Acceleratori Medicali, Industriali e PMI Laziali

1. Acceleratori Medicali, Industriali e PMI Laziali LUIGI PICARDI – UTAPRAD ENEA Frascati Novembre 2011

2. Acceleratori di Elettroni in ENEA Dopo la chiusura del sincrotrone, nel 1974, le competenze di fisica degli acceleratori di particelle presenti nel CNEN (ora ENEA) furono messe a disposizione della innovazione in campo applicativo e, in particolare, medicale. Lavorando sinergicamente con altri laboratori interni come quelli in Casaccia di Radiobiologia e di Metrologia delle radiazioni e con realtà esterne come ISS, INFN, IRCSS come l’IFO, ed Università, tali competenze furono trasferite alla Società HITESYS (ex Irvin Systems) di Aprilia. Ciò consentì la realizzazione del sistema per Radioterapia Intraoperatoria (IORT) NOVAC7 (prima macchina installata in un ospedale nel 1997)

3. Acceleratori per • Radioterapia IntraOperatoria (IORT) La IORT è una modalità di trattamento radioterapico che consiste nella somministrazione di una dose elevata (circa 1/3 di quella di una RT tradizionale) di radiazione al residuo tumorale o al letto tumorale esposto chirurgicamente tramite un fascio collimato di elettroni. Peculiarità: possibilità dell’impiego diretto in sala operatoria LINAC Realizzato presso la TSC di Fiumicino LINAC Realizzato da NRT-Aprilia La ditta Hitesys su cui ENEA fece trasferimento di know-how negli anni ‘90 si è poi sciolta dando origine a due nuove società La NRT, erede diretta della Hitesys situata negli stessi locali ad Aprilia, continua a produrre il Novac 7 La SORDINA con sedi operative a Treviso e a Roma che produce il modello LIAC, il cui prototipo fu realizzato tramite il progetto IORT finanziato nel 2001-2003 dal MIUR Piu’ di 40 macchine, tra NOVAC7 e LIAC, sono operative in strutture ospedaliere. Tali sistemi si stanno diffondendo anche sul mercato estero sia europeo che transoceanico. L’ENEA promuove ulteriori sviluppi. • Unico altro competitor in campo interazione: Mobetron della società INTRAOP • Mercato in espansione – ottimi risultati riferiti annualmente alla Conf Internaz ISIORT • Target principali: TUMORI DELLA MAMMELLA, TUMORI DEL RETTO LOCALMENTE AVANZATI, TUMORI DELLO STOMACO ed altri

4. Ulteriori sviluppi in campo medicale Cavità in Banda S Acceleratori miniaturizzati per applicazioni che richiedono leggerezza, compattezza o portabilità Tramite la società ADAM (spin-off del CERN) che, collabora anche con la NRT, si sono realizzati prototipi miniaturizzati finalizzati a diverse applicazioni tra cui la IORT, che dovrebbero entrare in produzione entro 1 anno riducendo pesi e dimensioni da metà a 1/3. Cavità in Banda C LINAC IORT12 in banda C Realizzato presso la TSC di Fiumicino

5. Impianti industriali con acceleratori di elettroni Le stesse tecnologie completamente sviluppate e detenute in Italia, e in particolare nel Lazio, possono essere usate per altre applicazioni industriali e civili rilevanti • Sterilizzazione con RX o elettroni di • Rifiuti ospedalieri RSORSU • Alimentari, packaging • Produzione di Raggi X o altre radiazioni (p.es. THz) per • Security aereoportuale • Radiografie industriali Nel passato, presso Hitesys (Aprilia), sono state realizzate macchine allo scopo, ma senza finalizzazione applicativa

6. Adroterapia e Protonterapia • Adroterapia = radioterapia con protoni e ioni • Protonterapia = radioterapia con protoni • Vantaggio rispetto alle altre tecniche: Selettività spaziale che implica una terapia conformazionale • Maggior Risparmio degli organi sani Picco di Bragg Assenza di irradiazione oltre una certa profondità 7 campi con Raggi X –IMRT 2 campi con Protoni - IMPT

