Numero 4-2004 - Aifm

Fin MisicaedicinaOn. 4/2004Dttobre - icembrePeriodico trimestrale di formazione,informazione e aggiornamento dellaAssociazione Italiana di Fisica in Medicinawww.aifm.itAssociazione Italianadi Fisicain MedicinaPresidente:G. Candini (Ferrara)Vice Presidente:G. Gialanella (Napoli)Consiglieri:L. Begnozzi (Roma)M. Brambilla (Novara)E. Crippa (Ravenna)P.L. Indovina (Napoli)M. Lazzeri (Pisa)R. Novario (Varese)S. Piraneo (Agrigento)Segretario-Tesoriere:L. Bianchi (Busto Arsizio)PeriodicoFisica in MedicinaDirettore responsabile:G. Tosi (Milano)Segretario di Redazione:F. Levrero (Genova)Componenti del Comitato diRedazione:G. Borasi (Reggio Emilia)M.G. Brambilla (Milano)C. Canzi (Milano)R. Di Liberto (Palermo)F. Di Martino (Pisa)G. Gagliardi (Stoccolma)G. Gialanella (Napoli)P. Isoardi (Torino)P. Moresco (Pietra L.-SV)L. Moro (Pavia)L. Raffaele (Catania)S. Squarcia (Genova)C. Traino (Pisa)F. Turrini (Varese)Sommario2005 Anno Internazionale della Fisica ........................................................................................299Recenti sviluppi della Radiobiologia cellulare di M. Belli ................................................300Diffusion Weighted Imaging e Diffusion Tensor Imaging mediante RMdi M. Giannelli, M. Cosottini, C. Traino e M. Lazzeri ..................................................................312Trattamento del melanoma coroidale mediante protonterapia a Nizzadi P. Chauvel, S. Donadio, N. Iborra, C. Mosci, M.A. Penco, S. Squarcia ........................323Linee Guida SIE-AIMN-AIFM per il Trattamento Radiometabolicodell’Ipertiroidismodi M.E. Dottorini, E. Inglese, M. Salvatori, A. Signore, S. Squatrito e P. Vitti ......329Ricordo di un grande: Sir Godfrey Newbold Hounsfield a cura di G. Tosi ..........354Fabbisogno di formazione dei Fisici Medici di G. Gialanella ......................................358Riassunti delle Tesi di Specializzazione - Università di Milano ......................................363Riassunti delle Tesi di Specializzazione - Università di Napoli ......................................384Analysis of a radiological incident....................................................................................................390Convegno ResidenzialeIl cancro localizzato della prostata oggi: attualità terapeutichea cura di M. Mapelli e S. Nava ....................................................................................................................391Giornata di approfondimento sull’utilizzo delle metodichedi Medicina Nucleare in Oncologia a cura di S. Piraneo ................................................393ICRU Pub. 93 - Managing Patient Dose in Digital Radiologya cura di G. Tosi ............................................................................................................................................397Point/Counterpoint: rubrica di Medical Physics a cura di F. Levrero ......................399Lettere al Direttore: ‘Soluzioni alle code nei Pronto Soccorso’......................................401Brevi note al Bilancio chiuso al 31 dicembre 2003 di L. Bianchi ............................403Bilancio consuntivo 2003 e preventivo 2004 ..........................................................................404Stampato nel mese di Gennaio 2005Trimestrale dell’Associazione Italiana di Fisica in Medicina - autoriz. n. 24 del 18/11/94 Trib. di Genova Omicron Editrice -16143 Genova, Via Imperiale 43/1 - tel. 010.510251/501341 - fax 010.514330 e-mail: omicred@tin.it - www.omicred.com- Abbonamento annuo per i non iscritti euro 40,00 (I.V.A. assolta dall’editore - art. 74 lett. c D.P.R. 26/10/72 n. 633 eD.M. 28/12/72 - compresa nel prezzo dell'abbonamento). Tariffa R.O.C. - Poste Italiane S.p.A. Spedizione inAbbonamento Postale - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1 comma 1, DCB GenovaIn copertina: "Fotografia di Sir Godfrey Newbold Hounsfield, inventore della Tomografia AssialeComputerizzata, deceduto il 12 agosto 2004”

World Year of Physics 2005Risoluzione approvata per acclamazioneil 10 Giugno 2004dall’Assemblea Generale delle Nazioni UniteL’Assemblea Generale delle Nazioni Unite,- Riconoscendo che la fisica fornisce fondamentosignificativo dello sviluppo dellacomprensione della natura,- Constatando che la fisica e le sue applicazionisono alla base di molti degli sviluppitecnologici odierni,- Nella certezza che la formazione fisicaconsegna a uomini e donne gli strumentinecessari ad erigere l’infrastruttura scientificaessenziale allo sviluppo,- Sapendo che nell’anno 2005 ricorre il centenariodelle rivoluzionarie scoperte diAlbert Einstein sulle quali si basa la fisicamoderna,1. Accoglie favorevolmente la proclamazionedel 2005 Anno Internazionale dellaFisica da parte della Organizzazione perl’Educazione, la Scienza e la Cultura delleNazioni Unite (UNESCO);2. Esorta l’Organizzazione per l’Educazione,la Scienza e la Cultura delle NazioniUnite (UNESCO) a pianificare attività checelebrino il 2005 come Anno Internazionaledella Fisica, cooperando con societàe gruppi internazionali di fisica, con l’inclusionedei paesi in via di sviluppo;3. Dichiara il 2005 l’Anno Internazionaledella Fisica.The General Assembly of United Nations,- Recognising that physics provides a significantbasis for the development of theunderstanding of nature,- Noting that physics and its applicationsare the basis of many of today’s technologicaladvances,- Convinced that education in physics providesmen and women with the tools tobuild the scientific infrastructure essentialfor development,- Being aware that the year 2005 is the centenaryof seminal scientific discoveries byAlbert Einstein which are the basis ofmodern physics,1. Welcomes the proclamation of 2005 asthe International Year of Physics by theUnited Nations Educational, Scientificand Cultural Organisation;2. Invites the United Nations Educational,Scientific and Cultural Organisation toorganise activities celebrating 2005 asthe International Year of Physics, collaboratingwith physics societies and groupsthroughout the world, including inthe developing countries;3. Declares the year 2005 the InternationalYear of Physics.INCONTRI MONOTEMATICI DI FISICA IN MEDICINA - ANNO 2005Roma, 24 Febbraio, 7 Aprile, 12 Maggio, 11 NovembreCon il patrocinio dell’AifmAccreditamento ECM richiesto per un numero di 35 fisici,sono comunque ammessi non più di 40 partecipanti.Info: Fondazione Internazionale Fatebenefratelli - Via della Luce, 15 – 00153 RomaTel. 06 5818895 Fax 06 5818308 - E-mail: fbfisola@tin.it4/2004 - Fisica in Medicina299

