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

1. Nuove competenze per il Fisico Specialista nel campo della Radioterapia di precisione ? GM Cattaneo - IRCCSU San Raffaele - Milano Italy

2. Sviluppo della presentazione • Esperto in Fisica Medica: ruolo, funzione, formazione • La Professione in Radioterapia: oggi e … domani • Formazione: considerazioni per il futuro.

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

4. Il 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 … • Verso “Medical Physics Expert / Specialist”

5. Una formazione in .. evoluzione

6. Una formazione in .. evoluzione

7. La professione del FS in Radioterapia (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 ….) Un patrimonio che cresce ...

8. Le “novità” per la Radioterapia • “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) Una sfida all'ecletticità del FS ....

9. Dose delivery and verification(una complessità da capire)

10. Acceleratori-IMRT & KV/KV Cone Beam CT • Modulazione tramite sistemi multilamellari • “On board” KV/MV sistemi di imagini

11. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Leaf B Leaf A sembra facile Ma … -5cm -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5cm

12. 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”)

13. Tomoterapia Irradiazione di tipo elicoidale Sistema IMRT dedicato Sistema integrato per “Image Guided”

14. il fisico e la tecnologia: distinguere l’essenziale dal 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

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

16. Ruolo dell’imaging in radioterapia oncologica • Corretta stadiazione e scelta strategia terapeutica ottimale • Accurata 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)

17. A proposito di incertezze …. 1st 2nd 3rd Movimento organi Ri-posizionamento Variabilità tra operatori

18. Verso BTV (“biological target volume”) ? Barret A Estro teaching course, 2002 • Potenzialità imaging multimodale • stato funzionale, metabolico, molecolare • NMR(“Nuclear Magnetic Resonance”)funzionale • NMR spettroscopica • PET(“Positron Emission Tomography”) con • tracciantisensibili biologia tumorale • etc • Componente ipossica • Angiogenesi tumorale • Ripopolazione durante il trattamento • etc

19. MRI/MRSI - Piano di trattamento più mirato -Valutazione efficacia trattamento 12 months after Brachytherapy 3 months after Brachytherapy Prior to Therapy

20. PET/TC: definizione BTV atelectasia tumore

21. IMRT Imaging + Delivery • Marcato risparmio dei tessuti sani • Dose omogenea nel volume bersaglio • Aumento di dose nella regione metabolicamente attiva

22. Radio/biologia dei tessuti e dei tumori(La prospettiva)

23. Correlazione tra dati dosimetrici e complicanze radioindotte • Un esempio di uno studio • multi-disciplinare (Fisici, Radioterapisti) • inter-istituzionale (5 istituti, 540 pazienti)

24. Complicanze tardive moderate n=0.23 D50=81.9 Gy Complicanze tardive severe n=0.06 D50=78.3 Gy

25. Riduzione della tossicità ad ampio spettro Potenza sessuale dopo RT: risparmio fasci nurovascolari, bulbo penino etc McLaughlin et al 2005

26. Riduzione della tossicità ad ampio spettro Risparmio orecchio interno / riduzione perdita uditiva Age depending (60 y, in the figure) Pan et al 2005

27. Imaging sempre piu’ 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

28. La professione del FS in Radioterapia (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

29. La formazione del FS in Radioterapia (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 Una perdita di identità ?

30. La formazione del FS in Radioterapia (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 …..

31. La formazione del FS in Radioterapia (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

32. “Last but not least ..” : Ringraziamenti • Per le idee, discussioni, materiale etc: • Riccardo Calandrino • Giovanna Gagliardi • Robert Jeraj