Salute: radioterapia, installato primo prototipo in Italia di Generatore di Neutroni Compatto / Health: radiotherapy, first prototype of Compact Neutron Generator installed in Italy

Salute: radioterapia, installato primo prototipo in Italia di Generatore di Neutroni Compatto / Health: radiotherapy, first prototype of Compact Neutron Generator installed in Italy

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Presso il Centro Ricerche ENEA del Brasimone (Bologna) è stato installato il primo prototipo brevettato in Italia di Generatore di Neutroni Compatto (GNC) per il trattamento di tumori solidi di stadio avanzato con radioterapia intraoperatoria a neutroni (nIORT). Leggero, auto-schermato e installabile su braccio robotico mobile, è in grado di generare un intenso campo di radiazione, con efficienza superiore ad altre forme tradizionali di radioterapia, come quelle a raggi X, elettroni o protoni, e di trattare il tessuto tumorale esposto direttamente in sala operatoria, durante l’intervento chirurgico.

Il prototipo si presenta come un cilindro lungo 35 cm, con diametro 18 cm, ed è stato brevettato e concepito ad hoc per la radioterapia intraoperatoria one-shot, che richiede una esposizione non superiore ai 10 minuti e non necessita di numerosi cicli di trattamenti esterni post-operatori.

Progettato dall’azienda statunitense Berkion Technology sulla base delle linee guida indicate dalla ditta italiana TheranostiCentre srl e dei calcoli di simulazione numerica eseguiti da Massimo Sarotto della Divisione ENEA di Sicurezza e sostenibilità del nucleare, il Generatore di Neutroni Compatto è stato realizzato grazie ad un accordo di collaborazione fra ENEA e TheranostiCentre nell’ambito del progetto LINC-ER finanziato dalla regione Emilia-Romagna.

“Grazie all’evoluzione della fisica dei generatori di neutroni compatti è possibile affiancare alle  tecnologie attualmente utilizzate in radioterapia, come quelle a raggi-X, a elettroni o a protoni, l’utilizzo dei neutroni che hanno un effetto radiobiologico superiore e quindi possono risultare più efficaci nel trattare tumori solidi in stadio non-precoce”, evidenzia Antonietta Rizzo, responsabile del Laboratorio ENEA di Metodi e tecniche nucleari per la sicurezza, il monitoraggio e la tracciabilità̀.

“Queste conclusioni si basano su lunghe e dettagliate simulazioni e modelli fisici realizzati grazie al supercalcolatore CRESCO6 dell’ENEA”, sottolinea Giuseppe Ottaviano del Laboratorio ENEA di Metodi e tecniche nucleari per la sicurezza, il monitoraggio e la tracciabilità̀. “Si tratta della seconda infrastruttura di calcolo per ordine di importanza in ambito pubblico in Italia – aggiunge Ottaviano –  ed è un punto di riferimento nazionale per istituzioni di ricerca e imprese per studi di frontiera in diversi ambiti, tra cui salute, energia, clima, ambiente ma anche bioinformatica e sicurezza”.

Dopo i test elettromeccanici di accensione del plasma e le simulazioni dei campi di radiazione e delle schermature necessarie per ottenere le autorizzazioni al suo esercizio, che avverranno entro il 2024, il Generatore di Neutroni Compatto sarà collocato presso un bunker dedicato per le successive fasi: l’accensione del plasma di idrogeno e poi di deuterio; la caratterizzazione sperimentale dei campi di radiazione per mezzo di rivelatori di particelle e fantoccio antropomorfo; la sperimentazione chimica e biologica di materiali coadiuvanti alla radioterapia intraoperatoria a neutroni che verrà eseguita nel Centro Ricerche ENEA di Bologna, presso il Laboratorio Metodi e tecniche nucleari per la sicurezza, il monitoraggio e la tracciabilità della Divisione Sicurezza e sostenibilità del nucleare.