AggiornamentoALCUNI RECENTI SVILUPPIDELLA RADIOBIOLOGIA CELLULARERILEVANTI PER LA RADIOPROTEZIONE (*)Mauro BelliDipartimento di Tecnologie e Salute, Istituto Superiore di Sanità e INFN-Roma1Gruppo Collegato Sanità, Viale Regina Elena 299, 00161 RomaINTRODUZIONELa protezione dagli effetti nocivi prodottidalle radiazioni ionizzanti si basa su unaserie di azioni che possono essere riassuntedalla seguente sequenza: a) valutazione delledosi ricevute dalle persone, anche attraversoopportuni modelli metabolici ed ambientali;b) valutazione degli effetti associati alle dosiricevute; c) implementazione di pratiche diprevenzione e di intervento.Il presente lavoro è focalizzato sul contributodella radiobiologia alla valutazionedegli effetti citati al punto b) e alle possibilifuture implicazioni dei recenti sviluppi delleconoscenze in questo settore.GLI EFFETTI DELLE RADIAZIONI E L’E-VOLUZIONE DEI CRITERI DI RADIOPRO-TEZIONEIl quadro concettuale che fa da contornoalle azioni suddette ha visto una continua,seppure lenta, evoluzione nel corso della storiadella radioprotezione che, è bene sottolineare,è iniziata solamente da poco più di unsecolo.Per lungo tempo dopo la scoperta deiraggi X e della radioattività naturale e artificiale,vi fu una diffusa convinzione che idanni per la salute fossero dovuti al superamentodi certe dosi soglia, e che le esposizionia basse dosi e a bassi ratei di dose non fosserodannosi, ma anzi potessero essere benefichee stimolatrici per la salute.Ciò si riflesse nei criteri e negli standarddi radioprotezione, tant’è che le raccomandazioniemanate nel 1934 dall’IXRPC(International X-Ray and Radium ProtectionCommittee, formato nel 1928, che in seguitodarà luogo all’ICRP), stabilirono che “Undersatisfactory working conditions a person innormal health can tolerate exposure to X-raysto an extent of about 0.2 roentgens per day”,con ciò ammettendo il concetto di sogliasicura. Di fatto, nei primi sessant’anni laradioprotezione ebbe come obiettivo quellodi mantenere le esposizioni dei singoli individuial di sotto dei valori di soglia.Negli anni ’50 questi criteri furono drasticamenterivoluzionati dalla considerazionedi possibili effetti ereditari (allora chiamatigenetici) a seguito del fall-out dei test termonuclearima, soprattutto, dai risultati del follow-updei sopravvissuti alle esplosioni atomichedi Hiroshima e Nagasaki (Life SpanStudy, LSS). In effetti, le conseguenze di questeesplosioni cambiarono radicalmente lapercezione delle persone comuni nei riguardidelle radiazioni ionizzanti, che passarono dasimbolo di progresso a simbolo di distruzionee di morte. Esse cambiarono anche gliapprocci della radioprotezione. La constatazioneche le radiazioni possono causareeffetti somatici tardivi come la leucemia e itumori solidi spostò l’accento dagli effettiereditari (effetti invero mai evidenziati sullepersone, ma previsti dagli studi su sistemianimali) a quelli somatici tumorali. Cosìcome gli studi di Müller sugli effetti ereditariradioindotti in Drosophila melanogaster(moscerino della frutta) indicavano che essierano dovuti a mutazioni nelle cellule germinali,si ritenne che anche alla base della cancerogenesiradioindotta vi fossero eventi dimutazione nelle cellule somatiche.Si affermò poi l’idea che anche la mutazionein una sola cellula di una persona puòindurre una leucemia in essa, e ciò suggerì(*) Lavoro basato sulla relazione di apertura del Convegno Nazionale AIRP (Verona 16-18 settembre 2004).300 Fisica in Medicina - 4/2004

l’assenza di dosi-soglia per questo genere dieffetti somatici. Essi furono detti stocastici oprobabilistici, in quanto potenzialmenteindotti anche da dosi molto piccole, con probabilitàcorrispondentemente piccole. Neglianni ‘50 si affermò, dunque, un ulteriore efondamentale concetto: la distinzione traeffetti deterministici ed effetti stocastici, per iquali ultimi il concetto di dose soglia non èapplicabile. Ciò produsse profondi mutamentinella filosofia di radioprotezione come risultadalle raccomandazioni ICRP del 1955 che, tral’altro, sancirono la non applicabilità (pereffetti stocastici) del concetto di dose-soglia.Per quanto riguarda i danni ereditariradioindotti, anch’essi considerati di naturaprobabilistica, non si è mai raggiunta ladimostrazione della loro induzione nelle persone.ed anche i più avanzati metodi dellabiologia molecolare non sono riusciti ad evidenziarenei figli dei sopravvissuti alle esplosioniatomiche alcuna associazione con l’esposizionedei genitori. (Sankaranarayanan2000). La mancanza di tale dimostrazionenon è considerata tuttavia come un’evidenzacontraria per questi effetti nelle persone, masolo che essi sono difficilmente evidenziabili,anche per la presenza di altri fattori adimpatto maggiore.Nei trenta anni che vanno dal 1960 al1990 furono sviluppati i criteri di protezionedagli effetti stocastici ed implementati i relativistrumenti concettuali. Tra essi ebbe unposto di rilievo il criterio ALARA (As Low AsReasonably Achievable) e le tecniche mirateall’ ottimizzazione delle pratiche attraversol’analisi differenziale costi-benefici, dove ladose collettiva era la variabile indipendente.Ciò è testimoniato dalle raccomandazioniICRP del 1977 (ICRP 1977), che introdusseroil sistema di limitazione delle dosi, e da quelledel 1990 (ICRP 1991), che intervennero sulprincipio di ottimizzazione per risolvere ilproblema della disomogeneità delle esposizioni.In sostanza, l’impiego della dose collettivaappariva presentare trabocchetti diordine radioprotezionistico ed etico. Si pensiin particolare alla difficoltà di confrontaredue situazioni con dosi collettive simili, laprima in cui pochi individui ricevono dosirelativamente grandi la seconda in cui moltissimiindividui ricevono dosi piccolissime.Gli anni seguenti, sino ad oggi, vedono unprocesso di riflessione sul bilanciamento trala protezione dell’individuo e quella dellasocietà. Si fa strada l’idea, sulla quale verosimilmentesi baseranno le prossime raccomandazioniICRP, che ci si debba focalizzaresulla protezione dell’individuo, in quanto intal modo anche la società sarà protetta (ICRP2001).IL PROBLEMA DELL’ESTRAPOLAZIONEI principali rischi connessi con i bassilivelli di esposizione ai quali sono normalmentesottoposti lavoratori e popolazionesono quelli somatici stocastici (induzione dileucemie e tumori solidi). La valutazione ditali rischi si è basata sinora sulle conoscenzederivanti dagli studi epidemiologici suisopravvissuti alle esplosioni atomiche diHiroshima e Nagasaki e su altri gruppi di personeesposte per motivi medici o lavorativi.In particolare i risultati del LSS forniscono laprincipale fonte d’informazioni epidemiologicheper definire i rischi alle basse dosi diradiazioni di basso LET. Poiché essi si riferisconoad esposizioni acute a dosi moderate oelevate di radiazioni di basso LET, è necessarioestrapolare il rischio valutato attraverso questistudi alle esposizioni a dosi basse e protratte(quali sono quelle normalmente associatead esposizioni lavorative, mediche edambientali) e alle esposizioni a radiazioni dialto LET (ad es. particelle alfa, associate allapresenza di radon in ambienti chiusi, e altreparticelle di interesse nella protezione negliimpianti nucleari e nei voli ad alta quota).Attualmente non vi è possibilità di distinguere,neanche mediante “marker molecolari”,i tumori indotti dalle radiazioni da quellidovuti ad altre cause (UNSCEAR 2000).La possibilità di distinguere gli ipotizzatitumori radioindotti dal rumore statistico dell’incidenzaspontanea dipende perciò dallapotenza statistica dell’analisi. Valutazioniriportate dall’ UNSCEAR (Thompson 1994,Heidenreich et al 1997, come discussi daUNSCEAR 2000) indicano che un eccessosignificativo di tumori solidi può essere evidenziatosolo a dosi non inferiori a 200-500mSv.4/2004 - Fisica in Medicina301

