Curarsi con le particelle. Adroterapia, la frontiera della lotta ai tumori

Questa sera abbiamo il piacere di avere con noi il Dottor Sandro Rossi, Direttore Generale del Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica di Pavia, noto come CNAO. È stato uno dei fondatori e responsabile della realizzazione del centro, prima come Direttore Tecnico e poi come Direttore Generale. Ha lanciato tutte le iniziative per la costruzione, progettazione, realizzazione e messa in funzione di tutte le componenti di questo speciale centro, che attualmente conta più di 120 persone, tra medici, ingegneri e fisici, che lavorano attorno a questo acceleratore spettacolare.

Ringrazio moltissimo il Dottor Rossi per essere venuto a illustrarci questa bellissima esperienza. Grazie, Andrea, per l'introduzione, sei troppo buono, in realtà ho troppi meriti. Ringrazio gli organizzatori per l'invito e voi per essere presenti. Buon pomeriggio, spero si senta bene.

Oggi vi parlerò di questo centro che è in funzione a Pavia, ma innanzitutto voglio introdurre la motivazione irrazionale per avere un centro di questo genere. Tra gli strumenti utilizzati per curare i pazienti affetti da tumore, cos'è l'adroterapia?

Adroterapia prende il nome da "adro", che significa forte, perché utilizza particelle che sono fatte di nuclei. Queste particelle interagiscono attraverso l'interazione forte. Qui siamo in uno dei santuari in cui si studiano queste particelle e queste forze, e sono particolarmente onorato di essere qui a parlarvi.

Normalmente, negli ospedali convenzionali si usa la radioterapia convenzionale, come la chiamiamo noi. Per avere i raggi X, come sono nel gergo, si accelerano gli elettroni. Gli elettroni sono accelerati da un acceleratore lineare lungo circa un metro, che ruota attorno al paziente, permettendo di colpirlo da tutte le direzioni.

Noi, invece, vogliamo utilizzare i nuclei componenti del nucleo dell'atomo. In particolare, siamo interessati al più semplice, vale a dire il protone, che è già di per sé duemila volte più pesante dell'elettrone. Immaginate cosa vuol dire quel metro di acceleratore lineare. Un'altra particella che utilizziamo normalmente nella pratica clinica è lo ione carbonio, composto da 12 nucleoni: 6 protoni e 6 neutroni, quindi 12 volte più pesante del protone e 24 mila volte più pesante dell'elettrone.

Le macchine sono notevolmente diverse, ma qual è il motivo per utilizzare gli adroni? Ci sono sostanzialmente due ragioni. Una ragione è condivisa da tutti gli adroni ed ha a che vedere con la precisione del trattamento.

Qui a sinistra, questo è quello che fa un adrone che entra in profondità. Un fascio viene generato in qualche modo, che poi vedremo. A sinistra entra nel paziente; la luminosità indica la quantità di dose che è depositata. Vedete che c'è un massimo di luminosità in fondo al suo percorso, questo si chiama il cosiddetto picco di Bragg.

Il percorso è regolato cambiando l'energia della particella: se la faccio più energetica, va più in profondità; se è meno energetica, rimane in superficie. Potete facilmente immaginare questo: è il contorno del volume tumorale visto dall'alto in sezione. Sommando i picchi di Bragg longitudinalmente e trasversalmente, queste sono particelle cariche. Quindi, cambiando l'energia, cambia la profondità. Con un campo magnetico posso direzionarle in orizzontale e verticale.

La composizione dei tre movimenti mi permette di ricoprire tutto il volume tumorale di dose di danno, e vedete che non ho deposizione ai lati, neanche dopo. Quindi sono molto preciso sul tumore, con una precisione dell'ordine di frazioni di millimetro. Questo per quanto riguarda gli adroni, quindi riusciamo in questo modo a curare tumori che sono vicini ad organi critici.

Questo è lo scopo. Per quanto riguarda gli ioni carbonio, esiste anche un secondo vantaggio, che ha a che vedere con la quantità di danno che provocano nei tessuti. Lo vedete in questa immagine, che è stata presa da un lavoro di Belli e collaboratori, dove viene immerso in scala il target ideale elettivo, cioè il DNA della cellula tumorale, che ha una dimensione dell'ordine di 2 miliardesimi di metro.

Con quello che fanno le particelle entrando nei tessuti, i raggi X provocano dei danni evidenziati da questi puntini. Vedete che sono relativamente sparsi, si usa dire, quindi non colpiscono quasi mai direttamente il DNA, o se lo colpiscono provocano una rottura singola che si può riparare, perché le cellule hanno imparato nella loro storia a riparare questi danni.

Quando abbiamo a che fare con gli ioni carbonio, vedete che i puntini sono diventati tracce di alta densità. Di conseguenza, queste multiple rotture della doppia elica non sono riparabili. Quindi, si riescono in questo modo a curare i tumori che sono radioresistenti e quindi non reagiscono alle tecniche convenzionali.

Allora, quali sono ovviamente i pazienti che possono beneficiare di queste tecniche? Perché poi alla fine questa è la domanda a cui dobbiamo rispondere. Se guardiamo la precisione, i medici radioterapisti hanno stilato tutta una serie di elenchi di patologie e hanno identificato un target di circa il 5% dei pazienti che ogni anno sono curati con i raggi X. Ci sono circa 240 mila nuovi pazienti all'anno; di questi, 12 mila potrebbero trarre giovamento dall'uso della precisione di queste particelle.

Di questi 12 mila, mille o duemila sono elettivi, cioè se oggi avessimo un centro con protoni, dovremmo riferirli eticamente parlando per dare il meglio della cura. Un centro di protoni, facendo un ragionamento analogo sull'efficacia e quindi sulla capacità di curare tumori radioresistenti, potrebbe anche raccogliere altri 2500 pazienti, cioè l'uno per cento, che possono trarre beneficio dall'uso degli ioni carbonio.

Quindi, qualcosa che si aggira intorno ai 15 mila pazienti all'anno in Italia. Tenuto conto che un centro a regime al massimo tratta mille pazienti, vedete anche una sana politica della salute in Italia: quanti centri dovrebbero essere creati? Si dice un centro che fa sia protoni che ioni carbonio, come il CNAO e altri centri di protonterapia, uno all'incirca ogni dieci milioni di abitanti.

Ecco, centri come il CNAO esistono ben pochi al mondo; ne esistono solo sei, quelli che noi chiamiamo centri multi-particelle, cioè che hanno sia protoni che ioni carbonio. Ne esistono due in Germania. Il primo, che è nato alla fine degli anni 2000, nel 2009, è il vero precursore, l'iniziatore di questa pratica, ed è stato il centro DDCBA in Giappone, dove però ci sono solamente ioni carbonio.

Questo ha dato vita, pochi anni dopo, al centro di Yogo nella prefettura di Como. Esiste un centro anche a Vienna, a sud di Vienna, che è stato realizzato sulla base dei progetti che l'INFN ha dato agli austriaci, con la collaborazione anche del CERN di Ginevra. Poi ne esiste un altro a Shanghai, in Cina. Non esiste altro, quindi anche negli Stati Uniti non hanno ioni carbonio.

Quindi, effettivamente possiamo dire che l'Italia e il Ministero della Salute, con questo investimento, hanno portato l'Italia all'avanguardia in questo settore.

Nel passato partivo dalla tecnologia, adesso invece parlo dei risultati clinici, perché è importante far vedere subito quali sono i risultati e i pazienti che beneficiano di queste tecniche. Questa è la statistica dei pazienti trattati. L'anno scorso abbiamo fatto un po' di più di quello che qui c'è scritto; avevamo un target di 475, abbiamo fatto 504 pazienti. Quest'anno abbiamo un obiettivo di 600 e oltre pazienti.

Come vedete, è un trend in crescita, mano a mano che ci conoscono e mano a mano che riusciamo a raccogliere in maniera efficiente i pazienti. Dopo una prima fase di sperimentazione clinica, che ci permette di dimostrare che la nostra competenza tecnica dava effettivamente risultati sperati per poter trattare i pazienti, ad oggi abbiamo trattato oltre 1750 pazienti, due terzi con ioni carbonio.

