Nuove competenze per il Fisico Nuove competenze per il Fisico Specialista nel campo della Specialista nel campo della Radioterapia di precisione ?Radioterapia di precisione ?

GM Cattaneo - IRCCSU San Raffaele - Milano Italy

Sviluppo della Sviluppo della presentazionepresentazione

Esperto in Fisica Medica: ruolo, funzione, formazione

La Professione in Radioterapia: oggi e … domani

Formazione: considerazioni per il futuro.

Fisico Specialista: ?? Chi Fisico Specialista: ?? Chi è ??è ??Documentazione EFOMP:

Il Titolo nel mondoIl Titolo nel mondo

In nessun Paese europeo, né in nessuno stato americano, è possibile oggi la professione del Medical Physicist con la sola laurea in Fisica.

Il percorso formativo prevede sempre un periodo successivo tra i 2 ed i 5 anni di completamento teorico e formazione pratica

A livello Europeo …A livello Europeo … Verso “Medical Physics Expert / Specialist”

Una formazione in .. Una formazione in .. evoluzione evoluzione

Una formazione in .. Una formazione in .. evoluzione evoluzione

La professione del FS in La professione del FS in Radioterapia Radioterapia

(tradizione: backbone)(tradizione: backbone) Definizione/esecuzione protocolli di assicurazione

della qualità Caratterizzazione sistemi per piani di trattamento

radioterapici ( … essenzialmente per campi uniformi) Definizione / ottimizzazione piani di cura RT

(essenzialmente in modalità conformazionale) Training / addestramento di varie figure professionali Ricerca (a partire da una “routine” avanzata ….)

Le “novità” per la Le “novità” per la RadioterapiaRadioterapia

“Imaging” NON solo anatomico, NON solo statico Sistemi computerizzato per l’ottimizzazione

inversa dei piani di cura RT Sofisticati (e costosi) sistemi di “dose delivery”

(IMRT) Verifiche volumetriche anatomia paziente

prima/durante il trattamento (IGRT)

Dose delivery and verificationDose delivery and verification(una complessità da capire)(una complessità da capire)

Acceleratori-IMRT & KV/KV Cone Beam CTAcceleratori-IMRT & KV/KV Cone Beam CT

Modulazione tramite sistemi multilamellari

“On board” KV/MV sistemi di imagini

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Leaf A Leaf B

-5cm -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5cm

sembra facileMa …

Un acceleratore robot: il Cyber-Knife Un acceleratore robot: il Cyber-Knife

6 MV LINAC Sistema dotato di 6 gradi di libertà Precisione del posizionamento elevata Il sistema acceleratore-braccio robotico è guidato da immagini

radiologiche acquisite da due rivelatori al silicio amorfo e trasmesse in tempo reale al sistema permettendogli di correggere la posizione

Utilizzo di reperi anatomici (“ossei”) o markers (“interni”) posizionati in prossimità della lesione

Sistema addizionale per irradiazione sincronizzata con atto respiratorio (“Syncrony”)

TomoterapiaTomoterapia

Irradiazione di tipo elicoidale

Sistema IMRT dedicato

Sistema integrato per “Image Guided”

il fisico e la tecnologia: il fisico e la tecnologia: distinguere l’essenziale dal distinguere l’essenziale dal superfluo superfluo

Grossa pressione verso nuove tecnologie.

La semplicità (intelligenza) puo’ essere vincente.

Come esempio, un acceleratore convenzionale

un semplice TPS basato su immagini CT

un sistema “ad hoc” di immobilizzazione

/ riposizionamento “ [“BODY FRAME”]

La radiochirurgia stereotassica extracraniale

• Messa a punto da I. Lax (dal 1991)• Diffusione crescente• Facilmente esportabile

• semplice, • poco costosa

Imaging Imaging (L’aiuto, sempre più importante)(L’aiuto, sempre più importante)

• Corretta stadiazione e scelta strategia terapeutica ottimaleAccurata delineazione dei volumi [ICRU 50-62]

Valutazione dei margini [ICRU 50-62, BIR 2003]anasisi incertezze

• Individuazione parametri predittivi della risposta al trattamento RT• Valutazione effetto trattamento radiante (controllo locale / funzionalità OAR dopo RT)

Ruolo dell’imaging in radioterapia oncologica

1st 2nd

3rd

A proposito di incertezze ….

