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La Tomoterapia a guida metabolica

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SALUTE / DIVULGAZIONE SCIENTIFICA

____DALL’ARCHIVIO DI COMUNICARECOME____

LA TOMOTERAPIA A GUIDA METABOLICA

- di Marina Palmieri, con intervista al professor Ferruccio Fazio -

All’inizio di quest’anno è stato avviato presso l’Istituto Scientifico Universitario San Raffaele di Milano un progetto per la sperimentazione della tomoterapia a guida metabolica, un innovativo procedimento per la radioterapia dei tumori che consente di individuare e di trattare la massa tumorale con estrema precisione. Acquisita nello scorso mese di marzo la relativa apparecchiatura grazie a un impegno congiunto dello stesso Istituto Scientifico Universitario San Raffaele e del Ministero della Salute, la tecnologia della tomoterapia a guida metabolica è stata ufficialmente presentata dal professor Ferruccio Fazio, direttore Medicina Nucleare e Radioterapia del IRCCS H San Raffaele di Milano, al cospetto del Presidente della Camera dei Deputati Pier Ferdinando Casini, del Ministro della Salute Girolamo Sirchia, del presidente della Regione Lombardia Roberto Formigoni e di altre autorità.

Già definita da più parti la “radioterapia del futuro”, la tomoterapia rappresenta un decisivo salto di qualità della radioterapia oncologica. Mentre infatti con la radioterapia convenzionale il fascio di radiazioni diretto a colpire il tumore colpisce anche, seppure marginalmente, i tessuti e gli organi circostanti, con la tomoterapia il fascio di radiazioni colpisce in maniera estremamente selettiva il tumore, risparmiando i tessuti e gli organi sani.

La differenza di risultato fra la radioterapia e la tomografia è dovuto allo scarto di tecnologia, che nel caso della radioterapia convenzionale impiega acceleratori lineari non ancora precisi e apparecchiature che emettono radiazioni da un numero limitato di posizioni, mentre nel caso della tomoterapia impiega acceleratori rotanti di altissima precisione, apparecchiature che emettono fasci di radiazione “a spirale” ovvero “elicoidali” intorno al paziente e sistemi computerizzati di collimazione in grado di conformare la dose di radiazioni alla forma del tumore.

L’apparecchiatura tecnologica per la tomoterapia a guida metabolica acquisita dall’IRCCS H San Raffaele di Milano viene utilizzata in abbinamento a due metodologie: la Tac (Tomografia Assiale Computerizzata) e la Pet (Tomografia a Emissione di Positroni). La Tac consente di rilevare la forma della massa tumorale, quindi di tracciare la mappatura anatomica del tumore; la Pet consente, una volta avviato il trattamento, di identificare le cellule tumorali metabolicamente attive, cellule per questa loro caratteristica di attività biologica tendono ad assorbire rispetto alle cellule sane una maggiore quantità del tracciante utilizzato.

I vantaggi che si ottengono dalla tomoterapia sono molteplici e soprattutto di enorme beneficio per il paziente: maggiore effetto tumoricida, assenza o comunque drastica riduzione degli effetti collaterali, riduzione del numero delle “frazioni”, ovvero delle applicazioni e quindi delle sedute. Questi ed altri gli aspetti della tomografia illustrati nelle pagine seguenti, nelle quali ospitiamo l’intervista gentilmente rilasciata dal professor Ferruccio Fazio, direttore Medicina Nucleare e Radioterapia del IRCCS H San Raffaele di Milano, direttore dell’Istituto di Bioimmagini e Fisiologia Molecolare del CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) e professore ordinario dell’Università di Milano-Bicocca.

■ ■ ■

L’intervista

Professor Fazio, quali tipi di tumori vengono trattati maggiormente e più efficacemente con la tomoterapia a guida metabolica? Quali indicazioni in tal senso provengono dalla sperimentazione di questo nuovo trattamento antitumorale, che (lo ricordiamo per i lettori) è stata avviata qui all’istituto San Raffaele di Milano nello scorso mese di marzo?

Innanzi tutto va tenuto presente che la tomoterapia è di fatto una forma, anche se più accurata, di radioterapia, quindi la tomoterapia è utilizzabile in tutti i tumori che si avvantaggiano comunque della radioterapia. Ciò premesso, occorre sottolineare due aspetti della sperimentazione in atto. Il primo di questi aspetti riguarda una serie di protocolli che abbiamo in corso di svolgimento su alcune patologie tumorali, e in particolare su tumore del polmone, tumore testa-collo, tumore della prostata, tumore del pancreas, e anche sulle metastasi di tumore del colon e di tumori dell’apparato genitale femminile. Uno degli obiettivi di questi protocolli è quello di paragonare la Pet alla Tac sul piano della precisione del piano di trattamento; l’altro obiettivo è quello di mettere a punto degli studi di frazionamento che ci consentano di stabilire di quante unità sia possibile ridurre il numero di frazioni, ossia di applicazioni, della tomoterapia rispetto al numero di frazioni o applicazioni che si utilizzano normalmente. Il nostro intento è quello di poter arrivare a 5-10 applicazioni di tomoterapia, il che - rispetto alle 30-40 applicazioni che si utilizzano nella radioterapia convenzionale - può determinare non soltanto un vantaggio dal punto di vista pratico per il paziente, ma anche un migliore effetto tumoricida.