Queste sono le patologie: sono tumori che sono vicino ad organi critici, come testa, collo, base del cranio, adenoidi o cistici, carcinomi delle ghiandole salivari. Ma ci sono anche molte altre forme, come il tumore del pancreas, tumore del fegato, melanoma oculare, prostata ad alto rischio. Quindi lo spettro è molto ampio di fatto ed è una tecnica in continua evoluzione, proprio perché anche i centri che praticano sono pochi.

C'è necessità di aspettare del tempo perché si costruisca la statistica e si costruiscano risultati che dicano della bontà di quello che si sta facendo. Quali sono i primi risultati?

Voi sapete che quando si parla di cura a livello di patologie tumorali, in realtà bisogna aspettare almeno cinque anni per vedere com'è andata una terapia. Quindi noi siamo relativamente giovani da questo punto di vista e non possiamo cominciare a trarre alcune conclusioni, soprattutto sui primi pazienti che abbiamo trattato.

Ad oggi, in maniera indistinta, mettendo assieme tutte le patologie, abbiamo un controllo locale dei tumori irraggiati del 75%. Significa che se colpiamo un tumore, quello non cresce più localmente, diminuisce o rimane fermo nel 75% dei casi, che è molto significativo.

Un altro parametro di valutazione della bontà della terapia è la tossicità, perché ovviamente anche l'effetto è il risparmio dei tessuti sani, ed è un parametro importante. Il primo parametro che normalmente si va a considerare è la tossicità.

Vedete che la terapia è molto mirata. Questa è una scala di tossicità che cresce con l'aumentare delle complicazioni. G0 vuol dire effettivamente pochissima tossicità. Come vedete, questa è la tossicità alla fine del trattamento, quella che si chiama tossicità acuta.

Quando si segue poi il follow-up dei pazienti che tornano periodicamente per le visite, si studia appunto l'evoluzione. Vedete che la tossicità si mantiene comunque molto bassa, molto contenuta, a pochi percento, e normalmente sono anche fenomeni attesi.

Per esempio, l'acuità visiva: il nervo ottico è all'interno del campo di trattamento e non può essere risparmiato, perché altrimenti non si colpirebbe la malattia. Vediamo alcuni casi.

Questo, per esempio, è un trattamento di un osteosarcoma della base del cranio, un tumore attaccato alla seconda vertebra. Questa tipologia di tumore non potrebbe essere trattata in altro modo che con adroterapia. Intervenire chirurgicamente, ovviamente, porterebbe a una paralisi del paziente, perché la rimozione del tumore implica anche la rimozione delle vertebre.

Con i raggi X non si riesce per nulla a risparmiare il target elettivo, che qui è il midollo osseo. In questo caso, abbiamo un paziente che è effettivamente stabile dopo un anno di trattamento con ioni carbonio. Qui vedete l'effetto, l'efficacia della precisione.

Le statistiche, per esempio, dei cordomi e sarcomi, che sono tumori elettivi per l'adroterapia, parlano di controllo locale dai cordomi al 97%, quindi molto alto, praticamente un successo. È dell'85% nel caso dei sarcomi, che è comunque un dato elevato se si tiene conto dei volumi in gioco.

Stiamo parlando di volumi comunque importanti all'interno della base del cranio. Questo, per esempio, è un cordoma trattato con ioni carbonio. Questa è la massa tumorale prima del trattamento; qui è evidenziata nel piano di trattamento e, 10 mesi dopo il follow-up, praticamente il tutto è scomparso.

Ovviamente, la storia del tumore dipende anche dalla tipologia di tumore stesso. Un altro tipo di cordoma, un altro tipo di tumori che affrontiamo sono quelli del sacro. La precisione è importante per colpire patologie che sono anche piccole, che sono vicine ad organi critici, ma allo stesso modo, risparmiando bene i tessuti sani, si riescono a trattare con successo anche grandi masse.

Perché potete dare una dose comunque importante sul volume tumorale, che può essere anche dell'ordine di vari litri, e risparmiare meglio i tessuti sani circostanti. Il controllo locale, in questo caso, sempre con ioni carbonio, è quasi dell'80%.

Questi, per esempio, sono tre esempi di masse che crescono molto lentamente, per cui il corpo del paziente si adatta a questa massa. Non la sentono quasi, tranne quando diventa evidente, per esempio, anche la difficoltà di deambulazione o altre funzioni deficitarie. Allora il paziente si accorge di queste grandi masse e, come vedete, dopo il trattamento ci sono riduzioni.

Questa è la massa iniziale, qui è molto più piccola e via dicendo. Hanno tutta una storia per cui sicuramente non cresce, molto spesso si riduce o addirittura scompare.

Ecco, quell'immagine che segue è un po' forte, ma questo vi dà anche un'idea di quelle che sono tecniche comparative. Questi pazienti sono affetti dalla stessa malattia, melanoma mucoso. Questo paziente aveva avuto la fortuna di avere più di 80 anni, per cui non è entrato nel circuito normale delle terapie legate a questo tipo di patologia.

Non è entrato nel circuito della chirurgia, è venuto da noi ed è stato trattato. Questo è l'effetto della tossicità acuta. Questo paziente sta bene, è stato visitato ancora di recente e quindi il suo decorso è normale, non ha sofferto nulla.

Guardate la differenza con la terapia comparativa chirurgica nel caso della prassi normale. Anche la qualità di vita e la sofferenza o meno del trattamento è un parametro che va molto accuratamente giudicato quando si confrontano tecniche diverse.

Curiamo anche tumori particolarmente critici. Ci sono degli studi clinici in corso; uno di questi è il tumore del pancreas, che, come sapete, è un cosiddetto "big killer", perché effettivamente è un tumore largamente incurabile. Lo curiamo con ioni carbonio, con tre fasci: uno in situazione prora, uno obliquo e un altro verticale, con un certo angolo, quindi con il paziente un po' ruotato.

È un trattamento complicato, che abbiamo praticato finora su pochi pazienti, ma con controlli locali a un anno che sono straordinari. Stiamo riproducendo i dati dei giapponesi. Questo è un fattore più di 10 rispetto alle tecniche convenzionali. Un paziente dopo un anno con un tumore del genere è morto normalmente.

Tant'è che con americani finanziati dall'ANSA e quindi il National Cancer Institute, abbiamo avviato un protocollo clinico di fase III, cioè randomizzato, dove si confrontano tecniche in maniera casuale, proprio per verificare i dati giapponesi e introdurre questa metodica nella cura di queste tipologie di tumori molto aggressivi.

Quel tumore si muove, quindi dobbiamo tenere conto del fatto che c'è un movimento associato al tumore legato alla respirazione. Sono anche tecniche sofisticate di trattamento. Quello che pratichiamo oggi è di sincronizzare la fase respiratoria, il movimento del paziente, con l'erogazione del fascio. Quindi, irradiamo solo quando siamo sicuri che il tumore si trovi in una posizione ben precisa.

Il gol finale qui ci sono tutta una serie di attività di ricerca e sviluppo, ed è quello di seguire il tumore nel tempo, in maniera tale da essere più efficienti e ridurre i tempi di trattamento.

Ovviamente, questo passa attraverso tutta una serie di fasi che vanno dalla stessa imaging, con una TAC iniziale, una pianificazione e una rivelazione del movimento attraverso dei marcatori esterni che sono associati alla posizione interna del tumore, il controllo del fascio e poi anche la verifica a posteriori che la dose è stata rilasciata effettivamente dove il tumore era in quel momento.

C'è da dire che queste tecniche sono giovani e non è neanche semplice introdurle nella pratica comune. Tant'è che noi abbiamo molti pazienti che, invece di venire da noi, sono trattati in maniera normale convenzionale e che quindi vengono da noi per un ritrattamento. Sono circa il 30% dei pazienti.

Quindi c'è molto da fare sulla nostra capacità di farci conoscere e sulla precisione nel reclutamento di questi pazienti, e quindi anche nello stabilire legami con il sistema sanitario nazionale. Qui abbiamo patologie diverse, quindi pazienti che hanno già ricevuto dei trattamenti che vengono da noi. Ce ne sono alcuni che trattiamo con successo, altri che invece trattiamo purtroppo con minore successo, proprio perché ormai sono a uno stadio troppo avanzato.

Da un anno e mezzo circa abbiamo introdotto anche i trattamenti oculari, per la prima volta nella storia di questa patologia, che è la più trattata nel mondo. Finora oltre 20.000 pazienti nel mondo sono stati trattati con protoni, ma nessuno mai aveva usato un sistema attivo, quello che cambia l'energia, quello che sposta il fascio per trattare queste patologie.