Variabilità tra operatori

Ri-posizionamento

Movimento organi

Verso BTV (“biological target volume”) ?

• Potenzialità imaging multimodale

• stato funzionale, metabolico, molecolare• NMR (“Nuclear Magnetic Resonance”) funzionale

• NMR spettroscopica• PET (“Positron Emission Tomography”) con

traccianti sensibili biologia tumorale

• etc

• Componente ipossica

• Angiogenesi tumorale

• Ripopolazione durante il trattamento

• etc

Barret A Estro teaching course, 2002

Prior to Therapy 3 months after Brachytherapy

12 months after Brachytherapy

MRI/MRSI - Piano di trattamento più mirato -Valutazione efficacia trattamento

tumore

atelectasia

PET/TC: definizione BTV

-Marcato risparmio dei tessuti sani

- Dose omogenea nel volume bersaglio

- Aumento di dose nella regione metabolicamente attiva

IMRT

Imaging + Delivery

Radio/biologia dei tessuti e dei Radio/biologia dei tessuti e dei tumoritumori

(La prospettiva)(La prospettiva)

Correlazione tra dati Correlazione tra dati dosimetrici e complicanze dosimetrici e complicanze

radioindotteradioindotte• Un esempio di uno studio

• multi-disciplinare (Fisici, Radioterapisti)• inter-istituzionale (5 istituti, 540 pazienti)

Complicanze tardive moderate

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

50 55 60 65 70 75EUD(Gy)

NTC

P (%

)Complicanze tardive severe

n=0.23D50=81.9 Gy

n=0.06D50=78.3 Gy

Riduzione della tossicità ad ampio spettro Riduzione della tossicità ad ampio spettro Potenza sessuale dopo RT: risparmio fasci nurovascolari, bulbo penino etc

McLaughlin et al 2005

Risparmio orecchio interno / riduzione perdita uditiva

Pan et al 2005

Age depending (60 y, in the figure)

Riduzione della tossicità ad ampio spettro Riduzione della tossicità ad ampio spettro

Imaging sempre piu’ Imaging sempre piu’ orientato a ….orientato a ….

Accurata localizzazione tumore Definizione etereogeneità biologica entro

la massa tumorale Caratterizzazione della variabilità

individuale nella risposta al trattamento Comprensone dei meccanismi di risposta

dei vari tessuti

La professione del FS in La professione del FS in Radioterapia Radioterapia

(i nuovi compiti)(i nuovi compiti) Definizione strumenti analisi “quantitativa”

delle immagini valutazione incertezze caratterizzzazione processi biologici

Apporto stesura protocolli RT (frazionamenti non standard)

Sviluppo ed ottimizzazione della modellistica radiobiologica per la previsione dell’effetto

Analisi costo benefici della tecnologia

La formazione del FS in La formazione del FS in Radioterapia Radioterapia (i nuovi temi)(i nuovi temi)

accanto ai corsi di base ….. Imaging (“biologico / molecolare”) Metodi di analisi quantitativa, inferenza statistica

etc Biologia del tumore Radiobiologia

non un biologo, ma acquisizione di ….. “linguaggio comune” conoscenza di

potenzialità limiti problematiche

La formazione del FS in La formazione del FS in Radioterapia Radioterapia (a supporto)(a supporto)

accanto/parallelamente ai corsi di base, partecipazione a ….. Corsi associazioni italiane AIFM, etc Corsi associazione europee ESTRO, EFOM Stage presso istituzioni/centri qualificati europei

in Europa, una sfida per la “consolidata” scuola di Milano, per il 35-mo …..

La formazione del FS in La formazione del FS in Radioterapia Radioterapia

(in ambito Europeo)(in ambito Europeo) Programmi NON solo nazionali con

altri centri / università in ambito di progetti EU a livello di Master

Un esempio: EMPIRION “European Masters Programme In Radiation Sciences for Oncology”.

Corso di 3 anni. 5 università coinvolte PHd, post-doc

““Last but not least ..” : Last but not least ..” : Ringraziamenti Ringraziamenti

Per le idee, discussioni, materiale etc: Riccardo Calandrino Giovanna Gagliardi Robert Jeraj