Il primo prototipo di Generatore di Neutroni Compatto (GNC) concepito per la radioterapia neutronica intraoperatoria (neutron IntraOperative RadioTherapy - nIORT®) è stato recentemente installato presso il Centro di Ricerche ENEA del Brasimone, grazie ad un accordo di collaborazione fra ENEA e l'azienda «Theranosti Centre srl» e al progetto LINC-ER “Laboratorio per la caratterizzazione di generatori di neutroni compatti in Emilia Romagna” finanziato dalla regione Emilia-Romagna.
Il Generatore di Neutroni Compatto è stato progettato per il trattamento dei tumori solidi di stadio avanzato in regime intraoperatorio e questo sviluppo tecnologico è stato possibile grazie all’evoluzione della fisica dei generatori di neutroni compatti.
Prototipo di Generatore di Neutroni Compatto per Radioterapia Intraoperatoria
Il Generatore di Neutroni Compatto (GNC) è un nuovo tipo di macchina radiogena atta a generare un intenso campo di radiazione, erogabile a cavità chirurgica aperta (Radioterapia Intraoperatoria), basata sull’impiego di particelle prive di carica elettrica (neutroni) a differenza delle attuali tecnologie che utilizzano raggi-X o particelle cariche quali elettroni e protoni.
Il GNC è un dispositivo mobile, leggero, auto-schermato, di forma cilindrica (circa 35 cm di lunghezza x 18 cm di diametro e del peso complessivo inferiore a 120 kg) che può dunque essere posto su un braccio robotico orientabile, allo scopo di irradiare il tessuto tumorale esposto in seguito a intervento chirurgico in sala operatoria.
Il primo prototipo del GNC, costruito dall'azienda «Berkion Technology LLC» (CA - Stati Uniti) sulla base delle linee guida indicate da «Theranosti Centre srl» (Italia) e dei calcoli di simulazione numerica eseguiti da ENEA, è attualmente sottoposto a test elettromeccanici di accensione del plasma, senza accelerazione di particelle e a simulazioni Monte Carlo dei campi di radiazione e delle schermature, al fine di ottenere le autorizzazioni necessarie al suo esercizio. Ottenute le autorizzazioni necessarie, il GNC sarà definitivamente installato in un bunker dedicato presso il Centro di Ricerche ENEA del Brasimone e sarà possibile l’accelerazione di particelle, per eseguire i test elettromeccanici finali e la sperimentazione fisica e chimico-biologica.
Il Generatore di Neutroni Compatto, coperto da brevetto, è stato concepito «ad hoc» per la radioterapia intraoperatoria; pertanto, non si tratta di un adattamento di altri generatori di neutroni dedicati ad altri scopi.
Questa radioterapia, del tipo «one-shot», è denominata «Radioterapia Intraoperatoria con neutroni (nIORT®)». Tale sistema richiede una esposizione non superiore ai 10 minuti in base alla gravità del tumore solido da trattare e non necessita di lunghi cicli di radioterapia esterna post-operatoria.
Queste conclusioni sono basate su lunghe e dettagliate simulazioni, modelli e descrizioni dei processi biologici, radiologici e medici.
Il Generatore di Neutroni Compatto è in grado di generare una specifica irradiazione dei tessuti tumorali e dei loro margini, esposti durante l’intervento chirurgico, con una efficienza superiore a quella di tutte le altre forme di radioterapia usate oggi, grazie alla maggiore efficacia radiobiologica relativa (RBE) dei neutroni rispetto a quella dei fotoni-X o delle particelle cariche.
Ciò si traduce in una maggiore efficacia nel trattare tumori solidi in stadio non-precoce e, non meno importante, nel sterilizzare il letto tumorale.
Immagine della camera del plasma con plasma-idrogeno attivato
Trattamento, in regime intraoperatorio, di tumori solidi in stadio non-precoce e sterilizzazione del letto tumorale.
Il prodotto è il primo prototipo al mondo di Generatore di Neutroni Compatto longitudinale, in fase di caratterizzazione sperimentale.
ENEA,
Theranosti Centre srl,
Regione Emilia Romagna (Italia)
GNC è stato brevettato in:
- Italia (n. 8102018000002327, 18 marzo 2020);
- Germania (n. 60 2019 000 576.8, 5 novembre 2020);
- Inghilterra (n. 7754252, 6 novembre 2020).
E depositato come brevetto internazionale (PCT/IT2021/000032) nel luglio 2021 con il titolo MULTI PURPOSE COMPACT APPARATUS FOR THE GENERATION OF A HIGH-FLUX OF NEUTRONS, PARTICULARLY FOR INTRAOPERATIVE RADIOTHERAPY
Fantoccio di Alderson per radioterapia (ART – ELSE Solutions S.r.l.)