Figura 1 - Rappresentazione schematica didiversi tipi di relazione dose-risposta(adattata da NCRP 2001)Per effettuare l’estrapolazione alle bassedosi, l’ICRP assunse, sin dal 1959, una relazionelineare e senza soglia tra la dose e glieffetti sulla salute (ICRP 1959), nota comeassunzione o ipotesi LNT (Linear No-Threshold). Le successive modifiche allaforma generale della relazione dose-risposta(ICRP 1991) aggiunsero un termine quadratico(relazione lineare-quadratica, L-Q) che èimportante alle alte dosi, mentre l’andamentoalle basse dosi si mantiene sostanzialmentelineare.L’estrapolazione basata sul modello LNT èampiamente utilizzata in modo pragmaticonella normativa della maggior parte dei Paesioccidentali, anche se da tempo sono stateproposte o considerate relazioni di tipodiverso, basate su fenomeni osservati o ipotizzati(figura 1). Sebbene taluni di questifenomeni non siano rilevanti per la radioprotezione,in tempi recenti varie osservazionihanno indotto a ritenere che l’ipotesi LNT siatroppo semplicistica (v. ad es. Kellerer andNekolla 2000), facendo crescere il dibattitosulle assunzioni utilizzate nelle raccomandazioniICRP. D’altra parte, su questo terrenooccorre procedere con molta cautela, inquanto cambiamenti di orientamento possonoavere significative conseguenze sociali edeconomiche.Oggi la comunità scientifica riconosceampiamente che l’estrapolazione alle bassedosi, per essere realistica, richiede una conoscenzadettagliata dei meccanismi attraversoi quali le radiazioni ionizzanti induconotumori e malattie genetiche (UNSCEAR 2000).Figura 2 - Modello di carcinogenesi a due stadicon espansione clonale (Molgavkar and Venzon1979. Le assunzioni sono: a) il tumore è causatodall’accumulo di specifiche mutazioni in una cellulastaminale, indotte sia spontaneamente che aseguito di agenti esterni (radiazioni ionizzanti);b) le cellule parzialmente trasformate si moltiplicanoattraverso l’espansione clonale (promozione);c) la promozione può avvenire spontaneamentee/o in risposta a promotori endogeni o esogeni(radiazioni ionizzanti)IL RUOLO DELLA RADIOBIOLOGIANELLA RADIOPROTEZIONEIl quadro attualeGià una decina d’anni fa l’UNSCEAR sottolineavache la maggior fonte d’informazionesugli effetti biologici delle radiazioni ionizzantisull’uomo provengono dall’epidemiologiadelle popolazioni, ma che molte informazionisui meccanismi di danno e sulla relazionedose-risposta possono essere dedotteda ricerche radiobiologiche su cellule isolatecoltivate in vitro e su animali. In effetti, leconoscenze radiobiologiche ed i modelli deimeccanismi d’azione delle radiazioni si sonorivelate essenziali per guidare la suddettaestrapolazione.Un esempio estremamente attuale di questaintegrazione è l’approccio di valutazionedel rischio cancerogeno attraverso modelli dicancerogenesi basati sulla biologia (“biologicallybased models”), tra i quali è particolarmentequotato il modello a due stadi conespansione clonale (Moolgavkar and Venzon1976) illustrato in figura 2. Il confronto dideterminati dati epidemiologici con le predizionidi tali modelli è correntemente usatoper determinare i parametri generali deimodelli stessi.Un altro aspetto importante in cui laradiobiologia ha dato o darà importanti con-302 Fisica in Medicina - 4/2004

tributi è la valutazione dei fattori di qualità edei fattori di peso delle radiazioni densamenteionizzanti. E’ inoltre verosimile che infuturo si potranno migliorare gli standard diradioprotezione attraverso la valutazioneindividuale del rischio, se saranno messi apunto metodi attendibili per la determinazionedella radiosensibilità individuale. In questolavoro sarà rivolta particolare attenzioneal problema dell’estrapolazione alle bassedosi in quanto coinvolge molti degli aspettifondamentali della risposta biologica alleradiazioni ionizzanti.Il modello LNT ha sinora trovato giustificazioneradiobiologica nell’osservazione sperimentaledi risposte con componenti lineariper vari “endpoints” biologici e nella considerazioneche anche piccole quantità d’energiarilasciate in una cellula potrebbero dar luogoad effetti cellulari osservabili.L’idea che l’insorgenza di tumori sia unprocesso stocastico, con probabilità d’incidenzaproporzionale alla dose risale al 1924(Crowther 1924). Successive considerazioni esviluppi di modelli meccanicistici facenti usodel tradizionale concetto della teoria dell’urtoe del bersaglio (Lea 1946) e delle conoscenzesui sistemi riparativi cellulari hannosupportato tale idea, specificandola con laseguente sequenza: anche una singola particellaionizzante è in grado di causare dannial DNA cellulare; alcuni di questi possonoessere riparati in modo sbagliato dandoluogo a mutazioni; alcune di queste possonoindurre, con probabilità piccola ma finita, latrasformazione neoplastica della cellula equindi l’insorgenza di un tumore nell’organismo(figura 3).La conclusione generale (NCRP 1980)dedotta dagli studi radiobiologici è che larelazione dose-risposta sia, per dosi e ratei didosi elevati e per radiazioni di basso LET, ditipo lineare-quadratico nella maggior partedei sistemi biologici:E = αD + βD 2 , essendo E l’effetto (rispostabiologica) e D la dose.Ad alte dosi l’effetto (ad es. la frequenzadi tumori radioindotti in animali da esperimento)tende a curvare verso il basso per ladiminuzione delle cellule “a rischio” a seguitodella morte cellulare, cosicché la risposta,corretta per questo effetto, può esseredescritta dalla relazione:E = (αD + βD 2 )•exp(-(α k D + β k D 2 )dove il pedice k si riferisce al “cell killing”.Alle basse dosi prevale il termine lineare ela risposta è ben approssimata da:E = α L D con α L = αPoiché il coefficiente α L non può esserericavato direttamente dai dati epidemiologici,esso è desunto dalla pendenza α H ottenutadall’estrapolazione lineare dei dati epidemiologici,alla quale è applicato un fattorecorrettivo (figura 4).Questo fattore, chiamato “Dose and DoseRate Effectiveness Factor” (DDREF) dall’ICRP,è stato valutato dal confronto dei risultati suFigura 3 - Rappresentazione schematica delleconseguenze del danno al DNA indottoda radiazioni ionizzanti dopo l’interventodei sitemi riparativi cellulariFigura 4 - Andamento schematico dell’incidenzadi tumori con la dose. Il DDREF è definito come ilrapporto α H /α L4/2004 - Fisica in Medicina303

