Siamo arrivati al punto in cui disponiamo di un modello dell'anatomia del paziente sotto forma di immagini, sappiamo qual è il volume da irradiare e quello da risparmiare e possiamo quindi eseguire il cosidetto 'piano di trattamento', con il quale decideremo i parametri di irradiazione che meglio si adattano all'anatomia del paziente e allo scopo del trattamento.
Per essere più precisi, i parametri da decidere tramite il piano di trattamento sono: tipo ed energia delle radiazioni, numero, direzione ed intensità dei fasci (campi) di irradiazione e forma di ciascun campo.
Le scelte possibili sono determinate dalle apparecchiature disponibili, per cui occorre una digressione, anzi una puntata intera, su come si generano le radiazioni per uso terapeutico.
Per non farla troppo lunga, mi riferisco alla cosiddetta 'radioterapia a fasci esterni', ovvero alla situazione in cui le radiazioni provengono dall' esterno del corpo del paziente. Esiste infatti anche un tipo di radioterapia in cui sorgenti radioattive vengono poste, temporaneamente o permanentemente, nel corpo del paziente.
Tipo di particelle.
La radioterapia 'convenzionale' (dell'adroterapia parleremo a parte) usa perlopiu' fotoni e a volte elettroni.
Chi sta pensando 'Ecco, mo' va nel difficile ed io mi perdo' non si scoraggi:
ai fini di quanto vado a raccontare, e' sufficiente ricordare che gli elettroni sono dotati di massa e carica elettrica, i fotoni ne' dell' una ne' dell'altra. Queste due proprieta' determinano la modalita' di produzione di fotoni ed elettroni e soprattutto il modo in cui cedono energia, e quindi la 'dose' usata per il trattamento.
Dato un tipo di radiazione, p. es. i fotoni, la caratteristica che ne determina l'utilita' per la radioterapia e' l'energia.
Energia
In questo ambito l' unita' di misura dell'energia utilizzata e' l'elettronVolt (eV), ovvero l'energia di un elettrone posto in un campo elettrico da un Volt.
Per capire di che ordini di grandezza si sta parlando, sappiate che la luce visibile ha un' energia nell'ordine dell' eV, i raggi X usati per le radiografie sono nell'ordine di decine di migliaia di eV (kiloeV, keV), mentre le radiazioni usate in radioterapia sono nell'ordine dei milioni di eV (megaeV, MeV). Per chi non l'avesse chiaro, sottolineo quindi che la differenza tra la luce visibile e il fascio di radiazioni usate in radioterapia non e' nel tipo di radiazione/particella (sempre fotoni sono) ma nella sua lunghezza d'onda/energia.
Come si producono le radiazioni per uso terapeutico ?
Per irradiare i pazienti, abbiamo quindi bisogno di una radiazione con un' energia di qualche milione di volte superiore a a quella della luce naturale.
Come si fa a disporre di radiazioni cosi' energetiche ?
Ci sono due possibilita': si utilizzano materiali radioattivi o si producono con macchine dedicate (gli acceleratori).
Se avete sentito parlare di radioterapia, e se non siete imberbi, avete da qualche parte nella vostra memoria l'espressione 'bomba al cobalto', che indica una macchina contenente una sorgente di 60Cobalto (si legge 'Cobalto 60'), un materiale radioattivo che genera radiazioni in forma di fotoni di circa 1.25 MeV. Ad essere precisi, il 60Cobalto produce anche elettroni, ma dal nostro punto di vista è solo un disturbo, perchè hanno energia troppo bassa per essere utili.
Nel caso del 60Cobalto l' espressione 'bomba' e' del tutto impropria, perche' non c'e' nessuna reazione a catena in atto, ma solo il decadimento radioattivo di una sostanza da una configurazione instabile (il 60Cobalto, appunto) ad una stabile (il Nichel).
Nelle radioterapie moderne della parte ricca del mondo le unità di 60Cobalto sono state quasi del tutto rimpiazzate da acceleratori lineari, ovvero macchine che accelerano particelle cariche (in questo caso elettroni) tramite un campo elettrico. Se si vogliono produrre elettroni, si usa direttamente il fascio accelerato. Se invece e' necessario utilizzare dei fotoni, si fanno scontrare gli elettroni accelerati su un target metallico, et voilà, les photons.
