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LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET
Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO): stato e prospettive
PhD Maria Monica Necchi
20/05/2020 LMPlus - Università di Pavia
2
Adroterapia per trattare casi difficili:
PRECISIONE
Direzione del fascio nel corpo del paziente
Posizione del
Tumore
Pag. 3
Adroterapia per trattare casi difficili:
PRECISIONE
Tecnica di irraggiamento
scansione attiva
(Courtesy of Siemens Medical)
18/05/2020 Pag. 4
Adroterapia per trattare casi difficili:
EFFICACIA
d=200 nm
25 cm
X-rays: sparse damage and indirect effects
X-rays beam
d= 4 nm
d= 0.3 nm
Carbon ions beam
Carbon ions: clustered damage on tumour and direct effect
18/05/2020 Pag. 5
Only 6 multi-particle centres in the World
HIT – Heidelberg (G)
SPHIC – Shanghai (CHN)
HIBMC – Hyogo (J)
MedAustron –
Wien (A)
CNAO – Pavia (I)
www.cnao.it
7 Novembre 2005 Not-for-profit private Foundation
Created by the Italian Ministry of Health in 2001
with the purpose to build and run a hadrontherapy Centre
Pag. 7
Chordoma and Chondrosarcoma
26%
Sarcoma 11%
Rectal cancer 1%
Meningioma 7%
Other brain tumours 4%
Adenoid cystic carcinoma
18%
Pleomorphic adenoma 2%
Mucosal melanoma 2%
Head and Neck carcinoma and
adenocarcinoma 22%
Prostate adenocarcinoma
2%
Ocular melanoma 3%
Hepatocellular carcinoma
1%
Pancreatic adenocarcinoma
1%
CNAO: more than 2800 patients treated
62% carbon ions – 38% protons
Patients per year
CE marking
trials
-
100
200
300
400
500
600
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Pag. 8
Istituto Gruppo Ore fascio Titolo e attività di ricerca
UNIPV Fisiologia Vegetale (Prof. A. Balestrazzi) 5Meccanismi di radioresistenza di cellule vegetali e cellule
tumorali
INFN-MI Bettega, Lascialfari 16
Combining Hadron Therapy with Magnetic Hyperthermia:
a New Tool for Pancreatic Cancer Treatment (INFN
Experiment: HADROCOMBY
UTSW - Texas Story 64
Determining the response of pancreatic and head and
neck cancer cell lines to carbon-12 irradiation mimicking
clinical setting
INT - Milano Cicchetti 11
Survival and Radiation Damage Analysis of Human Skeletal
Muscle Cells after Photon and Heavy Ion Irradiation:
Experimental Data and Monte Carlo Simulation
ISS - INFN Tabocchini 2 TENORE - INFN Project
INFN-NA Manti 16 NEPTUNE - INFN Project
INFN-TO Cerello 24 FOOT Experiment
INFN-TO Argirò 8 CMS Experiment
INFN-PI - Roma1 Bisogni - Roma1 16 FOOT Experiment
INFN-PI Bisogni - Roma1 16 Spectron
INFN-PV Cattaneo 8 HERD Experiment
UNIROMA TORVERGATA Narici 16 Test Lidal-Altea
INFN-TO - Roma1 Cerello 16 FOOT Experiment
INFN-MI-PG Battistoni, Servoli 24 FOOT Experiment
TOTALE 242
ATTIVITA' RICERCA 2019
Beam time for Research in 2019
Pag. 9
Built in collaboration
with INFN
Accelerator at CNAO: compact design
Linac
3 Treatment
rooms
Synchrotron
Ion sources
High energy
transfer lines
= 25 m
Intellectual property shared by CNAO – INFN - CERN
New room
for research
Pag. 10
Performance CNAO from Nov. 2011 to Dec. 2019
2746 running days
2003 treatment days
189 dd preventive maintenance
36 dd faults
System availability: 92.4%
System reliability (dd): 98.5%
System reliability (sessions)
329 dd
240 dd
28 dd
0 dd
92.2%
100%
96.1 % (417 vs 10604)
(417 = 149 T + 269 C; T=1.4%)
Year 2019
Pag. 11