È una collaborazione che abbiamo messo in piedi con strumenti anche realizzati ad hoc. Questo è un braccio robotico che monta un sistema di telecamere che monitorano la pupilla, in maniera tale da essere sicuri di colpire il bersaglio. Interrompono il fascio se l'occhio si sta muovendo. Abbiamo trattato finora una settantina di pazienti.

Ultima, ma non meno importante, tipologia di tumori che beneficiano di queste tecniche, in particolare dei protoni, sono i tumori pediatrici. Perché? Perché il risparmio della dose non voluta ai tessuti sani. Questa è tutta dose effettivamente sotto soglia, ma per pazienti che hanno un'alta aspettativa di vita, questa dose accresce il rischio di tumori secondari a lungo termine.

Quindi, il fatto di poter usare particelle che colpiscono in maniera selettiva solamente l'organo danneggiato, sicuramente per questi pazienti vuol dire aspettative di vita con minori rischi di seconde patologie.

Tutti questi discorsi, queste considerazioni, questi risultati, che poi sono anche mutuate dalla letteratura e da una casistica diffusa nel mondo, hanno portato l'anno scorso il Ministero della Salute a introdurre 10 di quelle patologie che vi ho mostrato nell'elenco delle patologie che sono rimborsate dal sistema sanitario nazionale, quindi gratuite per i pazienti.

È in discussione ultimamente una regola, un undicesimo punto, come chiamiamo noi, che permette di applicare queste tecniche quando si dimostri che effettivamente c'è un vantaggio misurabile nel risparmio dei tessuti sani.

Ecco, questo è l'elenco di patologie attualmente nei LEA, in attesa di definitiva approvazione con l'emissione delle tariffe per cui vengono rimborsati questo genere di trattamenti.

Come si accede al canale? Come possono i pazienti? Come reclutiamo i pazienti? Anche questa è una statistica del servizio medico. Abbiamo un servizio medico, poi vi darò le coordinate al termine della presentazione, attraverso il sito web e numeri di telefono.

Ma vedete che i tumori che trattiamo sono tumori rari. A fronte di 13 mila contatti, abbiamo in realtà poche decine di pazienti, 200 pazienti. Quindi parliamo di quelli che dicono sempre di no e sembrano inutili. Dall'altra parte, abbiamo una mole di lavoro non trascurabile proprio per selezionare in maniera efficace i pazienti.

Qui emerge chiaramente la necessità di creare e di lavorare su un sistema di rete più integrato tra il CNAO e il sistema sanitario nazionale. Il paziente che viene selezionato poi entra in un percorso, viene chiamato al CNAO per una prima visita. Il suo caso viene realizzato dai medici, dai fisici medici, dagli operatori sanitari del centro e, se elettivo per il trattamento, viene messo in una waiting list.

In realtà, i pazienti di Lombardia ed Emilia Romagna entrano subito in trattamento, perché quelle regioni hanno già deciso che l'adroterapia è rimborsata. Gli altri pazienti devono attendere invece un'autorizzazione individuale dalle aree di provenienza, cosa che non sempre avviene. Questo provoca anche problemi e assistiamo a fenomeni migratori di pazienti che cambiano la residenza in Lombardia, cosa che non sta né in cielo né in terra.

Dopo di che, il paziente entra in trattamento. Viene preparata la maschera, perché la sua posizione deve essere riproducibile ogni volta che viene in trattamento. Viene preparato un sistema di posizionamento personalizzato, un sistema anche di individuazione del movimento nel caso si tratti di una patologia dove, con la respirazione, il tumore si muove.

Abbiamo anche un sistema di TAC, un sistema di risonanza magnetica 3 Tesla, e una TAC-PET con la fusione delle immagini. È la base che viene utilizzata dai medici e dai fisici medici per elaborare il piano di trattamento.

Tutto questo, ovviamente, attraverso dei software speciali, molto sofisticati, che permettono al medico di massimizzare la dose sul tumore e minimizzare sui tessuti sani. Ovviamente, tutti questi processi sono dei processi di bilanciamento, dove si cerca l'optimum, selezionando la direzione dei fasci, selezionando l'energia, selezionando anche i diversi campi, il peso dei diversi campi con cui si trattano i pazienti.

Quando tutto questo è effettuato, ecco, una cosa importante è che è un lavoro molto delicato, dove la precisione conta molto. Questa immagine vi dice il perché. Questo è un confronto tra un trattamento di sarcomi della testa e collo effettuato in Giappone e confronta il controllo locale della malattia a cinque anni, a fronte di due valori di dose dati al tumore: 70,4 Gray rispetto a 64 Gray.

Vedete che ho solo un 10% di cambiamento nella dose sul tumore, porta a risultati completamente diversi in termini di controllo locale e conseguentemente di sopravvivenza del paziente. È un discorso molto delicato che va fatto ovviamente prima del trattamento.

I campi, come si usa dire, quindi le modalità di irraggiamento vengono verificate dai fisici medici. Vi ho già menzionato tutta una serie di figure professionali, quindi i giovani che sono qui possono anche pensare che ci sia spazio per loro in questi centri. Ci sono tante figure professionali: medici, fisici medici, tecnici di radiologia, bioingegneri.

Solo per la parte clinica, poi vedremo anche la parte di acceleratore. Comunque, dicevo, i fisici medici per ogni singolo paziente vanno a verificare che il piano di trattamento corrisponda esattamente a quello che è stato pianificato prima dell'irraggiamento.

Dopo di che, il paziente viene per una serie di sedute. Generalmente, con ioni carbonio sono sedici volte, quattro volte a settimana; per i protoni un po' di più, possono essere 25-30 volte, cinque volte alla settimana. Quindi, un trattamento che si estende su un periodo relativamente lungo, però il paziente non sente nulla.

È un paziente ambulatoriale, cioè viene da noi per quel periodo per fare il trattamento e poi se ne va. Ovviamente deve rimanere in zona. Ecco, questo è quello che si trova all'interno di una delle sale di trattamento, dove abbiamo appunto anche qui dei sistemi molto sofisticati.

Questo è il lettino su cui viene adagiato il paziente, un lettino robotico a 6 gradi di libertà, quindi le tre dimensioni nello spazio, l'altezza, i tre angoli, in maniera tale da scegliere al meglio la direzione in cui il fascio colpisce il paziente.

Sistemi a raggi X, qui c'è un tubo a raggi X, qui un pannello che fa l'imaging proprio per verificare che il tumore si trovi esattamente dove è previsto che sia, dove è stato previsto in sede di TAC che vi ho fatto vedere prima. E delle telecamere a infrarossi che lanciano degli impulsi con una frequenza di 100 volte al secondo e vanno a vedere questi oggetti, questi marcatori che riflettono questo segnale e quindi ricostruiscono nello spazio tridimensionale la posizione di queste maschere.

Vi avevo detto che sono correlate alla posizione interna del tumore. In questo modo riusciamo a monitorare appunto il movimento legato alla respirazione. Ecco, vi ho presentato la parte clinica, vi ho presentato alcuni risultati. Scusatemi, ho presentato la tecnologia e anche il percorso del paziente.

Adesso dedichiamoci un pochino, innanzitutto, a una panoramica sugli strumenti di adroterapia, dal punto di vista più delle macchine che producono i fasci, e poi vi accompagno in una visita virtuale del CNAO. Fatto salvo che siete tutti invitati a venire a trovarci. Ci sono quattro momenti all'anno in cui facciamo manutenzione. Ci sono delle giornate, che vedete sul nostro sito, che possono essere dedicate proprio alla visita, anche con spiegazione della nostra facilità.

L'adroterapia, come vi dicevo, conta una casistica ormai che arriva quasi a 200 mila pazienti trattati. Questa è la fine dell'anno di due anni fa. La maggior parte compratori è diventata una pratica clinica nel momento in cui queste tecniche sono uscite dagli ambiti di ricerca, all'inizio degli anni '90, e sono entrate nella pratica ospedaliera.

Cioè, la macchina non trattava più pazienti occasionalmente, ma è diventata una macchina per trattare pazienti, con tutto quello che ne consegue anche in termini di strumenti, proprio per gestire al meglio il paziente. Per quanto riguarda gli ioni carbonio, che come sapete sono molto più complicati e pesanti, abbiamo una casistica di circa 23 mila pazienti in 10 centri, di cui 6 sono quelli multi-ioni, come vi ho detto prima.