sistemi sperimentali ottenuti ad alti e a bassivalori di dose e rateo di dose. Si è giunti cosìall’applicazione del fattore 2 per il qualeviene diviso il fattore di rischio ricavato daidati epidemiologici, sebbene i dati sperimentalimostrino una notevole dispersione nell’intervallo1-10 (ICRP 1991).4.2 Le nuove evidenzeNegli ultimi tempi l’impostazione descrittaè stata sempre più frequentemente messain discussione. In effetti, le recenti ricercheradiobiologiche hanno evidenziato la complessitàdella risposta cellulare sotto variaspetti. Ha ripreso così vigore un dibattitoche si era già basato sulla constatazione chele cellule possiedono meccanismi di protezionedai danni (apoptosi, sistemi riparativi,etc.) prodotti da agenti esterni o dal loro stessometabolismo, meccanismi che potrebberoproteggerle completamente dalle basse dosidi radiazione.Studi a livello molecolare avevano suggeritogià da vari anni che l’effetto biologicofosse legato non al numero di DSB indotte,come assunto dalla teoria dell’urto, ma aquello residuo dopo riparazione (Blöcher andPohlit 1982). Ricerche successive hanno indicatoche l’efficacia biologica di una radiazioneè legata al raggruppamento (“clustering”)degli eventi di deposizione energetica(Goodhead 1994). L’attuale ipotesi di lavoro èche la correlazione spaziale dei siti di ionizzazioneinfluisca sulla distribuzione dellelesioni indotte sul DNA, in particolare delledoppie rotture (DSB), che a sua volta influiscesulla riparabilità del danno e quindi sulle sueconseguenze biologiche. In questo modo èspiegata la maggiore efficacia biologica,rispetto alle radiazioni sparsamente ionizzanti,delle radiazioni densamente ionizzanti(di alto LET). In effetti, si è osservato sperimentalmenteche le particelle cariche inducono,rispetto ai raggi X o γ, un maggior numerodi piccoli frammenti e conseguentementeuna maggiore correlazione spaziale delle DSBsulle piccole distanze (Löbrich et al 1996,Newman et al 1997, Belli et al 2002).Nuove valutazioni sono poi state effettuatea sostegno della “vecchia” argomentazionesul ruolo dei meccanismi di protezione. Adesempio, è stato valutato che i danni al DNAcellulare prodotti da meccanismi endogeni eda altri agenti non radiogeni superano largamentequelli indotti da basse dosi di radiazionie che il numero di doppie rotture nelDNA indotto nel corso di un anno dalla dosedi 1 mGy è minore per un fattore 10 3 di quelloendogeno (Pollycove and Feinendegen2003).A prescindere da queste considerazioni,sono stati evidenziati fenomeni quali la rispostaadattativa, l’instabilità genomica, l’ipersensibilitàa basse dosi, l’effetto bystander,che possono dar luogo a componenti nonlineari con effetti diversi e forse opposti nellarisposta cellulare, facendo nascere dunquenotevoli incertezze sulle modalità di estrapolazione.Alcuni di questi fenomeni (come larisposta adattativa) erano già noti da tempo,ma solo recentemente si inizia ad inserirli inun quadro di più ampio significato.4.2.1. L’ipersensibilità alle basse dosiL’ipersensibilità alle basse dosi, osservatasu colture di V79 irradiate con raggi X nel1993 (Marples and Joiner,1993) è stata recentementeevidenziata utilizzando protoni prodottida un microbeam (Schettino et al 2001)e varie particelle cariche (Tsoulou et al2002). Nelle curve di sopravvivenza cellulare,che in passato erano apparse decrescenti inmaniera monotona nel range sperimentale(in genere da zero ad alcuni Gy), sono stateevidenziate deviazioni dall’andamento attesonell’intervallo 0.2-1 Gy, nel senso di una inizialeminore frazione di cellule sopravviventitra 0.2 e 0.5 Gy, seguita da un recupero diresistenza nell’intervallo 0.5-1 Gy . Le deviazionisi possono ben apprezzare nelle colturedi cellule di hamster cinese irradiate conparticelle densamente ionizzanti, in quantoci si attende da tali sistemi una curva disopravvivenza decrescente con la dose inmodo puramente esponenziale.4.2.2 L’instabilità genomicaCon il termine di instabilità genomica siintende il fenomeno per il quale nella progeniedi una cellula irradiata si manifestanonuove mutazioni o aberrazioni cromosomicheo altri danni genomici per molte generazioni.Dopo la risposta immediata osservabi-304 Fisica in Medicina - 4/2004

le nelle cellule esposte o dopo la loro primadivisione, le cellule figlie possono apparirenormali e solo dopo alcune divisioni si osserval’insorgere di danni genomici che persistononella progenie, dando luogo a subpopolazionidi cellule eterogenee e citogeneticamentediverse. Un esempio è presentato infigura 5, dove durante l’espansione clonale diuna singola cellula irradiata la ricombinazionedei cromosomi genera subpopolazioni cellularidifferenti l’una dall’altra.Figura 5 - Illustrazione schematica dell’instabilitàgenomica. Le cellule sono irradiate ed una cellulasopravvivente viene propagata (espansione clonale).Nel corso dell’espansione si verificano riarrangiamenticromosomici nella progenie in modo taleche in essa appaiono subpopolazioni di cellule citogeneticamentediverse (colorate in modo diversonella figura) anche se appartenenti allo stessocloneSecondo la radiobiologia convenzionale,invece, ci si doveva aspettare che alla primadivisione l’eventuale danno alla cellula irradiata,se non avesse causato perdita dellacapacità riproduttiva, sarebbe stato trasmessoa tutta la sua progenie che doveva quindipresentare lo stesso cariotipo. Nell’ultimadecina d’anni si sono accumulate diverse evidenzedi questo fenomeno (v. per una rassegnaHouang et al 2003) che smentisce unprincipio della radiobiologia che sembravaormai certo.4.2.3 La risposta adattativaLa “risposta adattativa” è il fenomeno incui un organismo esposto ad una bassa dose(“priming dose” o dose di condizionamento)di un agente dannoso, come le radiazioniionizzanti, diviene meno sensibile ad unasuccessiva esposizione ad alta dose dellostesso agente (“challenging dose”). La primaevidenza di risposta adattativa a radiazioniionizzanti fu riportata nel 1984 (Olivieri et al1984) usando una piccola “priming dose”acuta. L’esperimento mostrò che linfocitiumani in coltura, trattati con timidina tritiata,erano meno suscettibili a danni citogeneticiprodotti da dosi più elevate di raggi X.Successivamente furono osservate risposteadattative in cellule sia in vitro che invivo, studiando vari end-point cellulari, qualil’inattivazione cellulare, l’induzione di mutazioni,le aberrazioni cromosomiche, l’induzionedi micronuclei. La rilevanza di talefenomeno ha indotto l’UNSCEAR a dedicarviun intero capitolo nel Rapporto del 1994(UNSCEAR 1994).In genere le dosi richieste per la manifestazionedelle risposte adattative sono dell’ordinedi 0.005-0.2 Gy per radiazioni dibasso LET. Gli esperimenti in vitro hannomostrato che la risposta adattativa è un fenomenotransiente, che è massimo dopo uncerto tempo dall’esposizione di condizionamentoperdurando per circa tre cicli cellulari.Sono state inoltre riportate evidenze dirisposte adattative in animali da esperimentodopo esposizioni a “priming dose” da alcunimGy ad alcuni Gy.Sono state anche riportate manifestazionidi risposte adattative nei linfociti di gruppi dipersone esposte a basso rateo di dose soprail fondo naturale (v. per una rassegna Rigau1999 e articoli correlati nello stesso numerodella rivista). Osservazioni di questo generesono, in parte, collegabili al concetto di“ormesi”, cioè all’effetto di stimolazione(inteso come benefico) prodotto da bassedosi di una sostanza o di un agente che adalte dosi potrebbe risultare dannoso.Tuttavia, le evidenze relative a queste situazioninon sono state ritenute conclusivedall’UNSCEAR.Ai fini della radioprotezione è rilevantechiedersi se anche le esposizioni croniche abasso rateo di dose inducono una rispostaadattativa, in relazione ad un eventuale ruolodel fondo naturale di radiazioni ionizzanti,ma allo stato attuale non vi sono molte indicazionisu tale punto. Alcune indagini sonostate recentemente effettuate attraverso ilconfronto di popolazioni di cellule coltivate4/2004 - Fisica in Medicina305