L’altro aspetto della sperimentazione in atto concerne il “ritrattamento” di alcuni tumori, ossia la possibilità di trattare con la tomoterapia dei pazienti particolari in cui il trattamento con la radioterapia non sarebbe più possibile. La possibilità offerta dalla tomoterapia di ritrattare dei tumori precedentemente trattati è dovuta alla precisione di effetto nel campo interessato dal tumore.

Maggiore è la precisione di effetto, minore sarebbe perciò il numero di frazioni da utilizzare: un vantaggio, dunque, direttamente riconducibile al fatto che nella tomoterapia viene drasticamente ridotto il problema degli effetti collaterali, invece presente nella radioterapia convenzionale?

Idealmente, la radioterapia dovrebbe agire solo sul tumore e non anche sugli organi sani; il problema della radioterapia è che in genere esiste anche un effetto non voluto, non previsto né prevedibile, sugli organi sani. Il principio che oggi trova dunque applicazione nella tomoterapia (che, come già ricordato, è una forma più accurata di radioterapia) è che più preciso è il fascio di radiazione, meno c’è tale effetto non voluto sugli organi sani. E dal momento che la precisione consente di ridurre al minimo gli effetti collaterali, si ha la possibilità di aumentare la quantità delle dosi di ogni singola seduta e conseguentemente di ridurre il numero delle frazioni, ossia di applicazioni o sedute.

E nel trattamento dei pazienti arruolati in questa fase di sperimentazione della tomoterapia è stata effettivamente confermata l’assenza degli effetti collaterali?

Sì, nei pazienti che hanno già ricevuto l’intero ciclo del trattamento (circa quaranta pazienti) non sono stati rilevati effetti collaterali importanti e abbiamo potuto trattare la massa tumorale senza intaccare i tessuti e gli organi attorno al tumore.

Potrebbe delinearci, Professor Fazio, le caratteristiche tecnologiche principali della tomoterapia a guida metabolica, che fanno di quest’ultima un procedimento estremamente evoluto nel trattamento dei tumori? In particolare, in cosa consiste il sistema “a intensità modulata” (IMRT) dell’acceleratore dell’apparecchio?

Il sistema “a intensità modulata”, IMRT, si riferisce alla modalità con la quale l’acceleratore di cui è costituito l’apparecchio distribuisce le radiazioni sul corpo del paziente. Tale acceleratore distribuisce le radiazioni da più punti, regolandone le dosi con un sistema detto appunto “a intensità modulata”, mentre ruota attorno al paziente disteso su un lettino. L’adattamento ovvero la “conformazione” della dose di radiazioni alla forma del tumore è reso possibile da uno speciale software di collimazione.

Dunque, le novità principali del procedimento sono rappresentate dalla rotazione e dall’avanzamento del lettino, che permettono un tipo di irradiamento di tipo elicoidale, più propriamente definito come “elical tomotherapy”. Un altro vantaggio del nuovo procedimento di tomoterapia a guida metabolica è costituito dal fatto che l’acceleratore rotante è dotato di una Tac incorporata: questo consente un posizionamento molto preciso del paziente e un’altrettanto precisa individuazione del tumore.

L’integrazione della Tac e della Pet è dunque ciò che consente di ottenere nel modo più preciso possibile la “mappatura” del tumore da trattare; la Tac rileva la forma del tumore, mentre la Pet fornisce indicazioni sugli aspetti biologici e metabolici del tumore stesso..

Sì, ed è proprio dall’integrazione di questi due procedimenti che si ottiene un duplice ordine di vantaggi: la Tac consente di stabilire più accuratamente lo stadio del tumore e, durante il trattamento, la Pet offre una guida metabolica all’irradiazione che consente di identificare le cellule tumorali che hanno un’attività biologica.

Quanti pazienti rientrano nell’arruolamento in questa sperimentazione preliminare della tomoterapia? E quando dovrebbe terminare la fase di sperimentazione in atto?

In questa fase iniziale della sperimentazione contiamo di trattare complessivamente circa duecento pazienti. Questa fase di sperimentazione dovrebbe finire all’incirca entro un anno, ma dipende dallo svolgimento dei vari protocolli. Dopo di che ci saranno delle fasi successive di sperimentazione, magari randomizzate.

Quali previsioni per il futuro, sempre nel trattamento tumorale con la tomoterapia a guida metabolica? Una volta terminata questa prima fase della sperimentazione, è ragionevole attendersi una diffusione su vasta scala di questo nuovo procedimento?

Sì, e io sono convinto che la tomoterapia a guida metabolica sia una vera e propria evoluzione della radioterapia e che la stessa tomoterapia sia destinata a diventare la radioterapia del futuro. Quindi io credo che questa tecnologia avrà una diffusione progressiva anche in altri centri e che, quanto prima, diventerà lo “stato dell’arte” nell’ambito della radioterapia.