Questa è la distribuzione di questi centri. Ce ne sono 17 in Europa. Negli Stati Uniti ci sono tutti centri di protonterapia, non esistono centri di ioni carbonio. Poi in Giappone, dove invece ci sono ben cinque centri con ioni carbonio, e ce ne sono quindici in totale. Come vedete, anche la distribuzione nell'emisfero australe è praticamente molto povera.

15 sono un centro di ricerca, più che altro in Sudafrica, e un centro di protonterapia che sta sorgendo in Australia. Il primo centro ospedaliero per protoni nasce a Loma Linda, in California, vicino a Los Angeles, nel '92. È un centro basato su una macchina che era stata prodotta da Berkeley e poi commercializzata da questa ditta.

È un sincrotrone per protoni. Poi vi dirò cos'è un sincrotrone. È una macchina compatta, 7 metri di diametro, che produce fasci di protoni che vengono indirizzati al paziente per il trattamento. Questo strumento, che immaginate come una ruota meccanica, permette di direzionare il fascio da ogni direzione attorno al paziente.

Immaginate il paziente su un lettino nel centro di rotazione di queste enormi ruote. Il paziente non le vede, ma permettono al fascio di ruotare attorno al paziente, colpendolo da ogni direzione che è stata fissata ovviamente dal medico. Questo invece è il primo centro ospedaliero, quello che vi ho già menzionato, che è nato a Chiba, vicino a Tokyo, in Giappone, nel '94. Ha trattato finora 11 mila pazienti.

La maggior parte dei casi clinici viene da lì. Da lì viene anche l'esperienza cui ci siamo rifatti per iniziare l'attività. Hulk Now è uno strumento impressionante, fatto addirittura da due sincrotroni molto grandi, che producono fasci anche più energetici del necessario. Nel 2010 è stato inizialmente interessato al trattamento con un fascio orizzontale, verticale e una con un fascio orizzontale. Ultimamente hanno aggiunto una nuova parte di questa facility con due fasci orizzontali e anche qui una struttura rotante, chiamata appunto gantry, testate isocentriche, che permette di colpire da ogni direzione.

In Europa, il primo centro ospedaliero è quello di Heidelberg, su disegno del GSI di Darmstadt. La macchina è un sincrotrone, le sorgenti sono protoni e ioni carbonio, due sale con un fascio orizzontale ciascuna e un'enorme struttura meccanica che ruota in maniera tale che questo fascio possa colpire il paziente da ogni direzione.

Vi ho menzionato anche MedAustron, a sud di Vienna, molto simile al nostro, nato sul nostro disegno e ha iniziato a trattare pazienti alla fine di due anni fa. Alla fine, nel prossimo anno, tratteranno anche con ioni carbonio.

Ecco, restringendo, mano a mano arrivando dall'Europa verso l'Italia, l'Italia non partiva da zero prima del CNAO, perché esisteva l'esperienza dell'INFN di Catania, che aveva dato vita a Qatana, una linea di fascio che faceva trattamenti con energie basse, quindi adatta per i tumori oculari.

A Milano, a Oculati, quelli che vi ho fatto vedere, noi facciamo con un sistema attivo; qui si faceva con un sistema passivo. Vedete tutta la serie di strumenti che permettono di conformare il fascio in maniera passiva, fermo al volume tumorale. Hanno trattato con grande successo, devo dire. Vedete qui le statistiche: più di 350 pazienti.

Oltre al TAU, esiste in Italia poi un centro a Trento, si chiama A3P di Trento, che ha iniziato a trattare pazienti nel 2014. È un centro con protoni, solo con protoni, ed è un centro basato su una macchina commerciale venduta da una delle ditte che poi vi menzionerò.

Quando parliamo di acceleratori, quindi di macchine, dovete anche pensare che esistono nel mondo. Gli acceleratori sono strumenti molto diffusi per tantissime applicazioni e un terzo almeno di questi strumenti sono utilizzati nella pratica clinica. Questi sono acceleratori lineari. L'adroterapia è proprio una cosa di nicchia: 0,3% degli acceleratori.

E del resto dovete pensare che ogni anno in Italia si trattano 240 mila pazienti con raggi X e poche centinaia con protoni e ioni carbonio. Quindi, se moltiplicate questa esperienza dell'Italia per tutti i paesi industrializzati, vedete bene che noi siamo effettivamente un trattamento di nicchia, che serve per una ben definita tipologia di paziente.

Ma quali sono gli strumenti utilizzati? Gli acceleratori che sono utilizzati nella terapia sono acceleratori circolari. Ne esistono di due tipi per i protoni: i ciclotroni e i sincrotroni. Nel caso invece degli ioni carbonio, solamente i sincrotroni di più grandi dimensioni sono utilizzati per accelerare le particelle.

L'energia con cui le accelerano è definita dalla necessità di arrivare fino a una certa profondità nel paziente. 30 centimetri sono profondità che servono per raggiungere, da qualsiasi direzione, quasi tutti i pazienti. E quindi quelle definiscono l'energia e dall'energia si definiscono le dimensioni di questa macchina, perché la tecnologia è sempre quella.

Quindi, se avete ioni carbonio, che sono più pesanti, devono essere accelerati di più. A quel punto, l'effetto netto è quello di un incremento delle dimensioni del sincrotrone. Il principio di funzionamento di queste due macchine è molto differente.

Il ciclotrone è una macchina relativamente semplice. È una macchina che genera un campo magnetico costante. Il campo magnetico, ricordatevi, serve per curvare le particelle. Quindi, lui curva sempre nello stesso modo e poi, in qualche mezzo a questo campo magnetico, esistono due elettrodi.

Quando le particelle attraversano lo spazio tra i due elettrodi, ricevono un piccolo incremento di energia. Siccome il campo magnetico è costante e l'energia aumenta, la curva ha un raggio sempre più grande. È come se fosse una spirale che parte dal centro, spirale che aumenta l'energia e, quando ha l'energia giusta, entra nel canale di uscita.

Quindi, sono macchine ad energia fissa, ma sono macchine molto intense, perché ci sono tanti fascetti che girano sempre con la stessa frequenza, che non cambia, e nello stesso campo magnetico, perché sono costanti questi parametri.

Il sincrotrone, invece, è una macchina diversa. È una macchina dove la traiettoria è circolare, definita, e non cambia nel tempo. Perché non cambi, con un'energia che cambia, bisogna che cambi qualcos'altro, vale a dire il campo magnetico.

La legge dice che il momento, l'energia, per arrivare in profondità devo accelerare la particella. La carica non cambia, il raggio, abbiamo detto, è sempre quello, deve cambiare il campo magnetico. Ecco perché si chiama sincrotrone: perché c'è un sincronismo tra energia e campo magnetico.

La caratteristica del ciclotrone è di dare fasci molto intensi. Se voi andate a scale del nanosecondo, ma questa è trascurabile, non si vede mai nella pratica clinica. Il fascio è continuo, con energia fissa, quindi devo degradare l'energia, devo cambiarla con degli strumenti.

Quindi ho bisogno di grande intensità, perché ne perdo molto in questo passaggio. Il sincrotrone, invece, è una macchina che può cambiare l'energia ad ogni impulso. Accelero, estraggo, come si usa dire, poi vi faccio vedere cosa vuol dire, ad una energia ben definita. Poi ritorno al punto di partenza, c'è la Roma.

Posso fermarmi prima e quindi diminuire l'energia. Quindi quel fascio luminoso, e lo ricordo all'inizio, posso cambiarne la sua profondità in maniera attiva. Mentre in queste macchine devo mettere un assorbitore per fargli fare meno strada, cioè devo diminuire la sua energia prima di entrare nel paziente.

Ecco, l'ultima parte della mia presentazione riguarda proprio il CNAO. Questa è un'immagine del centro a Pavia. Questa è la parte ospedaliera, questo è il tetto del bunker che contiene la macchina acceleratrice. Qui ci sono le cabine elettriche che servono per far funzionare questa macchina, che consuma circa due milioni e mezzo all'anno di energia elettrica.

È una macchina che consuma molta energia ed è una localizzazione scelta. Qui ci sono due ospedali; la foto è presa da un altro ospedale. Qui c'è il campus universitario, quindi è una scelta anche felice dal punto di vista della collocazione del centro.