“TheranostiCentre si pone l’obiettivo di portare avanti progetti di ricerca che riguardano l’uso di generatori compatti a neutroni per uso medico ma la nostra strategia è di ricercare una società partner in grado di portare il GNC fino alla configurazione completa dell’intero dispositivo utilizzabile in sala operatoria”, spiega Maurizio Martellini di TheranostiCentre. “Le fasi in corso riguardano la costruzione di un secondo prototipo ‘non da laboratorio’ adatto al posizionamento in sala operatoria, sulla base dei test effettuati da ENEA e la pianificazione di test in vivo presso una clinica universitaria europea per uno studio comparativo, in collaborazione tra TheranostiCentre, ENEA e la società partner”.

ENGLISH

At the ENEA Research Center in Brasimone (Bologna) the first patented prototype in Italy of a Compact Neutron Generator (GNC) was installed for the treatment of advanced stage solid tumors with intraoperative neutron radiotherapy (nIORT). Lightweight, self-shielded and installable on a mobile robotic arm, it is able to generate an intense radiation field, with efficiency superior to other traditional forms of radiotherapy, such as X-rays, electrons or protons, and to treat exposed tumor tissue directly in the operating room, during surgery.

The prototype looks like a cylinder 35 cm long, with a diameter of 18 cm, and has been patented and designed ad hoc for one-shot intraoperative radiotherapy, which requires an exposure of no more than 10 minutes and does not require numerous cycles of external treatments post-operative.

Designed by the US company Berkion Technology on the basis of the guidelines indicated by the Italian company TheranostiCentre srl and numerical simulation calculations performed by Massimo Sarotto of the ENEA Nuclear Safety and Sustainability Division, the Compact Neutron Generator was created thanks to an agreement collaboration between ENEA and TheranostiCentre within the LINC-ER project funded by the Emilia-Romagna region.

“Thanks to the evolution of the physics of compact neutron generators, it is possible to combine the technologies currently used in radiotherapy, such as X-rays, electrons or protons, with the use of neutrons which have a higher radiobiological effect and therefore can be more effective in treating non-early stage solid tumors”, highlights Antonietta Rizzo, head of the ENEA Laboratory of Nuclear Methods and Techniques for Safety, Monitoring and Traceability.

"These conclusions are based on long and detailed simulations and physical models created thanks to the ENEA CRESCO6 supercomputer", underlines Giuseppe Ottaviano of the ENEA Laboratory of Nuclear Methods and Techniques for Safety, Monitoring and Traceability. “This is the second most important computing infrastructure in the public sector in Italy – adds Ottaviano – and it is a national point of reference for research institutions and companies for frontier studies in various fields, including health, energy, climate, environment but also bioinformatics and security”.

After the electromechanical ignition tests of the plasma and the simulations of the radiation fields and shielding necessary to obtain the authorizations for its operation, which will take place by 2024, the Compact Neutron Generator will be located in a dedicated bunker for the subsequent phases: the plasma ignition of hydrogen and then deuterium; the experimental characterization of radiation fields by means of particle detectors and anthropomorphic phantom; the chemical and biological experimentation of materials adjuvant to intraoperative neutron radiotherapy which will be carried out in the ENEA Research Center in Bologna, at the Nuclear Methods and Techniques Laboratory for safety, monitoring and traceability of the Nuclear Safety and Sustainability Division.

“TheranostiCentre aims to carry out research projects concerning the use of compact neutron generators for medical use but our strategy is to seek a partner company capable of bringing the CNG up to the complete configuration of the entire device usable in the operating room”, explains Maurizio Martellini of TheranostiCentre. “The ongoing phases concern the construction of a second 'non-laboratory' prototype suitable for positioning in the operating room, on the basis of the tests carried out by ENEA and the planning of in vivo tests at a European university clinic for a comparative study, in collaboration between TheranostiCentre, ENEA and the partner company”.

Da:

https://www.media.enea.it/comunicati-e-news/archivio-anni/anno-2023/salute-radioterapia-installato-primo-prototipo-in-italia-di-generatore-di-neutroni-compatto.html?fbclid=IwAR0lKkMFB3rfeQ30LO0HtQH2AWbrwJthnS9SXefuAmA7Zo5eujpz4pcemzc