? Strappano più elettroni alle molecole dei tessuti che attraversano, questo li rallenta e impone loro quindi un aumento di energia per poter arrivare al bersaglio tumorale e quindi una penetrazione profonda nel corpo.

A parità di percorso il numero di ionizzazioni prodotto in ogni nucleo da un ione carbonio è 25 volte di più rispetto a quello causato da un protone e quindi ecco questo danno assicurato diretto al DNA.

Per tutti questi tipi di tumori cosiddetti radiosensibili. I protoni pur avendo questo picco - pur sempre molto stretto e preciso - hanno invece delle caratteristiche, si dice, radiobiologiche molto più simili ai raggi X. Tant'è che quando poi magari parleremo dei protocolli e di come avvengono le sedute capirete come la seduta di un paziente protoni sia molto simile a quella di un paziente della radioterapia convenzionale.

Ma arriviamo alla domanda dei costi, che ovviamente è un argomento estremamente importante.

Allora il servizio sanitario nazionale a noi rimborsa per un ciclo intero di adroterapia che comprende l’imaging, le visite, le 32 sedute di protoni o 16 di ionicarbonio, più la visita di chiusura 24 mila euro.

Da aprile il rimborso sarà pari a 21 mila euro.

A fronte di una tarifa di rimborso di radioterapia cyberknife pari a 11 mila euro e invece per una radioterapia convenzionale a seconda del numero di sedute si va dai 5 ai 10 mila euro.

E qui lascio a voi chiaramente le riflessioni riguardo all'impatto economico.

Certo e grazie anche questo è un aspetto molto interessante appunto come dicevamo importante perché poi ha un impatto concreto sulla possibilità di effettuare il trattamento.

Citavi l'aspetto di come avviene poi nella pratica uno di questi trattamenti, quindi ce ne parli? Come si svolge?

Certo, molto volentieri. Innanzitutto piccola premessa.

Il paziente arriva al nostro centro o perché indirizzato dal proprio oncologo grazie alla rete solida e fitta che abbiamo messo in piedi con vari ospedali non solo nel nord Italia, ma in tutta Italia e anche in altre parti di Europa e quindi viene discusso il suo caso, si decide che è elegibile e si sceglie se trattarlo con protonio e ioni carbonio a seconda della patologia.

Oppure può anche autocandidarsi sul nostro sito se lo visitate c'è una sessione apposita dove il paziente può caricare in totale rispetto della propria privacy la documentazione clinica che ricevono i nostri medici, discutono il caso e ricontattano il paziente sia che la risposta sia affermativa che negativa.

Le nostre liste d'attesa non sono lunghissime parliamo di due settimane dalla valutazione del caso alla chiamata per la prima visita.

Il paziente che arriva in CNAO e che deve sottoporsi a un trattamento adroterapico ripete gli esami diagnostici che già ha fatto, quindi tac o risonanza magnetica, perché è importante che noi che costruiamo il piano di trattamento abbiamo lo stesso riferimento e quindi è per questo che ripetiamo l'imaging diagnostico.

Dopodiché viene costruito il sistema di immobilizzazione del paziente che si chiama maschera - in materiale termoplastico - che può essere diversa a seconda che sia un testa collo, una parte… torace addome e così via e il paziente viene poi convocato per la seduta di adroterapia.

Nella sala trattamento avviene il posizionamento attraverso dei sistemi laser molto accurati e attraverso un lettino robotico e in fibra di carbonio che ha sei gradi di libertà e una volta certi dell'immobilizzazione, della correttezza e riproducibilità della posizione del paziente, parte l'erogazione del fascio, che in se stessa dura pochi minuti.

L'intera procedura possiamo dire che copre mezz'ora dal posizionamento a che il paziente lascia la sala trattamento.

Solo per i casi di tumori molto voluminosi e posizioni abbastanza critiche la durata può arrivare fino ai 60 minuti perché magari ci sono più campi di erogazione quindi il paziente viene più volte spostato, lettino spostato eccetera e la posizione nuovamente verificata, perché abbiamo detto precisione sub-millimetrica quindi non possiamo perderla anche in questo posizionamento.

Se il paziente è trattato con protoni si recherà per 30-32 volte dal lunedì al venerdì presso il nostro centro, se trattato con gli ioni carbonio invece per 16 giorni dal lunedì al giovedì.

Di fronte a sé il paziente vede una sorta di schermo da cui esce il fascio e l'area di questo schermo, che in realtà si chiama nozel, è di 20x20 centimetri quadrati quindi al momento questo è il campo massimo che CNAO è in grado di erogare con i fasci di protoni e di ioni carbonio e qui ecco comincio a farvi capire perché tu inizialmente hai parlato di progetto di espansione di cui io sono responsabile, perché CNAO qualche anno fa ha pensato all'optimum di cura per i propri pazienti e spinto dai nostri medici radioterapisti abbiamo avuto l'intuizione che fosse necessario avere non solo fasci fissi, ma un fascio di protoni rottante intorno al paziente e un campo di irraggiamento più largo fino a 30x40 centimetri quadrati, ma non voglio spoilerare troppo.