Questa è un'immagine della macchina. Quel metro di acceleratore lineare che vi ho detto all'inizio è diventato, per produrre ioni carbonio, un anello che ha un diametro di 25 metri, una circonferenza di 80 metri. Nonostante questo, è molto compatto, perché vedete che al suo interno è contenuta molta strumentazione, che adesso brevemente vi descrivo, e anche le linee di estrazione sono molto compatte.

Il tutto sta in una sala di circa 40 x 40 metri quadri. Prima però di portarvi a un veloce tour della macchina, volevo anche menzionare che ci sono persone che hanno lavorato, come la nota, insieme alla realizzazione. Devo dire che Frascati e l'INFN in generale sono stati fondamentali nella realizzazione di questo strumento.

Questa slide, che ho rubato a Claudio, firmata Claudio Camera, rappresenta gli sforzi e i task di cui si occupa il Laboratorio Nazionale di Frascati. Questi sono i responsabili, ma c'era dietro anche altra gente che lavorava. Questi sono i vari sistemi di cui l'INFN, in collaborazione con noi, si è occupata. Ce ne sono 16, non solo l'INFN di Frascati, ma anche Milano, Torino, Genova, Catania, il Laboratorio Nazionale di Legnaro.

Quindi è stato uno sforzo veramente coordinato e fondamentale. Siamo riusciti, non solo l'INFN, ma anche altre università e altri enti, a creare competenze attorno al progetto, che ci hanno permesso di avere competenze che altrimenti non avremmo trovato sul mercato.

Gente che poi rimaneva nei loro istituti, quindi non gravava eccessivamente sul personale della fondazione. Ha fatto anche training, ha fatto imparare anche al personale del CNAO, che oggi gestisce il funzionamento e la manutenzione del nostro centro.

Come funziona il centro? Si parte dalle sorgenti. Le sorgenti ce ne sono una per i protoni e una per gli ioni carbonio. Sono due formati a microonde, come potete immaginare. Sono ovviamente dei formati particolari, dove ci sono dei campi elettromagnetici. Iniettando un gas opportuno, si crea una miscela di gas e questi campi elettromagnetici generano una sorta di plasma, cioè fanno andare avanti e indietro queste particelle, gli strappano gli elettroni, li accelerano.

Quando sono con un'energia corretta, estraggono da un gas, dall'idrogeno estraggono protoni, dal metano (CH4) estraggono gli atomi, i nuclei dell'atomo di carbonio. Le particelle così sono fasci di miliardi di particelle, ma sono anche contaminate.

Per cui la prima parte della linea, dopo le sorgenti, serve proprio per purificare il fascio. Si mettono degli ostacoli sul percorso, si curvano le particelle giuste nella posizione giusta, altre vanno a sbattere sugli ostacoli che noi abbiamo messo. In questo modo purifichiamo il fascio.

L'energia comunque è bassa, per cui serve un primo stadio di accelerazione. Un primo stadio di accelerazione viene fatto con un acceleratore lineare. Il fascio, non so se si vede bene, ma passa attraverso questi buchini, sono circa 4-5-10 mm, dipende un po' dalla posizione.

Tra di questi tubetti, all'interno del tubo, il fascio non sente nulla, ma appena esce tra un tubo e l'altro, riceve l'effetto di un campo elettrico, che ovviamente è in fase. Cosa significa? Che quando esce ha la polarità giusta per accelerarlo e in circa sei metri aumenta di circa mille volte l'energia.

Il fascio passa da pochi migliaia di elettronvolt per nucleo a 7 milioni di elettronvolt per nucleo. È un'energia che acquista un elettrone quando centra la differenza di potenziale.

Comunque, relativamente bassa. Alla fine di questa struttura lineare, la velocità di queste particelle è circa un decimo della velocità della luce, però è sufficiente per cominciare a fare i suoi primi giri all'interno del sincrotrone.

Ma innanzitutto deve arrivarci all'interno del sincrotrone, quindi percorre una traiettoria che lo porta sempre di più ad avvicinarsi alla traiettoria del fascio circolante nell'anello. Ci sono tutta una serie di strumenti di settaggio che generano delle distanze sempre più piccole, fino ad avere distanze tra il fascio circolante qui all'interno e quello che arriva, che sta in questa zona, dell'ordine di 0,1 mm di spessore.

Il fascio che arriva sente qui l'effetto di un campo elettrico. Quello che circola, giano, sente nulla. Effettuiamo in questo modo quella che si chiama una sorta di iniezione multi-giri, cioè carichiamo l'anello giro dopo giro. È esattamente come quando si arrotolano gli spaghetti attorno, cioè non si fa nulla di diverso che mettere più fasci nello stesso spazio.

Però faccio vedere questo punto: circola nell'anello e l'anello è fatto da tutta una serie di sistemi che qui brevemente vi illustro. Sono i magneti e vi ricordo che il campo magnetico curva. Ce ne sono 16. Ogni volta che lo attraversa, riceve una piccola spinta, in maniera tale da mantenerlo sull'orbita circolare.

Ci sono quelli che si chiamano quadrupoli, questi verdi, che servono per tenere le dimensioni del fascio all'interno della ciambella in cui scorre. Ci sono i cosiddetti correttori, che danno delle piccole correzioni all'orbita, perché in un secondo il fascio fa circa un milione di giri e fa circa 30.000 km.

Di conseguenza, dobbiamo essere molto precisi nella traiettoria, altrimenti lo perdiamo contro gli ostacoli. Il fascio circola in una ciambella di acciaio di queste dimensioni, in cui viene fatto il vuoto, come tra le stelle. Abbiamo miliardesimi di miliardesimi di pressione in meno rispetto all'atmosfera normale.

Proprio perché se ci fossero delle tracce residue di atmosfera, il fascio, urtando, si perderebbe. Quello non lo vogliamo. L'ultimo elemento che vi illustro è questo oggetto, che è una cavità a radiofrequenza, che di fatto è come una batteria alternata. Ogni volta che il fascio la traversa, riceve una piccola spinta, fino ad arrivare all'energia che si eroga.

L'energia massima è circa il 60% della velocità della luce. Quindi, i fasci più veloci viaggiano a circa 200.000 chilometri al secondo. Ora, quando hanno raggiunto quell'energia, poi cosa ne faccio? Li indirizzo nel canale di uscita, limando verso il paziente.

Per far questo, devo fare in modo che l'estrazione sia la più uniforme possibile, proprio perché devo arrivare a dare la dose sul tumore in una maniera molto controllata. Immaginatevi di avere un rubinetto che è aperto e che gocciola in maniera incoerente.

Se avete dei volumetti piccoli, non riuscirete mai a riempirli tutti nello stesso modo. Per riempirli tutti nello stesso modo, dovete avere un filo d'acqua continuo e uniforme. Allora sì che potete, regolando il tempo, regolare il livello dell'acqua nei piccoli volumetrici.

La stessa cosa vale per il punto cruciale di queste macchine. Sono macchine che nascono come le altre macchine della fisica fondamentale, ma in questo caso hanno l'obiettivo di trattare pazienti. Certi parametri, come l'uniformità del fascio, sono portati addirittura a livelli di dettaglio e di accuratezza fantastici.

Perché quello che si fa, appunto, è dipingere il volume tumorale. È come se fossimo dei pittori, cambiando l'energia, raggiungo diverse fette. Ogni fetta mi appare con una certa forma e, agendo su questi due campi magnetici, riesco ad andare volumetto dopo volumetto a dipingere tutta la fetta tumorale, fetta dopo fetta, riempiendo il volume di dose.

Ecco, questo è quello che si fa sostanzialmente. Ovviamente lo faccio in maniera controllata, per cui devo misurare quello che sto facendo. Ci sono degli strumenti apposta che fanno il monitoraggio, come si usa dire, dei fasci. Tre caratteristiche: l'intensità, cioè il numero, perché il numero è associato a quanta dose devo dare; la posizione, perché la posizione mi permette di pitturare; e la forma, perché se la forma è diversa, ovviamente pitturo in maniera diversa, con un pennello grande o un pennello piccolo.

Quindi, devo controllare questi tre parametri per ognuno dei singoli fasci che costituiscono il mio trattamento. Però, romanzando la cosa, il tutto ovviamente è reale. E quando succede, succede che non c'è un controllo umano. Contro romano sta a monte, nella preparazione, nella predisposizione, nell'elaborazione di tutti gli strumenti.