Rispetto al 60Cobalto gli acceleratori hanno diversi vantaggi, dei quali vi cito i piu' evidenti e comprensibili:
Come si determina la forma dei campi di irraggiamento ?
Il modo migliore per capirlo è forse vedere un esempio di campo di trattamento usato in radioterapia convenzionale (immagine qui, che conviene tenervi sott'occhio).
Per prima cosa, orientiamoci: l'alto, il basso, il destra e il sinistra corrispondono alla direzione testa, piedi, destra e sinistra del paziente. Quello che vedete è il cosiddetto 'beam's eye view', ovvero l'anatomia del paziente 'vista' da uno dei fasci che verranno usati per l'irradiazione.
Si tratta di un tumore nella regione del testa collo: in rosso c'è la ricostruzione dell'area da irradiare, che contiene il tumore primario e due catene di linfonodi a destra e a sinistra. La struttura cilindrica nel centro è il midollo spinale, assolutamente da risparmiare, e le due strutture in alto ai lati del tumore sono le parotidi, due ghiandole che producono saliva e che, se possibile, sarebbe bene risparmiare.
I rettangoli che vedete 'contornare' il tumore sono la rappresentazione delle 'lamelle' di un collimatore presente nell'acceleratore, che permettono di dare una forma al campo. I collimatori cosiddetti primari (rettangolo rosso) delimitano il campo rettangolare massimo, mentre le lamelle permettono di passare da un campo rettangolare ad uno sagomato. In genere vengono usate lamelle motorizzate larghe un cm nella direzione testa-piedi che possono muoversi sull'asse destra-sinistra con risoluzione inferiore al milimetro.
Tutto cio' che e' all'interno dell'area delimitata dalle lamelle verra' irradiato dal fascio di fotoni, mentre il resto ricevera' una dose molto piu' bassa, anche se non nulla.
Il problema, ora, e' stabilire qual e' la posizione ottimale di ciascuna lamella di ciascun campo di irraggiamento, o, piu' in generale, di come determinare i parametri geometrici del trattamento (numero, direzione e forma dei campi) in modo da arrivare ad una distribuzione di dose nel paziente piu' soddisfacente possibile.
Questo sara' l'argomento della prossima puntata.
Così scrisse Marco il 10.05.05 23:00
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Io ci sono, le prime due puntate le ho lette con grande interesse, ma adesso è mezzanotte e trentasette e io son bello cotto, quindi questa me la leggo domani. Giuro.
Ciao!
Una domanda guardando l'immagine: ma come si fa a "salvare" il midollo nella zona in cui é sovrapposto all'area da irradiare? Si interviene sulla profondità dell'irraggiamento?
Scritto da: Emanuele il 11.05.05 12:24La domanda e' tutt'altro che peregrina, e, per problemi di fisica di base che spieghero', quello che suggerisci si puo' fare solo in minima parte con i fotoni (cosi' minima che non e' quasi mai utile) ma molto meglio con gli adroni (protoni e ioni), e questo e uno dei motivi per cui gli adroni sono interessanti.
Nella radioterapia con fotoni questo problema e' risolto almeno parzialmente irradiando il paziente con piu' angolazioni diverse. Banalmente, se il midollo e' a valle del target per un campo frontale, puo' essere laterale al target per un campo laterale, per cui se usi due campi con lo stesso 'peso', se ( molto grossolanamente) il target prende 50+50= 100 il midollo prende circa 50. In realta' e' piu' complicato di cosi', perche' le forme anatomiche non sono troppo regolari.
Magari metto insieme un po' di immagini e faccio un post apposito.
Accidenti, leggendo il tuo resoconto mi accorgo che sti francesi mi hanno plagiato e che il loro methode mi é entrato nel cervello.