Ok, visto che ho parlato appunto di questa maschera, in realtà l'hai già detto, però quindi c'è un legame con il fatto che il trattamento è così preciso e il fatto che il paziente deve essere estremamente fermo, immobile, anche perché c'è questa precisione di cui parli.

Ci spieghi appunto come viene assicurata questa precisione sub-millimetrica?

Ok, allora partiamo da quello che è l'interfaccia col paziente.

Innanzitutto ripeto che essendo dotati di un sincrotrone abbiamo un sistema di distribuzione di dose attiva e abbiamo questo sistema di dose delivery così sofisticato messo appunto da INFN Università di Torino, che si basa sul principio della camera ionizzazione e è un “sandwich” diciamo di 5 rivelatori in parallelo che misurano la radiazione durante il trattamento.

Ad ogni istante il sistema misura sia il numero che la posizione delle particelle, in tempo reale e addirittura controlla la corrente negli elettromagneti, che, controllano in modo opportuno la posizione del fascio perché questo campo di arraggiamento 20x20 viene spennellato dal fascio tramite dei magneti che lo muovono lungo l'asse X e lungo l'asse Y con una velocità che arriva fino a 20 metri al secondo.

Questa coppia di dipoli appunto di scansioni è importante che sia comandata in modo estremamente preciso, richiedono un'ottima uniformità di campo e operano in un regime rapidamente variabile in modo tale da minimizzare i tempi di trattamento.

Questo lato paziente, lato macchina invece ogni elemento del sincrotrone è stato posizionato e poi controllato, allineato si dice in gergo, tramite un sistema che è quello che utilizzano anche per allineare e misurare la planarità delle fusoliere e delle ali degli aerei che si basa sul utilizzo di uno strumento di nome laser tracker.

Quindi abbiamo un reticolo di riferimento all'interno del bunker del sincrotrone, dei pilastri che ci fungono da punti di riferimento, infatti sono nominati, numerati e ogni volta che si introduce, si installa un nuovo elemento, questo viene allineato con laser tracker con la precisione del decimo di millimetro.

Tutto questo dalla produzione del fascio, sino al suo trasporto in sala trattamento.

È molto ridondante il controllo e la precisione, ma questo è quello che si deve fare per direzionare con precisione sub-millimetrica un fascio sul bersaglio tumorale.

Perché sennò il rischio sarebbe quello di colpire altre cellule?

Certo, anche perché il pregio dell'adroterapia è quello che avendo questo picco di Bragg così stretto, può evitare di colpire gli organi critici che sono contigui al tumore.

Immaginiamo per esempio il midolo spinale oppure il nervo ottico.

Grazie a questa precisione sub-millimetrica riusciamo a scongiurare che le cellule sane prendano della dose non necessaria ed ecco perché dobbiamo essere così attenti e così maniacali.

Certo.

Prima parlavi anche di progetti di espansione.

Ce ne parli, cioè quali sono questi progetti e perché appunto vengono sviluppati.

Allora innanzitutto il progetto di espansione prevede l'installazione di due nuove macchine, due nuove alte tecnologie.

Una ve l'ho già un po spoilerata, è un piccolo sincrotrone per protoni, dico piccolo perché è solo sei metri di diametro, il nostro sono 25, perché deve accelerare anche gli ioni carboni, prodotto dalla ditta giapponese Hitachi.

Al sincrotrone consegue un fascio rotante che in gergo si chiama Gantry e che quindi può ruotare di 360 gradi intorno al paziente e ha un grande campo di irraggiamento 30x40 centimetri quadrati.

Questo è molto importante perché si è scoperto che i protoni sono molto utili nel trattamento dei pazienti pediatrici e quindi nel caso di una lesione al midollo spinale, immaginare di trattare l'intera zona craniospinale del bambino con un solo campo scongiura l'eventualità di tumori radio dotti nella età adulta del bambino perché questo rischio dei tumori radio indotti per chiunque si sottoponga ad un trattamento radiante è diverso da zero e l'importante è che per un bambino la qualità di vita da adulto sia buona.

Ecco perché questo tipo di nuova tecnologia a cui teniamo tanto.

La seconda nuova tecnologia invece è una terapia sperimentale, è una terapia sperimentale il cui acronimo è BNCT e sta per Boron Neutron Capture Therapy e si usa per trattare i tumori cosiddetti difficili.

E quindi in che cosa consiste la BNCT e che cosa differenzierebbe questo trattamento da quelli attualmente erogati da CNAO?