7. Ostacoli alla diffusione capillare della PT Gigantismo Costi di impianto Costi di gestione Ritorno economico tardivo Radioterapia Convenzionale Area di sviluppo di un impianto moderno di protonterapia Riduzione di Costi di impianto Costi di gestione Ritorno economico rapido Adroterapia - CNAO

8. I Sistemi commerciali per Protonterapia sono costosi ed invasivi: costo impianto 100-200 M€

9. ITALIA: Impianto CATANA (Catania) ed impianto CNA (Pavia) SOLO MELANOMA OCULARE In fase di sperimentazione su paziente

10. The TOP- IMPLART Project In 2008 the TOP-IMPLART (Intensity Modulated Proton Linear Accelerator for RadioTherapy) was setup in collaboration with con ISS e IFO, with the aim of building a protontherapy linac to be housed in the largest oncological hospital in Rome, IFO. In 2010 it was approved the Funding of the project with a 11 M€ grant from Regione Lazio, Innovation Department TOP-IMPLART Logo

11. TOP IMPLART Layout Fase 1, 150 MeV, Tumori superficiali e Testa-collo FASE 2, 230 MeV, Tutti i tumori Obiettivo finale: Centro di protonterapia basato su un acceleratore lineare da 230 MeV, realizzato in due fasi. Instituti coinvolti: ENEA (unità tecniche: APRAD, BIORAD), ISS, IFO PMI coinvolte :NRT, CECOM, ADAM, TSC, ITEL, … Finanziamento: Prima fase, 11 M€ dalla Regione Lazio, Dipartimento Programmazione Economica e Sociale construzione dell’ acceleratore sino a 150 MeV, nel Centro Ricerche ENEA diFrascati Stima totale del costo a finire 40-45 ML

12. IMPLART-150 Accelerator PrototypeFundedby Regione Lazio

13. Il progetto ISPAN Progetto ISPAN 2009 – 2011 (Ongoing) Bando FILAS DTB fondi CIPE: 570 kEuro di contributo da Regione Lazio– FILAS Impianto di Radiobiologia con protoni per cellule e piccoli animali da realizzare in ENEA CR Frascati con fascio verticale per irraggiamento cellule e orizzontale per piccoli animali Leaders: NRT and CECOM companies Co- Leaders ENEA and ISS

14. Final layout (at IFO Hospital, Rome)

15. SVILUPPO DEI COMPONENTI PER IMPLART-ISPAN SCDTL (protoni) Brevetto ENEA Realizzato da Busato e Satta (Fiumicino) per Progetto TOP Altri Componenti per acceleratori • Finestre e passanti ceramici • Modulatori di potenza per klystron • Magneti Realizzato da TSC srl (Fiumicino) per Progetto SPARKLE In realizzazione da CECOM-NRT per Progetto ISPAN (Regione Lazio)

16. Competenze relative allo sviluppo acceleratori Patrimonio di competenze industriali da valorizzare ulteriormente • Elettronica, radiofrequenza, elettrotecnica, impiantistica, radioprotezionistica • Elettronica di alto voltaggio, impulsiva • Meccanica di precisione, saldature speciali, brasature sotto vuoto metallo e ceramica-metallo, tecnologie da vuoto • Controlli, robot, gestione e commercializzazione di apparecchiature medicali

17. Conclusioni • Scopo dei progetti come IORT e TOP IMPLART è principalmente quello di promuovere la realizzazione industriale (soprattutto laziale) di prodotti ad altissima tecnologia commercialmente validi e che occupino mercati promettenti, tramite il trasferimento di knowhow e la collaborazione tra PMI ed ENEA e altre prestigiose istituzioni scientifiche (p.es ISS, IFO, Università). • UTAPRAD ENEA richiede, per sostenere questo programma, un costante appoggio da parte della politica di sviluppo dell’innovazione italiana e della Regione Lazio.