in vitro in presenza di fondo “normale” conquelle coltivate in ambienti a basso fondo diradiazioni, utilizzando il tunnel dei LaboratoriNazionali del Gran Sasso dell’INFN. Irisultati ottenuti sono consistenti con la possibilitàche nelle cellule mantenute a bassofondo vi sia un aumento della suscettibilitàall’induzione di mutazioni da dosi acute diraggi γ (Satta et al 2002).Molto interesse sta sollevando la caratterizzazionedei processi molecolari e cellulariche sono alla base della risposta adattativa.Allo stato attuale appare che essi potrebberoessere molteplici, e collegabili ai meccanismigenerali della cellula che la proteggono dagli“insulti” esterni.Ci si è chiesto se l’ipersensibilità allebasse dosi e la risposta adattativa possanoavere in comune gli stessi meccanismi.L’ipersensibilità alle basse dosi è, infatti,seguita da un aumento di resistenza, chepotrebbe essere indotto da un fenomenoadattativo. Sebbene siano state evidenziatealcune similitudini, la diversa cinetica deidue fenomeni mostra che essi sono legati ameccanismi, almeno in parte, diversi (Joineret al 2001).4.2.4 L’effetto “bystander”Sino a una decina d’anni fa era generalmenteaccettato che il nucleo cellulare, ed ilDNA in modo specifico, fosse il principale, senon l’unico, bersaglio della radiazione nellecellule eucariote. Si riteneva cioè che gli effettibiologici importanti fossero una direttaconseguenza del danno nel DNA non riparatoo riparato non correttamente.Nell’ultimo decennio è stata evidenziatal’induzione di danni in cellule non direttamentecolpite dalla radiazione, effetto comunementenoto come “bystander effect” (v. lerassegne di Mothersill and Seymur 2001, eBallarini et al 2002). Esso è stato inizialmentedescritto nel 1992 (Nagasawa and Little1992) in cellule di criceto coltivate in vitro eirradiate con particelle alfa, nelle quali siosservavano frequenze di aberrazioni cromosomichesuperiori al numero di cellule realmenteattraversate dalle particelle.In seguito lo studio di questi fenomeni siè fortemente giovato dello sviluppo di“microbeam” di raggi X e di particelle cariche,capaci di colpire selettivamente singole celluleo addirittura parti specifiche della cellula(in quest’ultimo caso si sono osservate alterazionigenetiche nella cellula esposta anchequando le particelle cariche attraversavanosolo il citoplasma). Questi fenomeni implicanoche il bersaglio per l’effetto biologico èmaggiore del nucleo cellulare.I numerosi esperimenti effettuati su questoeffetto ricadono sostanzialmente in duecategorie. La prima riguarda gli esperimentiche dimostrano che vi è un effetto biologicoin cellule non irradiate a seguito del loro trasferimentonel terreno in cui erano statemantenute le cellule irradiate (si noti che l’effettonon si verifica con il trasferimento delterreno irradiato in assenza di cellule) (v. ades. Mothersill and Seymur 2001). La secondacategoria riguarda gli esperimenti che rivelanoun effetto in cellule non irradiate che sonovicine a cellule irradiate selettivamente, grazieall’impiego dei “microbeam” di particellecariche (v. ad es Prise et al 2000), com’è illustratoin figura 6.Figura 6 - Illustrazione schematica dell’effettobystander. Una particella attraversa il nucleo dellacellula A causando un danno in essa. Anche le cellulevicine B ricevono un danno, sebbene non abbianoricevuto alcuna doseNumerose ricerche si sono concentratesull’individuazione dei mediatori di taleeffetto. Le informazioni sinora raccolte indicanoche nella prima categoria di esperimentiè coinvolto il rilascio nel terreno di “fattori”ancora non ben identificati che inducononelle cellule riceventi un aumento dei radicalireattivi dell’ossigeno (ROS, reactive oxygen306 Fisica in Medicina - 4/2004

species). Per gli esperimenti della secondacategoria appare fondamentale il ruolo dellacomunicazione intercellulare attraverso le“gap junctions” (Azzam 2001, Hall 2003),sebbene non sia stata ancora identificata lanatura dei fattori scambiati.Questi esperimenti hanno mostrato chel’effetto “bystander” può riguardare unagrande varietà di end-point cellulari: l’induzionedi micronuclei, la morte cellulare, l’induzionedi mutazioni, la trasformazione neoplastica.Vari studi mostrano che l’effetto bystanderha in genere una saturazione (figura 7,curva punteggiata), suggerendo la possibilitàdi un suo ruolo significativo alle basse dosi.Nella prima osservazione di Nagasawa eLittle (Nagasawa and Little 1992) l’effettosaturava a 0.31 Gy.A giudicare da questi esperimenti, sipotrebbe concludere che l’estrapolazione deirischi dalle alte alle basse dosi (dove vi è inmedia meno di una particella per cellula)potrebbe sottostimare il rischio alle bassedosi (Hall 2003), come è illustrato nella figura7 (curva tratteggiata).Figura 7 - La relazione dose-effetto in presenza dell’effettobystander. Quest’ultimo è rappresentatodalla curva punteggiata, mentre l’effetto diretto èrappresentato dalla linea continua. L’effetto totaleè dato dalla curva tratteggiata nel caso di azione dipotenziamento, o dalla curva a tratto e punto nelcaso di azione protettivaTuttavia si deve pensare che, essendo l’effettobystander tipico dei sistemi multicellulari,è importante studiarlo in sistemi chemantengono le importanti caratteristichedella struttura 3D e della corrispondenteinterazione intercellulare dei tessuti in vivo.In essi l’effetto bystander potrebbe presentareeffetti di protezione. Un’interessante ipotesiin tal senso è stata recentemente avanzata(Belyakov et al 2002), basata su dati sperimentaliutilizzando un tessuto differenziativoottenuto da espianto, nel quale le cellulepotenzialmente danneggiate apparivano soggettead isolamento attraverso un differenziamentoprematuro. Secondo questa ipotesi,condivisa da altri scienziati, l’effetto bystandersarebbe un meccanismo per rimuovere lecellule potenzialmente danneggiate attraversomeccanismi quali l’apoptosi o il differenziamento,tendendo così ad assicurare l’integritàdel tessuto (omeostasi). In questa ipotesila curva dell’effetto totale nella figura 7sarebbe al di sotto di quella dell’effetto diretto(curva a tratto e punto).4.2.5 Le prospettiveLe recenti acquisizioni radiobiologicheconfermano l’idea generale che le modificazionidel genoma costituiscono effetti rilevantidelle radiazioni ionizzanti, ma indicanol’importanza, oltre al “classico” bersagliocostituito dalla molecola del DNA, anche dialtri bersagli “complementari” (v. per unarassegna Belli et al 2002), legati ai meccanismidi difesa cellulare, quali i sistemi riparativie i punti d’arresto del ciclo cellulare (“cellcycle checkpoints”). Essi sono attivati daldanno al DNA (in particolare dalle DSB) e cooperanostrettamente allo scopo di mantenerel’integrità genomica delle cellule.In questo quadro in cui compaiono nuovifenomeni radiobiologici o in cui fenomeni giànoti assumono una nuova luce, la comunicazionecellula-cellula appare come un meccanismocomune per la corretta interpretazionedi alcuni di essi, quali l’effetto bystander ela risposta adattativa, in relazione alla cancerogenesida radiazione (Trosko 1998). Lacomunicazione intercellulare appare produrreeffetti senza che sia coinvolto direttamenteil DNA, cosicché nuovi meccanismi (detti4/2004 - Fisica in Medicina307