Infine, professor Fazio, una domanda sull’impegno economico che ha consentito l’avvio di questa fase di sperimentazione della tomoterapia a guida metabolica. Che ruolo hanno avuto, in quest’impegno, lo stesso IRCCS San Raffaele di Milano e l’associazione “Alleanza contro il cancro”?

Il progetto di questa sperimentazione è stato finanziato per due terzi (cioè per circa 10 milioni di Euro) dall’IRCCS San Raffaele di Milano, e per un terzo (circa 5 milioni di Euro) dal Ministero della Salute. Il Ministero della Salute ha di fatto comprato la macchina e fornito i fondi per la gestione. Il San Raffaele invece ha messo a disposizione tutto il personale, l’edilizia e il ciclotrone, la Pet/Tac e quant’altro necessario alla gestione della parte tecnologica dell’iniziativa: il tutto nell’ambito di “Alleanza contro il cancro”, associazione alla quale l’Istituto San Raffaele partecipa e che avrà la possibilità di accedere in modo prioritario a tutti i protocolli.

■ ■ ■

Il progetto di sperimentazione della tomoterapia a guida metabolica, avviato all’inizio del 2005 all’Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS) H San Raffaele di Milano, è nato con la collaborazione e il supporto di tutte le più importanti strutture oncologiche nazionali, e in particolare degli Istituti di Ricovero e Cura Oncologici afferenti ad «Alleanza Contro il Cancro», l'associazione fondata presso il Ministero della Salute nel 2002 (Istituto Tumori di Milano, Istituto Europeo di Oncologia di Milano, Istituto Regina Elena di Roma, Centro di Riferimento Oncologico di Aviano, Ospedale Oncologico di Bari, Istituto per lo Studio e la Cura dei Tumori G. Pascale di Napoli, Istituto Nazionale per la Ricerca sul Cancro di Genova).

Il progetto si avvale inoltre della collaborazione del CNR e dell'Università degli Studi Milano-Bicocca attraverso la presenza di alcuni specialisti coinvolti nel progetto, e dell’Azienda Ospedaliera S. Gerardo di Monza.

Sistema IMRT elicoidale, quantità di Gray prossima allo zero.

La tomoterapia è il più sofisticato procedimento attualmente messo a punto per la radioterapia a fasci esterni. Rispetto ai trattamenti convenzionali di radioterapia, il trattamento di tomoterapia consente di irradiare in maniera altamente selettiva il tumore e di salvare i tessuti e gli organi circostanti: ciò grazie a una tecnologia all’avanguardia di grande precisione - basata su un sistema "a intensità modulata" (IMRT) e su un’irradiazione di tipo elicoidale - che consente di conformare alla massa tumorale i fasci di radiazioni, con una quantità di Gray (l’unità di misura delle radiazioni) prossima allo zero. L’apparecchiatura di tomografia a guida metabolica acquisita dall’Istituto IRCCS H San Raffaele di Milano all’inizio del 2005 è la prima in Europa e al di fuori di USA e Canada; tale apparecchiatura abbina e allinea le metodologie Tac e Pet, associando dunque al vantaggio di stabilire con accuratezza lo stadio del tumore (Tac) l’ulteriore vantaggio di identificare le cellule tumorali metabolicamente attive (Pet, che funge da guida “metabolica” all’irradiazione).

La possibilità di indirizzare i fasci di radiazione in modo estremamente selettivo sul tumore, evitando o riducendo drasticamente i danni collaterali, consente di aumentare la quantità delle dosi che vengono utilizzate in ciascuna delle sedute. In questo modo il numero delle sedute stesse (“frazioni”) può essere sensibilmente diminuito.

Maggiore precisione di effetto

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Aumento delle quantità di dosi sul tumore

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Riduzione del numero delle “frazioni” (applicazioni o sedute)

Protocolli clinici

di Ricerca in Tomoterapia

(approvati al marzo 2005)

Principali criteri di inclusione

polmone

Carcinoma polmonare non a piccole cellule

Stadi IIIA/IIIB

+/- chemioterapia di induzione

prostata

pazienti operati

(pT_2-4pN₀)

ORL

(cavo orale, orofaringe, ipofaringe localmente avanzati)

Cavo orale, orofaringe, ipofaringe localmente avanzati

pancreas

Pancreas localmente avanzato

metastasi polmonari

Metastasi polmonari isolate (max 3, mass <3 cm)

Pazienti non operabili

metastasi epatiche

Metastasi epatiche isolate (max 4 , <3 cm)

Metastasi epatica singola (<5 cm)

Note sul Servizio di Medicina Nucleare e Centro PET dell’Istituto (IRCCS) San Raffaele di Milano.

Caratteristiche:

8 sale di diagnostica;
2 sale per test ergometrici;
3 laboratori di chimica per la marcatura dei traccianti radioattivi;
locali adibiti a sale di controllo delle apparecchiature e di elaborazione dati.

L’unità è dotata delle seguenti strumentazioni diagnostiche per indagini tomografiche ad emissione di positroni (PET) e ad emissione di fotone singolo (SPET):