A mio parere sei diventato un po' più difficilino da seguire. La spiegazione sui fotoni non l'ho troppo capita, ma forse sono io. Pensa di parlare a un panettiere e dubito che afferri. Vai sul basic please. Se posso buttare un consiglio frasi più corte, meno subordinate e piccoli resumé ogni tanto per farti seguire. Rispetto agli altri post eri molto meno lineare. Qui in maniera orribile ti dicono: ora ti spiego questo, segue descrizione, ora questo, segue, e ora quest'altro perché alla fine voglio farti vedere questo. Lo stile ci perde parecchio e diventano noiosi, in compenso sono molto chiari. Se poi le cose non gliele dici cosi proprio non capiscono, li fanno con le formine sti francesi scienziati politici... Forse una via di mezzo potrebbe essere l'ideale.( a che pubblico ti rivolgi? non sempre é chiarissimo...) Dovessi fare un commento da mamma isa il testo é ancora un po' da limare. Perché non produci un testo alike in english? Basta critiche.
Scritto da: steu il 11.05.05 12:49grazie steu, terro' presente i tuoi consigli. Intando dimmi di preciso cos'e' che non hai capito dei fotoni.
Tu tieni presente che
a)questo post e' piu' difficile non solo per mia insipienza ma anche perche' gli argomenti sono di fatto piu' difficili.
b)L'esigenza di limarlo finche' uno e' soddisfatto e' in conflitto con il desiderio di pubblicare almeno una volta al mese (e di non passare le notti a scrivere). Comunque provero' a 'lisciarlo', probabilmente e' utile.
c)A me questa storia delle subordinate, che paiono vietate in qualsiasi lingua diversa dall'Italiano, continua a non andare giu'. So che e' un mio limite, ma e' cosi'.
d)Testo in english ? O italiano o inglese, tutti e due non ce la faccio, a meno che non diventi un lavoro. Inoltre, l'Inglese mi costa ancora piu' fatica dell'Italiano e non vorrei perdermi meta' dei lettori passando dall'Italiano all'Inglese.
Anchio "piango" per le subordinate e inglesi e francesi mi sembrano dei cerebrolesi quando scrivono robe scientifiche. Il trucco forse sta nel dimostrare loro che anche le subordinate possono essere utili. Prova pero a tradurre cosa hai scritto e la chiarezza si perderà per strada.
La mia critica non voleva essere anticostruttiva e la tua o meno insipienza non era in discussione.
Sui fotoni, rispondi in 6 parole a cosa servono. Punto. Vedi: "gli elettroni sono dotati di massa e carica elettrica, i fotoni ne' dell' una ne' dell'altra. Queste determinano la modalita' di produzione di queste particelle e soprattutto il modo in cui cedono energia, e quindi la 'dose' usata per il trattamento, all'interno del Dato un tipo di radiazione, p.es. i fotoni, la caratteristica che ne determina l'utilita' per la radioterapia e' l'energia."
sta roba io non la capisco troppo. e sopratutto queste chi?
buon lavoro, il fratello bastardo (grazie per i titolini, aiutano)
Scritto da: steu il 11.05.05 15:03Io sto seguendo, affascinata (per trascorsi personali ma non solo). Ah: se metti anche la notazione con potenze di 10 è più chiaro, almeno per me.
Scritto da: restodelmondo il 12.05.05 17:47Steu, nella frase che hai citato c'erano almeno due errori miei. Prova a rileggerla e vedi se la capisci.
rdm, contento di leggerti da queste parti :). Tu dici che mettendo i 10^3 e i 10^6 al posto di k e M si capisce di piu' ? Ci penso, anche se non vorrei aumentare la confusione in un altro tipo di lettori.
Per esperienze personali multiple posso dirti che usare le potenze del dieci con una persona non laureata in materie scientifiche è controproducente.
Scritto da: Massimo Morelli il 12.05.05 23:29Vado controcorrente, ma tra i tre questo è il post che ho trovato più semplice e chiaro, forse perché i discorsi di macchinari e di elettroni mi sono più congeniali rispetto a questioni di TAC, PET e simili, sia per gusti che per i miei studi. :)
Anche a me è venuto subito il dubbio su come schermare il midollo là al centro, visto che non ci sono lamelle.