Expansion project: to keep CNAO at cutting edge of the technology
Expansion Area A
Expansion Area B
www.cnao.it
Espansion Area A
PROTONTHERAPY
18/05/2020 Pag. 13
Acceleratore e gantry di protonterapia: HITACHI
Firma contratto: 5 dicembre
18/05/2020 Pag. 14
Final Design and direction of work: STUDIO CALVI
Contract signed: 19 December 2019
Pag. 15
Expansion Area A: pending option BNCT
Pag. 16
BNCT: research approach for metastatised tumours
Selective absorption Boron neutron capture
Local energy deposition Sparing healthy tissues
10B(n,α)7Li
10B
Pag. 17
BNCT@CNAO: technologies
Tandem (TLS Budker)
2.5 MeV – 10 mA
Li target
RFQ (INFN-LNL)
5 MeV – 30 mA
Be target
Pag. 18
Third source: new ion species
Ion Supernanogan (14 GHz)
AISHa (18 GHz + TFH)
H+ 2000 4000
H2+ 1200 2000
H3+ 1000 1500
3He+ 800 2000
12C4+ 250 800
6Li2+ - 7Li2+ // 800
10B3+ - 11B3+
// 600
18O6+ 400 1000
21Ne7+ 120 500
36Ar12+ 20 150
Expected currents
Ion b
eam
pro
ducti
on (
eµA
)
Pag. 19
Progetto Laurea Magistrale Plus al CNAO
(Collaboration CNAO-INFN-CERN-MedAustron-PSI) 1. Gantry per ioni Carbonio
PSI (large acceptance SC magnet)
TERA-CERN-LBNL (SC canted cosine theta)
Toroidal magnet SC design (L. Bottura)
Scopo sviluppo, all’interno di una collaborazione internazionale , di un gantry per ioni carbonio da installare presso il CNAO. Il lavoro prevede di contribuire ad analizzare le necessità funzionali del dispositivo e di identificare le soluzioni in termini di ottica dei fasci, le tolleranze dei componenti ottici, uno schema di correzione ed uno schema di test e messa in funzione al termine della costruzione. Obiettivi formativi Imparare le basi dell’ottica dei fasci, imparare ad usare i programmi di calcolo relativi ed imparare ad analizzare i risultati delle simulazioni
Attività Il tirocinante parteciperà anche alle attività di operazione per prendere confidenza con le misure di fasci e macchine reali. Dovrà scrivere ed eseguire programmi di simulazione e di analisi usando sia strumenti general purpose che programmi noti nell’ambito della fisica degli acceleratori
2. Monitor basse intensità
Courtesy by Prof. G. Battistoni, INFN-MI
Scopo sviluppare l’elettronica di acquisizione e controllo di un monitor composto presumibilmente da due scintillatori in coincidenza in grado di contare le singole particelle e fornire intensità media, profilo temporale e posizione dei fasci in condizioni di bassa intensità laddove il monitor del Dose Delivery non rileva. Obiettivi formativi Conoscere il progetto di un nuovo rivelatore di particelle e di apprenderne il funzionamento dal punto di vista fisico, elettronico e di acquisizione dati. Attività Il tirocinante sarà inserito nel gruppo Ricerca e Sperimentazione e in particolare affiancherà i fisici del Dose Delivery. Si dedicherà: - a sviluppare le interfacce verso il sistema di Dose Delivery; - a eseguire l’installazione meccanica del dispositivo; - a effettuare i test e l’analisi dati per la caratterizzazione.
(In collaborazione con INFN)
Pag. 22
HADRONTHERAPY MORE PRECISE ON TUMOUR
LESS INVASIVE ON THE PATIENT
www.fondazionecnao.it
@FondazioneCnao
@Fond_CNAO
Fondazione CNAO
Centro Nazionale di Adroterapia
Oncologica
First contact for medical infos:
+39 0382-078963
International Patients Office:
+39 0382-078306