Allora la BNCT come detto è una terapia sperimentale, utilizza sì le particelle ma utilizza i neutroni come dice nell’acronimo, Boron Neutron Capture Therapy e non è una terapia recente perché la sua prima applicazione risale agli anni 40 ma purtroppo all'epoca soltanto all'interno di un reattore nucleare si poteva irraggiare un paziente e questo chiaramente era ben lungi dagli standard ospedalieri.

Quindi si è dovuto aspettare un recente sviluppo di piccoli acceleratori che potessero produrre un fascio di neutroni e potessero essere installati in ambiente ospedaliero. E questo è già accaduto perché questa pratica ha cominciato a diffondersi in varie parti del mondo come per esempio la Russia, il Giappone, il Re Unito, la Finlandia, l'Argentina, gli Stati Uniti e non a caso la ditta fornitrice della nostra BNCT viene proprio dagli Stati Uniti, dalla California ed è TAE Life Sciences.

Ma probabilmente qualcuno di voi si chiederà: ma perché proprio a Pavia? La risposta è duplice innanzitutto perché Pavia ha un ruolo nella storia, in quella che si dice storia della BNCT perché negli anni 80 si è iniziato a mettere in piedi qualche studio grazie alla disponibilità del reattore nucleare dell'università di Pavia, il LENA (laboratorio di energia nucleare applicata) e lì sono iniziati alcuni studi che hanno portato negli anni 2000, in particolare nel 2001 e nel 2003, ai primi espianti di fegato e trattamento di questo fegato ex situ all'interno della colonna termica del reattore di Pavia dopo averlo irrorato con una soluzione borata.

Piccola curiosità: nel 2003 una giovane Monica Necchi stava facendo la tesi di laurea sulla BNCT al reattore di Pavia e lì si apre il cerchio della BNCT che ora vedo chiudersi qui in CNAO con qualcosa di assolutamente meno sperimentale e di adatto ad un ambiente ospedaliero e quindi la seconda parte del perché a Pavia è perché Pavia ha già il Centro nazionale di adroterapia oncologica che è in grado di offrire i migliori trattamenti con le particelle, protoni, ionicarbonio e presto ci auguriamo anche con altri ioni come l'elio, l'ossigeno, il litio perché abbiamo installato una terza sorgente e stiamo aspettando le autorizzazioni a poter utilizzare questa terza sorgente anche per dei trattamenti ottimizzati e personalizzati. Torniamo però alla BNCT e alle sue principali caratteristiche. Innanzitutto la BNCT si differenzia dal trattamento radiante perché prevede due fasi.

Una è l'infusione di una soluzione borata, il boro 10 non è tossico, non è radioattivo, però esposta a un fascio di neutroni, produce nelle cellule che l'hanno captato e sono le cellule tumorali, perché captano 60-70 volte più velocemente rispetto alle cellule sane, captano il boro.

All'interno c'è una vera reazione nucleare in cui una particella alfa e una di litio 7 praticamente distruggono a livello di pochi millimetri la doppia elica del DNA ed ecco l'immediata apoptosi della cellula cancerosa.

La cosa pregevole della BNCT è che se nella stessa area in cui è stato localizzato il tumore ci fosse qualche piccolissima metastasi sfuggita all'imaging diagnostico, perché al di sotto del millimetro non possiamo vedere nulla, avendo captato il boro la reazione nucleare avviene e quindi viene distrutta anche quella metastasi.

I protocolli attualmente in uso per il testacollo e per altri tipi di tumore su cui si sta testando la BNCT prevedono una sola seduta e questo già migliora di molto la qualità di vita del paziente che si reca nel centro per una sola seduta.

Altri protocolli stanno provando anche con una seconda seduta a distanza di un mese dalla prima, ma non si crede di eccedere questo numero di trattamenti.

Quindi direi che quello che CNAO sta per fare è creare un unicum al mondo, avremo presto la sala Gantry con il fascio rotante di protoni, avremo due sale con i fasci di neutroni, una per la ricerca e l'altra invece per il trattamento dei pazienti.

Metteremo in piedi, e in realtà è già in corso tutto questo, la macchina burocratica per ottenere l'ok del ministero della salute ai trattamenti con la BNCT e quindi ci aspettiamo presto, l'anno prossimo, di poter partire con tutte queste nuove opportunità per una migliore qualità di vita dei pazienti e dei trattamenti personalizzati.

Va bene, allora grazie mille Monica per averci fatto veramente un quadro completo di quelli che sono i trattamenti per i tumori e non solo che vengono effettuati al CNAO e la prospettiva di sviluppo futuro.

A presto.

A presto, ti ringrazio, ciao a tutti.

E così si conclude questa puntata di INSiDER - Dentro la Tecnologia.

Io ringrazio come sempre la redazione e in special modo Matteo Gallo e Luca Martinelli che ogni sabato mattina ci permettono di pubblicare un nuovo episodio.

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Noi ci sentiamo la settimana prossima.