Sulla notazione esponenziale, secondo me nel discorso è più fluido utilizzare k, M, etc. (che per un informatico sono il pane, tra l'altro :D ), al limite se hai voglia di perderci due minuti puoi aggiungere da qualche parte (o linkare) una tabellina di corrispondenza simbolo -> potenza di 10.
Da caprone quale sono io un acceleratore me lo sono sempre immaginato come un macchinario di dimensioni abnormi (tipo qualche Km), chissà da cosa mi deriva questa idea.
Scritto da: Skid X il 13.05.05 00:23SkidX, i numeri che hai in testa sono corretti per grandi acceleratori di ricerca (poi semmai dr. psycho puntualizza). E' probabilee che tu abbia sentito parlare dell'acceleratore del CERN, che ha una circonferenza di 27 Km (!).
Tieni presente che il progetto attualmente in corso al CERN (LHC) punta ad energie nell'ordine del TeV, ovvero 5-6 ordini di grandezza piu' grandi di quelle che si generano in radioterapia convenzionale.
Gli acceleratori usati in radioterapia, tanto per capirci, sono degli armadi un po' piu' grossi del solito. Cerco immagini e le pubblico.
Signorsì, era quello del CERN che avevo visto, me lo hai fatto tornare in mente. :E
Scritto da: Skid X il 13.05.05 09:31lurko in silenzio.
Scritto da: sara il 13.05.05 09:45Cosa che, come puoi ben immaginare, mi preoccupa (non che lurki, ma che stai in silenzio).
Scritto da: marco il 13.05.05 09:48c'era una tua commentatrice abituale che, da qualcosa che aveva detto, mi era sembrata essere una particellare.
non mi ricordo chi era, pero'.
marco, se ti piacciono le subordinate scrivi in tedesco :)
detto questo, e seriamente: piu' vai avanti e piu' diventi interessante. credo che sia difficile rimanere elementari anche nelle cose piu' complicate, a meno di scrivere cose tipo "e allora prendiamo delle cosette che stanno nell'atomo e le spariamo verso quella grande cosa rossa a sinistra della schiena". :)
Difficile più degli altri, ma non impossibile. Certe cose che scrivi, naturalmente, le prendo come Verità di Fede e non pretendo di metabolizzarle, ma il mio ego è contento anche così.
Bene la divisione in paragrafi. Non tralasciare l'umorismo che non ti manca e (dove si può) infilaci qualche immagine 'prosaica' che aiuta le menti semplici come me :)
Silvio, mi faresti l'esempio di qualcosa che devi prendere come Verita' di Fede o che non pretendi di metabolizzare ?
Scritto da: marco il 17.05.05 11:10Tutto il paragrafo dell'energia. Chiaro che il termine "Verità di Fede" è dovuto sempre al mio dislessico modo di esprimermi... Intendo che tra tutte è la parte che da una parte vorrei fosse approfondita, dall'altro 'temo' che venga approfondita ;)
Sai che io sono il tuo affezionato lettore con la minor formazione scientifica possibile, quindi non è strettamente necessario che tari su di me le spiegazioni (sono un po' il panettiere che citava Steu!).
Allora, facciamo un gioco ;-)
Tu provi a dirmi cosa vorresti che approfondissi, essendo il piu' dettagliato possibile (magari sotto forma di domande ti viene piu' facile) ed io provo ad approfondire nel modo piu' chiaro possibile.
L'energia di una radiazione è la sua potenza (intesa come forza d'urto)?
"la luce visibile ha un'energia nell'ordine dell'eV" intendi di "un" eV?
La frase successiva a "Per chi non l'avesse chiaro" non mi è affatto chiara. Altre due righe di spiegazione e (per piacere) un esempio (magari sulla lunghezza d'onda) farebbero di me un uomo mediamente felice.
Dopodichè, la parte sulla produzione delle radiazioni non mi crea grossi problemi di comprensione e la mia autostima si risolleva.
Con più tempo sarei più specifico. Apprezza il piccolo contributo alla divulgazione scientifica!
Grazie Silvio,
mi pare di aver capito e vedro' di provvedere.