Poi tutto funziona attraverso un sistema di controllo molto complicato, che, come vedete, è fatto comunque da prodotti industriali, perché siamo in un ambiente che vogliamo il più possibile destinato a mantenersi nel tempo. La storia di questi centri deve avere una span temporale di l'ordine di 30 anni, con strumenti molto sofisticati che confluiscono all'interno del sistema di controllo.

Quello che abbiamo fatto, con l'aiuto dell'INFN e anche di altri enti, è fare una sorta di prototipo di un prototipo, che non è nient'altro che un grande Lego, se volete, fatto di tanti strumenti molto diversi, dal posizionamento della macchina ai software di pianificazione, al sistema di distribuzione della dose, alla TAC.

La cosa è veramente complicata, ovviamente, farle funzionare in efficienza insieme. Sono stati bravi. Da un momento voi dite: "Sì, ma perché io ve lo vedo velo con i dettagli?" Vediamo i numeri. In realtà, i numeri cosa dicono? Che siamo stati bravi.

Nel senso che non li ho presentati solo per quello, perché sono la realtà. Comunque, nel 2011, quando abbiamo iniziato a trattare il primo paziente, al 2017 la statistica dice questo: che il sistema ha una disponibilità per la pratica clinica del 94%. Ovviamente, questo dipende da quando il sistema non è in funzione per manutenzione, quindi è molto disponibile.

Trattiamo, abbiamo veramente la possibilità di trattare molti pazienti. D'altra parte, l'altro parametro fondamentale è l'affidabilità. Io programmo di fare trattamenti, poi li faccio o non li faccio. Sono fermo perché ho problemi a fare trattamenti.

Se guardo i giorni, l'anno scorso siamo stati al 100%, però dobbiamo in realtà guardare le sessioni. Ogni giorno ci sono 50 pazienti; posso trattarne 49, magari ce n'è uno che va dall'altra parte. Quante sono le sessioni? L'anno scorso ne ho rinviato il 3,2%, comunque numeri notevoli, devo dire, per un prototipo.

Quindi vuol dire che si è lavorato effettivamente bene. Ringrazio però per la fiducia, per il sì di prima. Tanto che abbiamo ottenuto la marcatura CE come dispositivo medicale di questo strumento, che quindi può essere utilizzato su pazienti. Ha avuto quei tre anni iniziali in cui abbiamo fatto esperimenti su cellule, su animali e su pazienti.

Su 150 pazienti, alla fine di questo percorso, abbiamo ottenuto la marcatura CE. Ecco, chiudo. Ho cominciato con un quarto d'ora di ritardo, giusto? Quindi ho ancora qualche minuto. Chiudo con quello che noi definiamo il secondo pilastro della nostra attività, che è quello della ricerca.

Avrete sicuramente capito che queste tecniche sono tecniche anche innovative, che hanno bisogno proprio anche di sperimentazione, di confronto, di validazione. Quindi la ricerca è sicuramente uno dei nostri punti cardine. L'anno scorso abbiamo dato tempo macchina per 220 ore a vari gruppi di ricerca dell'INFN, ma non solo. Anche dal CERN di Ginevra, anche i tedeschi sono venuti a fare misure da noi, citate misure di radio biologia, di rivelatori, misure cliniche, vari tipi di strumentazione, anche di bioingegneria.

Questo è sicuramente molto positivo. Menziono alcune delle attività in corso, per esempio, riguarda questa collaborazione INSIDE, che vuole introdurre dei metodi per visualizzare dove la dose è stata depositata. Perché, se ci pensate, noi calcoliamo tutto bene, ma poi siamo sicuri di aver colpito con i raggi X? Non si riesce a fare.

Qui abbiamo delle particelle che possono anche dare dei segnali per dire dove hanno depositato la dose. Un segnale, per esempio, è quello che loro si frammentano. Il carbonio 12 diventa carbonio 11, perché perde un nucleo. Questo carbonio 11, alla fine del suo percorso, che è più o meno quello del carbonio 12, decade e rilascia un elettrone positivo.

Incontra gli elettroni che stanno nei tessuti, questi due si annichilano e vengono fuori due fotoni. Faccio questo gesto perché vengono fuori uno opposto all'altro. Se io misuro i due fotoni, vedo dove si è fermato il carbonio 11. Ecco, questa è la misura che si sta facendo in questo istante.

Questo è quello che sono i dati misurati su un paziente. Questo era quello atteso dai programmi Montecarlo, che facevano la simulazione. Come vedete, c'è molta coincidenza tra queste cose, quindi effettivamente il trattamento è andato a segno.

Ci sono stati casi, non nostri, in altre situazioni, dove facendo queste misure hanno visto, per esempio, che sul percorso del fascio era cambiata magari la morfologia del paziente, magari delle cavità che si sono riempite, svuotate e quant'altro. Questo portava a delle variazioni del range delle particelle che sono state curate e modificate.

Quali sono gli strumenti utilizzati in questo rivelatore? In realtà, c'è anche un'altra parte. Questo Dolls Profiler permette, guardando non solamente i fotoni di annichilazione, ma altre particelle secondarie, di fare una misura, un'altra misura indipendente del percorso dei fasci.

Ci sono poi altri strumenti. Questo, per esempio, a cui partecipano anche persone qui di Frascati, è una camera che si chiama Gen Peak, che permette di ricostruire tridimensionalmente il fascio, il singolo fascetto di ioni carbonio. In questo caso, vedete il cuore, dove c'è il massimo della deposizione. Vedete anche che c'è una coda, perché gli ioni carbonio frammentano nel loro percorso.

Quindi c'è una leggera coda di dose non voluta, che comunque viene tenuta in considerazione nei sistemi di pianificazione del trattamento. Questi sono strumenti per valutare correttamente. Poi ci sono attività di ricerca che hanno a che vedere con la radiobiologia. Sicuramente questo è uno dei settori più attivi, proprio per capire anche i meccanismi più adatti per utilizzare queste particelle nella cura dei tumori.

Per esempio, la possibilità di indagare biomarcatori che ci permettono di dire se abbiamo ucciso tutte le cellule staminali tumorali è fondamentale, perché basta risparmiarne una e il tumore ricresce. Quindi, se abbiamo degli indicatori, fare sperimentazione su queste cose è sicuramente molto utile.

Oppure combinazioni di trattamenti. Ci sono delle combinazioni che permettono di aumentare l'efficacia dei trattamenti anche con adroni. Quindi si apre tutto un mondo di collaborazione. Ora, questo è stato la ragione per cui, con l'INFN, si è deciso di realizzare una quinta linea di fascio dedicata assolutamente ed esclusivamente alla ricerca.

Questa linea è in realizzazione, finirà alla fine di quest'anno e entrerà in funzione l'anno prossimo. Sarà in aggiunta alle tre sale di trattamento esistenti, ciascuna con un fascio orizzontale e uno verticale, dove si trattano i pazienti. Sarà una quarta sala completamente dedicata alla ricerca.

Ecco, come vi ho detto, il CNAO ha una prospettiva di vita di almeno 30 anni. Non solo come strumenti, ma ovviamente bisogna sempre cercare di rimanere all'avanguardia. Concettualmente, il CNAO nasce all'inizio degli anni 2000. Di conseguenza, per certi versi, sono tecnologie anche superate.

Immaginate tutto lo sviluppo che c'è stato nel mondo dei computer, dei software e quant'altro. Sicuramente non a livello di uso delle macchine. Il PS del CERN funziona da decenni, quindi questa macchina anche lei va avanti. Però bisogna sempre rimanere aggiornati.

Abbiamo lanciato anche nei progetti di sviluppo, dove magari qualcuno di voi potrà contribuire con la sua attività, qualcuno dei più giovani. Uno di questi riguarda questo layout. Questa parte esistente, questo è quello che si vorrebbe introdurre. In particolare, il progetto che sembra più vicino alla sua realizzazione, su cui stiamo spingendo, è quello di dotare il centro di altre due sale con macchine dedicate ai soli protoni, che si aggiungono a questa macchina.

In maniera tale che ci sia anche una ridondanza, un sistema che, nel momento in cui c'è manutenzione o in panne una macchina, si possa mandare il paziente dall'altra parte. Perché uno dei problemi è proprio anche avere il backup solutions per questo genere di pazienti quando sono in trattamento.

