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Radiazione protonica per tutti
Una nuova macchina che produce protoni altamente energizzati potrebbe rendere la terapia con radiazioni protoniche più facilmente accessibile ai malati di cancro. La macchina, in fase di sviluppo da parte dei ricercatori presso Lawrence Livermore National Laboratory , sarà un quinto delle dimensioni e del costo delle macchine per la protonterapia che si trovano attualmente in sei centri medici specializzati negli Stati Uniti.
La macchina più piccola, più leggera e più economica dovrebbe essere più facile da acquistare e installare per gli ospedali più piccoli. Ciò renderà la terapia protonica disponibile a più persone. Quando il dispositivo sarà pronto per il mercato, sarà probabilmente la macchina per radioterapia più sofisticata al mondo disponibile a un prezzo molto conveniente, afferma Ralph deVere White , direttore dell'UC Davis Cancer Center, che ha sostenuto le prime ricerche sul dispositivo. Cambierà la barra per quella che è la terapia standard.
L'irradiazione dei tumori con protoni si è dimostrata migliore delle radiazioni a raggi X convenzionali per il trattamento di alcuni tipi di cancro, come la testa e il collo, i polmoni e la prostata. I fasci di protoni possono essere controllati in modo molto preciso, quindi risparmiano il tessuto sano attorno ai tumori e causano meno effetti collaterali nei pazienti. Ma le attuali macchine per la protonterapia, a causa dei grandi magneti che creano le particelle energetiche e delle pareti di cemento necessarie per schermare le radiazioni, occupano una stanza delle dimensioni di un campo da basket. Le macchine hanno anche un prezzo elevato, tra $ 150 e $ 200 milioni.
La nuova macchina, chiamata acceleratore a parete dielettrica, dovrebbe adattarsi alle tradizionali sale per il trattamento delle radiazioni. L'obiettivo è che gli ospedali sostituiscano le macchine a raggi X con la nuova macchina a radiazioni protoniche, afferma George Caporaso, un fisico che sta conducendo la ricerca al Lawrence Livermore.
Caporaso e i suoi colleghi prevedono di avere una versione ridotta del dispositivo pronta entro la fine di quest'anno e un prototipo in scala reale entro i prossimi tre anni. La macchina sarà testata clinicamente presso il Davis Cancer Center dell'Università della California. Se i test hanno successo, Tomoterapia , con sede a Madison, WI, commercializzerà le macchine.
Per uccidere i tumori, i protoni devono avere energie di circa 250 milioni di elettronvolt. Ciò richiede di accelerarli, cosa che viene eseguita utilizzando un campo elettrico elevato in macchine chiamate acceleratori. Gli acceleratori possono essere costituiti da tubi metallici lunghi decine di metri, attraverso i quali le particelle viaggiano per acquisire energia. Le macchine per la protonterapia utilizzano un tipo di acceleratore chiamato acceleratore circolare, che piega il fascio di particelle in modo che le particelle seguano un percorso a spirale mentre guadagnano energia. La piegatura del raggio di protoni richiede magneti di grandi dimensioni che possono pesare centinaia di tonnellate.
Caporaso ei suoi colleghi adottano un approccio innovativo per energizzare i protoni. Usano un tubo realizzato con uno speciale materiale isolante - strati di metallo come l'acciaio inossidabile alternati a plastica - che può sostenere campi elettrici estremamente elevati di 100 megavolt per metro senza andare in cortocircuito. Ciò significa che un tubo lungo circa 2,5 metri potrebbe creare 250 milioni di protoni di elettronvolt per lo zapping dei tumori.
Un altro vantaggio del progetto è che i ricercatori possono controllare quanta energia danno al fascio di protoni. Gli acceleratori convenzionali che utilizzano magneti producono sempre la massima energia, afferma Thomas Mackie, cofondatore di TomoTherapy e professore di fisica medica all'Università del Wisconsin. I medici devono quindi rallentare il raggio in modo che possa essere somministrato al paziente. Questo processo crea neutroni, quindi gli attuali centri di protonterapia hanno bisogno di muri di cemento per schermare i neutroni. Ciò si aggiunge alle dimensioni e ai costi del centro terapeutico. Non stiamo producendo un'energia elevata e dobbiamo rallentarla per ridurre l'energia, dice Mackie. Stiamo solo creando l'energia di cui hai assolutamente bisogno per i pazienti.
Finora, i ricercatori hanno dimostrato che un tubo lungo tre millimetri può trasportare un campo elettrico di 100 megavolt per metro. Il successo della tecnologia si basa sul prototipo su piccola scala lungo 20 centimetri che i ricercatori stanno ora costruendo. Devono dimostrare che il prototipo di prova del concetto può sostenere campi elettrici elevati. Una volta che funzionerà, dovranno realizzare un prototipo clinico su vasta scala altrettanto sicuro ed efficace per il trattamento dei tumori quanto le macchine attuali.
Leonard Arzt, direttore esecutivo del Associazione Nazionale di Protonterapia , ritiene che sia troppo presto per dire se la tecnologia funzionerà. E anche se lo fa, avverte che ci vorranno molti anni prima che sia disponibile negli ospedali. Mancano almeno cinque anni alle sperimentazioni cliniche della macchina; poi dovrà ottenere l'approvazione della FDA, dice Arzt.
DeVere White, invece, è cauto ma ottimista. Questa macchina deve fornire le stesse caratteristiche di quelle attuali, dice. Ci aspettiamo davvero che questo non farà solo ciò che fanno le macchine attuali; farà di più.