perciò “epigenetici”) delle radiazioni ionizzantidevono essere considerati.La strada che appare tracciata per il prossimofuturo sembra quella che ci farà transitareda una “vecchia” radiobiologia, basatasui concetti della teoria del bersaglio, dellarisposta delle singole cellule, dell’induzionedi mutazioni, ad una “nuova” radiobiologia,basata sui cosiddetti “non-targeted effects”,sulla risposta tissutale, sull’induzione genica(figura 8). Sarà questo uno dei principaliapprocci all’ambizioso obiettivo, condivisosia dall’UE che dagli USA, di risolvere le incertezzesul rischio associato alle esposizioni adosi basse e protratte, come quelli che s’incontranotipicamente negli ambienti di vita edi lavoro.Figura 8 - Alcuni importanti fenomeni studiatirecentemente, quali l’instabilità genomica, l’effettobystander e la risposta adattativa hanno probabilmentealcuni meccanismi in comune. Essi hannofortemente contribuito all’abbandono di paradigmiradiobiologici ampiamente accettati in passato5. CONCLUSIONINuove acquisizioni radiobiologiche, supportatedallo sviluppo delle conoscenze dellabiologia molecolare e cellulare e della geneticamolecolare hanno allargato notevolmentel’orizzonte ed hanno gettato le basi per nuoviapprocci, nei quali non sono più presentialcuni tradizionali paradigmi che avevanoaiutato a formare il quadro dell’azione biologicadelle radiazioni ionizzanti.Il quadro che emerge dalle attuali conoscenzeradiobiologiche indica che la rispostadelle cellule e dei tessuti è più complessa diquanto si pensasse. È verosimile che, seppuregli stessi meccanismi radiobiologici intervengonosia agli alti che ai bassi livelli didose, certi meccanismi sono particolarmenteevidenti alle basse dosi. I recenti progressidella radiobiologia hanno gettato nuova lucesu questi meccanismi, ma le ricadute immediatesulla radioprotezione sono lente e, allostato attuale, difficilmente quantificabili.Essi ci insegnano tuttavia che l’ipotesiLNT va posta nella giusta prospettiva. Già datempo essa non era più considerata undogma. Ad essa si attribuisce sovente il meritodi essere uno strumento pragmatico nellagestione della radioprotezione, ed al tempostesso di fornire valutazioni cautelative sulrischio da radiazioni. Si deve ora ritenere chequest’ultimo merito non sia più certo, cosicchéessa va considerata, appunto, un’ipotesinon privilegiata rispetto ad altre, nel sensoche non appare possedere particolari giustificazionisul piano scientifico. Del resto, unrapporto NCRP di pochi anni fa, concludevache “…the possibility of a linear non thresholddose-response relationship at low radiationdose cannot be excluded” (NCRP 2001), rovesciandola posizione di preminenza che l’ipotesiLNT aveva avuto.La tendenza in atto per l’abbandono dell’usodella dose collettiva riflette certamentealcune esigenze reali e forse anche alcuniinteressi ad allentare i vincoli imposti dall’attualesistema di radioprotezione. Si potrebbepensare che questo abbandono possa altempo stesso risolvere alla radice il problemadell’estrapolazione alle basse dosi. Non ècosì perché rimarrebbero in ogni caso i problemidell’interpretazione e della gestionedelle dosi occupazionali, mediche ed ambientali.Questi problemi, assieme a quelli legatialla determinazione dei fattori di peso dellaradiazione (si pensi alle esposizioni al radone allo sviluppo delle missioni spaziali) e aquelli legati alla determinazione della radiosensibilitàindividuale (si pensi alle esposizionimediche e agli aspetti etici) fanno comprenderel’enorme importanza, per la radioprotezione,della formidabile sfida allanostra conoscenza che è ancora in atto per la308 Fisica in Medicina - 4/2004

piena comprensione dell’azione delle radiazioniionizzanti sugli organismi viventi.It is a capital mistake to theorize before one hasdata. Insensibly one begins to twist facts to suittheories, instead of theories to suit facts.(A Scandal in Bohemia, Arthur Conan Doyle)BIBLIOGRAFIA- Azzam, E.I., de Toledo, S.M. and Little, J.B.Direct evidence for the participation of gapjunction-mediated intercellular communicationin the transmission of damage signalsfrom alpha -particle irradiated to nonirradiatedcells. Proc Natl Acad Sci USA, 98, 473-8,2001- Ballarini F., Biaggi M., Ottolenghi A., Sapora O.Cellular communication and bystandereffects: a critical review for modelling lowdoseradiation action. Mutat Res, 501, 1-12,2002- Bavestock K Radiation-induced genomicinstability: a paradigm-breaking phenomenonand its relevance to environmentally inducedcancer. Mutat Res, 454: 89-109, 2000- Belli M., Cherubini R., Dalla Vecchia M., DiniV., Esposito G., Moschini G., Sapora O.,Simone G., Tabocchini M.A. DNA fragmentationin V79 cells irradiated with light ions asmeasured by PFGE. I. Experimental results Int.J. Radiat. Biol., 78, 475-482, 2002- Belli M., Sapora O., Tabocchini M.A.; Moleculartargets in cellular response to ionizing radiationand implications in space radiation protection.J.Radiat.Res., 43:S-13-S-19, 2002- Belyakov OV, Folkard M, Mothersill C, PriseKM and Michael BD. Non-targeted effects ofradiation: applications for radiation protectionand contribution to LNT discussion. InProceedings of the European IRPA Congress2002 “Towards harmonisation of radiationprotection in Europe,” Florence, Italy, 8-11October 2002.- Blöcher D. and Pohlit W. DNA double strandbreaks in Ehrlich ascites tumour cells at lowdoses of X-rays. II. Can cell death be attributedto double strand breaks. Int. J. Radiat.Biol., 42, 329-338, 1982.- Crowther J. Some considerations relative tothe action of x-rays on tissue cells. Proc. Roy.Soc. London B. Biol. Sci., 96, 207-211, 1924- Goodhead, D.T. Initial events in the cellulareffects of ionizing radiations: clustereddamage in DNA. Int. J. Radiat. Biol. 63, 7-17,1994- Hall, E.J. The bystander effect, Health Phys.,85, 31-35, 2003- Heidenreich W.F, Paretzke H.G. and Jacob P.No evidence for increased tumor rates below200 mSv in Atomic Bomb Survivors Data.Radiat. Environ. Bioph. , 36, 205-207, 1997.- Houang L., Snyder A.R., Morgan W.F.Radiation induced genomic instability and itsimplications for radiation carcinogenesis.Oncogene, 22, 5848-5854, 2003- ICRP (International Commission onRadiological Protection). Recommendationsof the International Commission onRadiological Protection. ICRP Publication 1,Pergamon Press, Oxford ,1959- ICRP. Publication 26, Recommendations ofthe International Commission on RadiologicalProtection, Annals of the ICRP vol.1,Pergamon Press, Oxford, 1977.- ICRP. Publication 60, 1990 Recommendationsof the International Commission onRadiological Protection, Annals of the ICRP,vol.21, Pergamon Press, Oxford, 1991.- ICRP (International Commission onRadiological Protection). A report on progresstowards new recommendations: A communicationfrom the International Commission onRadiological Protection. J. Radiol. Prot. 21,113-123, 2001.- Joiner MC, Marples B, Lambin P, Short SC,Turesson I. Low-dose hypersensitivity: currentstatus and possible mechanisms. Int JRadiat Oncol Biol Phys, 49: 379-389, 2001- Kellerer A.M. and Nekolla E.A. The LNT-controversyand the concept of “controllabledose”. Health Physics. 79, 412-418, 2000- Lea, D.E. Actions of Radiation on Living Cells.University Press, Cambridge, 1946.- Löbrich, M., Cooper, P.K. and Rydberg. Nonrandomdistribution of DNA double-strandbreaks induced by particle irradiation. . Int. J.4/2004 - Fisica in Medicina309