Queste macchine per protoni sono macchine commerciali. Esistono delle ditte che le producono e le vendono. Prima ho menzionato, per esempio, la ditta IBA, ma ce ne sono altre sul mercato. Adesso noi ci stiamo un po' guardando intorno, stiamo anche valutando le diverse macchine dal punto di vista sia tecnico che economico.

E poi c'è una seconda area di espansione, dove abbiamo altri progetti: un centro di diagnostica. La diagnostica è fondamentale per identificare al meglio e precocemente i tumori, proprio perché se abbiamo degli strumenti precisi, abbiamo un vantaggio anche nel tracciare, identificare il target.

C'è anche una cosa, direi, che esiste da tempo, ma che non ha mai trovato uno spazio vero in ambito clinico. Questa tecnica di irraggiamento di tumori anche isolati, quindi metastatizzati, grazie all'utilizzo di tecniche combinate, dove si va a drogare con un atomo di boro la cellula, lo si irraggia con un fascio di neutrini prodotti da un acceleratore.

Per esempio, questo è un prototipo sviluppato a Legnaro dall'INFN. Quello che si succede anche qui localmente è che il boro si spezza e uccide la cellula che l'ha ospitato. Se riusciamo a mettere boro nelle cellule malate, nelle cellule tumorali, anche singole, riusciamo a curare i tumori metastatizzati.

Immaginate un centro che ha l'estrema precisione da una parte e la capacità di curare i tumori metastatizzati dall'altra. Fantastico!

Siccome questa rete di collaborazioni è tuttora in corso e questa competenza, queste 120 persone, diceva Andrea prima, di cui una quarantina sulla parte tecnica della macchina, 45 sulla parte medica, il resto servizi, amministrazione e quant'altro, costituiscono una competenza che non trova uguali nel mondo, su questo non ho dubbi.

Diventa anche importante poterla promuovere all'esterno, in collaborazione anche con l'INFN. Siamo molto richiesti anche per proporre, aiutare quei progetti che vogliono nascere in varie parti del mondo. Ci sono progetti in corso, vari stadi di possibile realizzazione, ma questo rappresenterebbe sicuramente un fiore all'occhiello, appunto, anche per la capacità e per la competenza italiana.

Prima di chiudere, vi volevo far vedere un video. Il video che abbiamo prodotto, proprio dalla comunicazione, per proporre e far conoscere l'adroterapia, è una cosa che serve molto proprio per diminuire quel 30% di ritrattamento e per individuare al meglio i pazienti che sono elettivi per queste tecniche.

Quindi, lo vediamo insieme, se parte. Penso di sì, c'è anche una musica.

Allora, torniamo indietro, perché senza buoni e belli. [Musica] Sentite, l'uno è fatto vedere, ma prima a sentire. Aspetto, a me piace, quindi merita un attimo di pazienza. A me piace, quindi mi aiuta un po' troppo autoreferenziale. [Musica]

Guardare avanti sempre, verso traguardi che possono sembrare impossibili. Questa per noi è la lotta contro i tumori, la corsa verso la meta, una svolta terapeutica. [Musica]

Un approccio unico e innovativo, grazie all'utilizzo di ioni carbonio e protoni. [Musica] Non faccio di energia che colpisce con precisione, questo è quanto. Le cellule sane e il fiorire di una nuova speranza per chi lotta ogni giorno.

Perché vivere significa esplorare ogni possibilità, guardando avanti sempre. Questa è la nostra missione: creare una nuova energia per dare speranza al nostro futuro. Vincere si può!

Una nuova energia contro i tumori, un centro di cura e ricerca. È l'unico d'Italia che utilizza ioni carbonio contro i tumori radioresistenti e inoperabili. Gli ioni carbonio provocano un danno al DNA tre volte maggiore rispetto a quello generato dalla radioterapia convenzionale, risparmiando i tessuti sani circostanti.

L'adroterapia è efficace per specifiche patologie tumorali, che trovate elencate sul sito. [Musica]

Carino. Ecco, allora vi ringrazio per l'attenzione. Vi lascio su questa slide con i contatti. Come ho detto, vi invito a venire. Sul sito trovate le indicazioni per venire a visitare il CNAO in quattro periodi all'anno.

Sono pronto se avete domande, richieste o quant'altro. Grazie ancora!

Grazie mille, Sandro. Abbiamo un po' di domande. Prego.

Buonasera, salve. Innanzitutto, complimenti per la facilità e per la presentazione, veramente bella. Io ho una domanda un po' più tecnica. Volevo sapere che tipo di software utilizzate per il trasporto delle particelle o comunque per la modellazione delle reazioni, eccetera.

Dunque, si tratta di un software commerciale?

Un software... Si riferisce al sistema di pianificazione trattamento, immagino, perché quello è il cuore, diciamo, del tutto. È un software marcato CE dal punto di vista medicale. Non è un codice Montecarlo, è un codice che abbiamo interfacciato spesse volte con Montecarlo.

Noi utilizziamo soprattutto Fluka. Devo dire, proprio che nei casi, diciamo, che sono un po' casi limite, dove magari ci sono delle strutture dove il fascio attraversa strutture disomogenee, oppure dove i fasci hanno delle caratteristiche un po' particolari.

Ma il software che serve per gestire la pianificazione del trattamento è un codice, diciamo, che si usa nell'ambiente ospedaliero. Quindi è un codice che si basa su un database popolato dalle misure dei fisici medici e che, su quella base, riproduce e adatta alle informazioni che riceve dalla TAC, dalla risonanza, quindi alle formazioni del paziente, adatta alle caratteristiche dei fasci per trattare quel paziente, come lo definiscono il medico e il fisico medico.

Quindi, da come output, ha le modalità di utilizzo della macchina per trattare questo paziente. Poi, dopo, ripeto, ci sono tutta una serie di altri codici, che sono quelli che ho menzionato, quando invece si fa, diciamo, la parte più di sviluppo, la parte più di ricerca.

Ciao, Sandro. Scusi, San Francesco. È però un riposo. Sono arrivato, purtroppo, e non ti ho sentito. Quindi, parlare di tumori mammari e di colon-retto.

Prima domanda che ti vorrei porre rapidamente, se ne hai già parlato. La seconda domanda: ci sono stati, da un punto di vista della macchina, problemi di manutenzione più critici rispetto ad alcuni apparati, oppure si è distribuita uniformemente per tutto il sistema?

Allora, il tumore al seno non è una delle patologie che trattiamo. È però una delle patologie, diciamo, che abbiamo intenzione di trattare. Il motivo è che è, innanzitutto, vicino a un organo che si muove molto, quindi è molto complicato.

Poi ci sono delle tecniche, ovviamente, molto disponibili e con risultati molto importanti che già curano questa patologia. Però l'adroterapia è indicativa e potrebbe essere elettiva per tumori per donne con, diciamo, interessato il seno sinistro, perché vicino al cuore.

In quel caso, andando a fare una radioterapia, si potrebbe dare un dosaggio al cuore che è eccessivo. Quindi ci sono degli studi clinici, per esempio, soprattutto negli Stati Uniti, con i protoni, proprio per valutare i vantaggi nel risparmio del cuore nell'irraggiamento di mammella sinistra.

Sostanzialmente, il colon-retto è anche una delle patologie che abbiamo, che ho menzionato, con delle statistiche che appunto ho riportato, soprattutto il retto. Ci sono dei risultati molto, molto incoraggianti.

Sulla parte di manutenzione, devo dire che c'è stata, ovviamente, una moria giovanile dei sistemi e anche una curva di apprendimento delle persone che hanno a che fare con i sistemi, che direi è una cosa abbastanza naturale.

Ci sono stati dei sistemi che ci hanno dato più problemi, immagino anche quali, più delicati o più soggetti a stress, come per esempio gli alimentatori. Ci sono stati degli alimentatori, ma sono cose che direi stiamo gestendo bene.

I risultati che ho mostrato lo dimostrano: stiamo gestendo bene con una politica che abbiamo imparato anche qui da voi, ovviamente, di manutenzione preventiva. Quindi, di programmi proprio di controllo costante, assidui, con un sistema.

Tra l'altro, noi siamo certificati anche ISO 9001 e quant'altro, proprio perché siamo dei produttori di dispositivi medicali. Quindi esiste proprio tutta anche una prassi di controllo. Metterla in piedi è stato sicuramente un bagno di sangue, però poi alla fine da una metodicità tale che ti permette proprio di prevenire problematiche.

