Nuovo dosimetro a gel per verificare la correttezza dei trattamenti radioterapici

Un nuovo dosimetro a gel, più stabile e affidabile di quelli già noti, è stato messo a punto nei laboratori di Humanitas Gavazzeni grazie ai fondi del 5×1000 di Fondazione Humanitas per la Ricerca, all’interno del progetto “Sviluppo di dosimetria a gel per valutazioni pre-trattamento 3D della dose erogata in trattamenti radioterapici”, sotto la guida del Dott. Paolo Salmoiraghi. Al progetto ha collaborato anche il laboratorio di radiochimica del Dipartimento di energia nucleare del Politecnico di Milano, che ha preparato fisicamente i lotti di gel poi testati in Humanitas Gavazzeni.

A cosa serve questo nuovo dosimetro a gel polimerico? Un dosimetro per valutazioni pre-trattamento 3D è uno strumento di verifica che consente ai terapeuti di essere più certi della correttezza della dose di radiazioni erogata e quindi di avere la certezza che il piano di cura sia somministrato nel modo giusto.

I dosimetri studiati nel laboratorio del Dott. Salmoiraghi, quindi, permettono di verificare anche quantità importanti di radiazione, utili a trattare con efficacia masse tumorali di piccole dimensioni, in una sola seduta, in maniera ancora più sicura.

L’importanza di verificare con accuratezza il piano di cura

I piani di cura che prevedono trattamenti radioterapici devono essere verificati prima della loro esecuzione; lo prevede anche la Legge (D. Lgs.101/20).

La radioterapia serve a distruggere le cellule tumorali bersaglio, ed è tanto più risolutiva quanto è più alta la dose. Su masse di piccole dimensioni un alto dosaggio può consentire di eliminare o di controllare la massa in un solo trattamento (radiochirurgia), ma i curanti devono poter essere certi che la dose sia corretta e che raggiunga i tessuti del corpo nel modo e nelle quantità volute. Al contrario, si rischierebbe di colpire con radiazioni ad alto dosaggio tessuti sani, causando danni al paziente.

I protocolli radioterapici sono sempre più complessi rispetto al passato, l’erogazione della dose di conseguenza è regolata dal sistema computerizzato di una macchina che si chiama acceleratore lineare.

Il ruolo dei dosimetri pre-trattamento in radioterapia

«In passato gli acceleratori lineari venivano usati per irradiare i pazienti con dei campi che spesso erano quadrati o rettangolari. I trattamenti erano molto meno precisi di quelli di oggi, perché ovviamente i tumori che andiamo a colpire non hanno forme geometriche regolari. Per forza di cose, quindi, si irradiavano in buona misura anche i tessuti sani, nelle zone adiacenti al tumore, causando effetti collaterali — spiega il Dott. Paolo Salmoiraghi —. Oggi l’erogazione della dose è molto più precisa e accurata: siamo persino in grado di modulare la quantità di radiazione nei diversi punti dello stesso bersaglio (radioterapia a intensità modulata). Tutto ciò porta con sé vantaggi importanti per i pazienti. Per contro, però, il piano è molto complesso e di conseguenza è fondamentale una verifica dosimetrica pre-trattamento».

Quindi, prima di iniziare il trattamento sulla persona si fa una prova, usando un dosimetro pre-trattamento, che viene sottoposto allo stesso piano terapeutico del paziente. In altre parole si irradiano i dosimetri e si controlla se la dose trovata al loro interno è quella attesa oppure no.

Standard in commercio VS nuovo dosimetro a gel

Data la loro importanza, ovviamente esistono già dosimetri pre-trattamento e sono comunemente usati in radioterapia. Il “gold standard” si chiama Delta IV. È un dosimetro pre-trattamento cilindrico che contiene una matrice tridimensionale di semiconduttori, distanziati 5 millimetri uno dall’altro. Questo dosimetro, quindi, consente di fare delle misurazioni in punti che sono piuttosto distanti tra loro.

«Alcuni piani radioterapici prevedono di intervenire su campi molto piccoli, che possiamo immaginare come sfere, del diametro di uno o due centimetri. Se andiamo a misurare la radiazione erogata su un campo sferico del diametro di due centimetri con Delta IV possiamo ottenere “pochi dati” sperimentali, perché i semiconduttori distano mezzo centimetro l’uno dall’altro. Per avere una maggiore precisione serve uno strumento come il dosimetro a gel: non c’è spazio vuoto, visto che si tratta di una gelatina — sottolinea Salmoiraghi —. C’è del rumore di fondo nei risultati ottenuti con il nuovo dosimetro a gel, che si evidenzia nel momento in cui facciamo misurazioni millimetro per millimetro, ma il rapporto segnale-rumore migliora decisamente quando si passa a rilevare i dati ogni due millimetri. Questo significa che il dosimetro a gel oggetto del progetto di ricerca ha mostrato di avere una risoluzione spaziale che è più del doppio rispetto al dosimetro commerciale».

Si tratta di differenze che non hanno importanza quando il campo da irradiare (e quindi il tessuto) è grande, nell’ordine ad esempio dei 10 centimetri, ma che diventano importantissime quando la massa tumorale da colpire è piccola.

Le caratteristiche del nuovo dosimetro a gel

Il tentativo di usare dei gel come dosimetri pre-trattamento non è una novità, ma questo sistema non ha mai avuto grande successo prima perché i dosimetri sperimentati risultavano instabili e non permettevano di ottenere misurazioni affidabili, utilizzabili in ambito clinico. Il gel di cui aveva bisogno il gruppo di Ricerca guidato dal Dott. Paolo Salmoiraghi doveva quindi rispondere ad alcune caratteristiche precise:

• dare risultati simili, nell’interazione con la radiazione, a quelli propri dei tessuti umani;
• restituire una risposta tridimensionale;
• essere stabile a livello spaziale e temporale, cioè fornire misurazioni coerenti nei diversi punti del gel e da un giorno con l’altro;
• offrire dati leggibili con i tomografi a risonanza magnetica comunemente usati.

«Il progetto ha richiesto circa tre anni di tempo e molto lavoro — spiega il Dott. Salmoiraghi — perché una volta in possesso del gel abbiamo fatto un’operazione di calibratura, usando delle dosi prestabilite di radiazioni e poi abbiamo testato le performance del gel e la sua stabilità, confrontando i risultati con quelli di Delta IV. I risultati sono stati molto positivi e abbiamo rilevato che, con una semplice operazione di calibrazione, i dati erano affidabili anche passando da un lotto all’altro del gel polimerico.

Il nuovo dosimetro a gel ha dimostrato di avere una affidabilità del tutto paragonabile a quella dello standard in uso nei laboratori attrezzati, permettendo al contempo di fare misurazioni molto più precise in termini di quantità di dati ottenibili in campi di irraggiamento molto piccoli».

In conclusione, è stato validato un sistema di dosimetria a gel tridimensionale che apporta un notevole vantaggio e accuratezza nel trattamento radioterapico di lesioni tumorali di piccole dimensioni.

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