Radiat. Biol., 70, 493-503, 1996- Marples B. and Joiner M.C., The resposnse ofChinese hamster V79 cells to low radiationdoses: Evidence of enhanced sensitivity ofthe whole cell population. Radiat.Res., 133,41-51, 1993- Moolgavkar, S.H. and Venzon, D.J. Two-eventmodels for carcinogenesis: Incidence curvesfor childhood and adult tumors.Mathematical Biosciences, 47, 55-77, 1979.- Mothersill C., Seymur C. Radiation-inducedbystander effects: past history and futuredirections. Radiat Res, 155, 759-767, 2001- Nagasawa H. and Little J.B. Induction of sisterchromatid exchanges by extremely low dosesof alpha-particles. Cancer Res., 52, 6394,1992.- Newman, H.C., Prise, K.M., Folkard, M. andMichael, B.D. DNA double-strand break distributionsin X-ray and g-particle irradiated V79cells: evidence for non-random breakage. Int.J. Radiat. Biol. 71, 347-363, 1997.- NCRP. Influence of dose and its distributionin time on dose-response rlationships forlow-LET radiations. NCRP Report No.64,National Council on Radiation Protection ndMeasurements, Bethesda, Maryland, 1980.- NCRP. Evaluation of the linear-nonthresholddose-response model for ionizing radiaton..NCRP Report No.136, National Council onRadiation Protection nd Measurements,Bethesda, Maryland, 2001.- Olivieri G., Bodycote J., Wolff S. Adaptiveresponse of human lymphocyte to low concentrationsof radioactive thymidine. Science,223, 594-597, 1984- Pollycove M. and Feinendegen L.E., Radiationinduced versus endogenous DNA damage:possible effect of inducible protective responsesin mitigating endogenous damage. BELLENewsletter 11, 2-21, 2003- Prise K.M., Belyakov O.V., Malcolmson A.M.,Ozols A., Folkard M., Michael B.D.Understanding Bystander responses in cellularsystems: studies using a charged-particlemicrobeam. Radiat. Res., 153, 233-234, 2000- Rigau O., The adaptive response to ionizingradiation: low dose effects unpredictablefrom high dose experiments, BELLENewsletter, 7, 1999.- Sankaranarayanan K. Estimation of geneticrisks of esposure to ionizing radiation: statusin the year 2000. Radiat Biol Radioecol, 40:621-626, 2000- Satta, L. Antonelli, F., Belli, M., Sapora, O.,Simone, G., Sorrentino, E., Tabocchini, M.A.,Amicarelli, F., Ara, C., Cerù, M.P., Colafarina,S., Conti Devirgis, L., De Marco, A., Balata, M.,Falgiani, A., Nisi, S., Radiat. Environ. Biophys.,41, 217, 224, 2002.- Schettino G, Folkard M, Prise KM, Vojnovic B,Bowey AG, Michael BD. Low-dose hypersensitivityin Chinese hamster V79 cells targetedwith counted protons using a charged-particlemicrobeam. Radiat. Res., 156, 526–534,2001- Thompson D.E., Mabuchi K.,Ron E. et al.Cancer incidence in atomic bomb survivors.Part.II: solid tumors, 1958-1987. Radiat.Res.137, S17-S67, 1994- Trosko J., Ruch R. Cell-cell communication incarcinogenesis. Frontiers Biosci., 3, d208-36,1998- Tsoulou E., Baggio L., Cherubini R., Kalfas A.Radiosensitivity of V79 Cells after AlphaParticle Radiation at Low Doses.Rad.Prot.Dos., 99, 237-240, 2002.- UNSCEAR, United Nations ScientificCommittee on the Effects of AtomicRadiation. Sources and Effects of IonizingRadiation, Annex B: Adaptive responses toradiation in cells and organisms. UnitedNations, New York, 1994- UNSCEAR, United Nations ScientificCommittee on the Effects of AtomicRadiation. Sources and effects of ionizingradiation. Volume II: Effects. United NationsReport to the General Assembly, with ScientificAnnexes. United Nations, New York, 2000.310 Fisica in Medicina - 4/2004

Diffusion Weighted Imaging e Diffusion Tensor Imagingmediante Risonanza Magnetica(a)Marco Giannelli (a) , Mirco Cosottini (b) , Claudio Traino (a) , Mauro Lazzeri (c)Sezione di Fisica Medica, U.O. Fisica Sanitaria - Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana(c)(b)Dipartimento di Neuroscienze - Università degli Studi di PisaU.O. Fisica Sanitaria - Azienda Ospedaliera Universitaria PisanaLa diffusione rappresenta il moto caotico edisordinato delle molecole di un mezzodovuto all’agitazione termica 1 . I tessuti biologicipossono svolgere le loro funzioni vitaliall’interno di un ristretto intervallo di temperaturacompreso fra 273 °K e 315 °K. In talicondizioni la maggior parte degli elementibiologici si presenta allo stato liquido o insoluzione acquosa. L’acqua rappresenta, inoltre,il 65%-90% in volume dei tessuti biologici,funge da mezzo di trasporto dei compostibiochimici ed è elemento fondamentale dimolte reazioni chimiche. I tessuti biologici, alivello microscopico, presentano una strutturaeterogenea e sono suddivisi in molteplicicompartimenti e strutture. Le membrane cellularied i vari organi intracellulari modificanoe ostacolano la libera diffusione dellemolecole di acqua. Misurazioni di mobilitàdelle molecole di acqua possono fornire,quindi, rilevanti informazioni sulla strutturadei tessuti e sulla presenza di eventuali alterazionipatologiche. Attualmente l’unica tecnicanon invasiva per studi in vivo di diffusioneprotonica è rappresentata dallaRisonanza Magnetica 2 (RM).L’imaging mediante Risonanza Magnetica(MRI) è una metodica di indagine multiparametrica.In MRI, come in tutte le tecniche diindagine NMR (Nuclear Magnetic Resonance),si perturba il sistema di interesse rispettoalla condizione di equilibrio e si misura ilsegnale emesso durante la fase di rilassamento3 . Tale segnale, denominato FID (FreeInduction Decay), è funzione di più parametricome la densità protonica (ρ) e i tempi dirilassamento (T 1 , T 2 , T * 2 ). L’immagine che siottiene è espressione di tali parametri. Lesequenze MRI consentono di pesare maggiormentele immagini acquisite in funzione diuno o più parametri funzionali 4 . Ciò permettedi evidenziare le singole strutture anatomichecon un’ampia gamma di contrasto erende l’MRI un mezzo insostituibile per l’indaginedei tessuti.Fig.1: Sequenza SE-EPI (Echo Planar Imaging) pesatain diffusione con gradiente bipolare di Stejskal-Tanner. G rappresenta l’ampiezza del gradiente, δla durata temporale di ciascuno dei due impulsi digradiente e ∆ l’intervallo fra i due impulsi del gradientebipolare.Diffusion Weighted ImagingIl principio su cui si basano le tecniche diimaging mediante RM per studi di diffusioneè l’effetto IVIM 5 (Intra Voxel IncoherentMotion) connesso al moto incoerente e casualedelle molecole (moto Browniano).Immagini pesate in diffusione (DWI) possonoessere ottenute inserendo in opportunesequenze di acquisizione 6 (EPI) un gradientebipolare di Stejskal-Tanner 7 prima della registrazionedell’eco di segnale (Fig.1). Il primoimpulso del gradiente bipolare sfasa i singoli312 Fisica in Medicina - 4/2004