Poi ci sono, ovviamente, gli inconvenienti inaspettati. Allora, lì quello che si fa e quello che è stato fatto anche a livello di design è avere una macchina dove ti puoi permettere di avere degli spurs, perché hai fatto un progetto dove non fai cose mastodontiche, ma fai cose, diciamo, magari ne fai tante, ma di dimensioni più piccole.

E allora, a quel punto, hai in casa il ricambio che ti permette di intervenire, cambiare il pezzo e poi lavorare offline per risolvere il problema.

Posso, certo. Scusi, ed è durante di fisica. Partiamo da un protone. Abbiamo detto al protone e al carbonio, e poi questo che viene trasformato in un positrone, quindi un antimateria.

La differenza tra il protone e il positrone, nell'ambito della macchina, comporta, mi sembra di aver capito, delle differenze. Tant'è vero che vedo una parte cercando, che una parte è accusata il protone e l'altra volta il positrone.

Allora, la nostra macchina produce solo protoni e ioni carbonio. Queste sono le particelle che noi utilizziamo. Il positrone, in realtà, è un risultato dell'interazione dello ione carbonio con il tessuto.

Immaginate, vale a dire, lo ione carbonio, il nostro apparato lo produce. Devo immaginare una palla da bowling, dove è fatta da dodici componenti, che entra nel tessuto dell'uomo, della persona, e qui comincia a interagire con gli atomi che si trova sul suo percorso.

In questa interazione, può perdere un nucleo. Ce ne sono 12, ne perde uno, quindi un carbonio che ha sei protoni e cinque neutroni. È una particella instabile. Questa particella instabile, quando si ferma, decade e emette un positrone, che è un elettrone positivo.

Quindi non era prodotto io, lo produce la natura proprio nella sua interazione. Questo elettrone positivo è una mosca bianca in un ambiente, diciamo, di particelle a lui opposte. La cosa immediata che avviene è che questa qui si combina con un elettrone meno e più si anni così.

C'è un rilascio in quel luogo di energia e questa energia viene praticamente portata via, viene diffusa attraverso due fotoni. Faccio questo gesto perché vengono fuori uno opposto all'altro. Se io misuro i due fotoni, vedo dove si è fermato il carbonio.

Match. Un'altra cosa, i marcatori. I marcatori, adesso con le nanotecnologie, stiamo sviluppando questi robottini che dovrebbero entrare dentro per visualizzare dove si trovano esattamente, dove si trova la malattia.

Questi marcatori sono attualmente, quindi non voi, quelli che le ho fatto vedere, sono delle sferette, semisfere esterne che mettiamo esternamente sui pazienti. Sono delle sferette radio-opache, quindi le vedo in TAC e anche riflettenti, quindi allegri, riflettono l'infrarosso.

Quello che lei intende sono delle nanoparticelle. Queste nanoparticelle, quando ne ho parlato dei trattamenti, e quando inamidate, esattamente, queste si possono, diciamo, veicolare dove servono. Quando le ho trattato, quando le ho fatto vedere con la slide di trattamenti combinati, ecco, una delle attività di ricerca è proprio la verifica se, attraverso particolari nanoparticelle, a base di oro e quant'altro, si riesce a potenziare l'efficacia della terapia.

Quindi, dando somministrando una droga, tra virgolette, al tessuto malato, irraggiando, si va a vedere se l'effetto dell'irraggiamento è potenziato. Questo è uno degli studi che sono in corso, appunto, combinati.

Se i carcinomi T2 della tiroide indifferenziati dell'addome sono gravati da bassa mortalità legata a terapia chirurgica e radio metabolica, lo stesso non si può dire per i carcinomi indifferenziati. Ci sono delle possibilità di impiegare questo tipo di terapia in questi casi di tumori, credenziali di relativa, vede che possano improbabilmente portare a morte del paziente nell'arco di sei mesi, dodici mesi.

Grazie. Io non sono un medico, sono un povero fisico degli acceleratori, per cui questo rientra, diciamo, sicuramente tra le possibilità di sviluppo di questa tecnica e di applicazione. Quindi, sicuramente sì, me lo dice lei.

Quindi, il registro probabilmente già pratica in alcuni centri. Ecco, personalmente non ne so molto, sinceramente.

Esclusi. Io invece mi sono trovata a chiedervi se il problema del tumore mammario riguarda il seno sinistro, come diceva poc'anzi, e quindi l'energia sviluppata localmente potrebbe in qualche maniera influenzare l'organo cardiaco.

La stessa cosa può succedere per tumori pericardici, quelli che sono inoperabili, perché chiaramente non si può agire sul cuore. È successo al mio cane, ha avuto un tumore al pericardio e si è sviluppato. Alla fine hanno fatto un'incisione per buttare fuori tutto il possibile. L'hanno lasciato espandere. Per adesso va bene, sarà come sarà.

Quindi, mi chiedevo, nel caso di un tessuto che, quindi, chiaramente ha un'espansione completamente diversa da una cosa localizzata, su cui la centratura può essere fatta in modo abbastanza accurato, ancora non si può fare una tecnica del... Ma diciamo, non so cosa intende lei per tessuto che si diffonde.

Nel senso che, se comunque è un tessuto concentrato, questo anche se di grandi volumi lo possiamo sicuramente irradiare. Sì, appunto, perché ho visto o sentito, ho sentito, mi hanno parlato i medici. Ci sono stati dei pazienti con, per esempio, angiosarcoma, proprio un tumore appoggiato sul cuore, che sono stati effettivamente trattati anche da noi.

Addirittura ci sono delle applicazioni non oncologiche di queste tecniche. Mi riferisco, per esempio, alle aritmie cardiache. L'aritmia cardiaca viene curata attraverso delle bruciature elettriche che vengono date facendo passare un catetere, che va giù a raggiungere quella porzione di cuore che è interessata da questo malfunzionamento elettrico.

C'è in corso una sperimentazione negli Stati Uniti e sull'uso dei protoni per curare, diciamo, questi generi di pazienti. Tra l'altro, in maniera sostanzialmente indolore, rispetto a un catetere che effettivamente ha un impatto molto, molto importante sulla qualità della vita del paziente.

Ecco, esistono molte, come dicevo al signore prima, molte applicazioni ancora non sperimentate, proprio perché si tratta di... Per farlo ci vogliono centri come questo e quindi ce ne sono pochi. E quindi ci si comincia a concentrare su quelle patologie che sono più d'impatto.

Nel nostro programma, per esempio, sicuramente il tumore del pancreas è uno di quelli che avrà la priorità, perché sono ad alto impatto e ad alta mortalità. Poi, ovviamente, ci differenziamo sicuramente su altri casi.

Dopo il trattamento con carbonio, positroni, abbiamo effetti collaterali, come si hanno dopo la chemio, la radio, quale caduta dei peli, stanchezza, nausea, eccetera?

Allora, vi ho fatto vedere la slide dove c'era la tossicità. Quello è, diciamo, l'indicatore degli effetti collaterali. Avete visto che ci sono delle tossicità molto contenute. Cosa sono queste tossicità? Sono, per esempio, arrossamenti della pelle.

In alcuni casi si arriva anche a magari la perdita di una funzione. Avete visto, dopo, effetti tardivi, G5 all'uno per cento. Cosa vuol dire? Che, per esempio, questi erano pazienti, un numero molto ristretto di pazienti, ma alcuni che mi ricordo mi hanno spiegato avevano il nervo ottico all'interno del volume tumorale.

Per cui, per irraggiare il tumore, abbiamo irraggiato, per necessità, anche le ruote. Ovviamente, sono tutti i casi in cui il paziente viene messo di fronte a questa informazione. C'è tutto anche un aspetto legale, proprio di consenso informato da parte dei pazienti, che accettano di avere questa menomazione, proprio perché questo permette loro comunque di curare il male principale, che è il tumore.

Quindi, gli effetti collaterali sono molto contenuti. Devo dire che dei pazienti che abbiamo trattato ce ne sono stati uno o due che erano stati ospedalizzati. Di fatto, tutti gli altri sono pazienti ambulatoriali che vengono, hanno la loro malattia, non hanno, diciamo, effetti con sgravi conseguenze del trattamento.

Non so se mi