momenti magnetici elementari mentre ilsecondo impulso tende a rifasarli. Se il gradientebipolare di diffusione di ampiezza G èapplicato lungo la direzione z lo sfasamentonetto (φ) di un singolo momento magneticoelementare risulta:(1)dove γ è il rapporto giromagnetico dell’atomodi idrogeno (42.58 MHz/T), d la durata temporaledi ciascuno dei due impulsi del gradientebipolare, z 1 e z 2 la posizione di unamolecola di acqua durante l’applicazionerispettivamente del primo e del secondoimpulso del gradiente bipolare. Sommando icontributi di tutte le molecole all’interno delvoxel di interesse si ha:(2)dove S e S 0 corrispondono rispettivamente alsegnale rilevato in presenza ed in assenza delgradiente bipolare. L’effetto netto che si registraè un’attenuazione di segnale nelle regionia maggiore diffusione molecolare lungo ladirezione del gradiente bipolare applicato. Ilmoto Browniano delle molecole comporta,infatti, uno sfasamento incoerente di ognisingolo momento magnetico elementare.Per una descrizione completa e quantitativadei processi diffusivi e dei relativi effettiin MRI (Magnetic Resonance Imaging) ènecessario considerare l’equazione di Blochper mezzi diffusivi 8 :dove M 0 è la magnetizzazione in assenza diprocessi diffusivi e k(t) corrisponde a:(5)dove tutti i gradienti (G) di imaging e di diffusioneapplicati dopo un eventuale impulsoRF a 180° si intendono invertiti di segno.Relativamente a un mezzo isotropo la diffusioneè la stessa in tutte le direzioni ed il tensoredi diffusione è rappresentato da unamatrice diagonale con gli elementi sulla diagonalepari al coefficiente di diffusione (D).In questo caso particolare si ottiene che l’attenuazionedi segnale (S/S 0 ) di un’immaginepesata in diffusione risulta pari a:dove:(6)(7)con TE pari al tempo di eco della sequenza. Ilparametro b è denominato bvalue e nell’imagingdi diffusione mediante RM quantifica ilgrado di pesatura in diffusione di unasequenza di acquisizione (Fig.2).(3)dove M = (M x , M y, M z ) rappresenta la magnetizzazione,M e la magnetizzazione di equilibrio,B = (0, 0, B) il campo magnetico, T 1 e T 2i tempi di rilassamento longitudinale e trasversale,D il tensore simmetrico di diffusione.La soluzione generale di tale equazione èdata da:(4)Fig.2: Immagini pesate in diffusione (DWI) acquisitea differenti bvalue. (A) bvalue = 0 sec/mm 2 , (B) bvalue= 500 sec/mm 2 , (C) bvalue = 1000 sec/mm 2 , (D)bvalue = 1500 sec/mm 2 . In DWI le regioni caratterizzateda una maggiore diffusione (CSF) appaionoipointense (eq.6). All’aumentare del bvalue aumentala pesatura in diffusione e diminuisce il rapportosegnale/rumore delle immagini.4/2004 - Fisica in Medicina313

In una sequenza pesata in diffusione congradiente bipolare di Stejskal-Tanner in cui sipossa considerare δ

ne cellulari. Nella fase cronica il coefficientedi diffusione tende a risalire a livelli normaliper poi stabilizzarsi a valori prossimi a quellidell’acqua libera quando si forma laporoencefalia. In tale fase la lesione appareipointensa in DWI ed iperintensa in immaginiT 2 pesate. Data la diversa mobilità molecolarenella fase acuta e nella fase cronica leimmagini pesate in diffusione consentono didiscriminare lesioni recenti da lesioni datate(Fig.4).Quanto avviene nel caso dell’ischemiacerebrale evidenzia un aspetto generale inerentealle potenzialità dell’imaging di diffusionemediante RM rispetto alla TAC e allaRM convenzionale. Immagini pesate in diffusionesono in grado di rilevare alterazioniprecoci a carattere più prettamente funzionalequando ancora non sono presenti modificazionidi tipo strutturale secondarie alprocesso patologico. Nonostante una risoluzionespaziale dell’ordine del millimetro ilsegnale in DWI è connesso molto strettamenteagli effetti degli spostamenti microscopici,mediati a livello di singolo voxel, delle molecoledi acqua durante il loro moto diffusivo.Ciò rende ragione della sempre maggioreimportanza che l’imaging di diffusione starivestendo in relazione allo studio e alla diagnosiprecoce delle malattie degenerative delsistema nervoso centrale.Studi quantitativi di diffusione molecolarepossono essere effettuati, in prima approssimazione,elaborando voxel a voxel due DWIpesate in diffusione lungo la stessa direzionema acquisite a valori di bvalue differenti (b 1 ,b 2 ) per ricavare mappe del coefficiente di diffusioneapparente (ADC):(9)Fig.4: Immagini RM relative a lesioni ischemichemultiple. L’immagine RM T 2 pesata acquisita consequenza FLAIR (A) mostra multiple lesioni focaliiperintense di natura post-ischemica nella sostanzabianca periventricolare e delle corone radiate.Tale immagine convenzionale non rende possibileuna datazione delle varie lesioni. L’immagine pesatain diffusione (B) consente di discriminare tra levarie focalità quella di più recente insorgenza. Lelesioni croniche sono infatti iso-ipointense mentrel’unica lesione di recente comparsa a livello delterzo posteriore della corona radiata destra appareiperintensa per la riduzione del coefficiente didiffusione causata dalla comparsa dell’edema citotossico.dove S(b 1 ) e S(b 2 ) rappresentano i segnalidelle due immagini acquisite a bvalue differenti.Ciò che si misura non è un coefficientedi diffusione su scala locale ma un coefficientedi diffusione media all’interno di ognivoxel. Si sottolinea, inoltre, che tale coefficientedi diffusione misura esclusivamente ladiffusione lungo la direzione del gradiente didiffusione applicato che può non essere lastessa in tutte le direzioni come avviene nelcaso di mezzi anisotropi. Per questi motivinegli studi di diffusione mediante RM il coefficientedi diffusione dei tessuti biologiciviene denominato ADC (Apparent DiffusionCoefficient). Le mappe ADC, analogamente aquanto avviene per le altre misurazioni che sibasano sull’imaging di diffusione medianteRM, rappresentano una parametrizzazione alivello macroscopico dei processi diffusiviche avvengono a livello microscopico in analogiacon quanto effettuato dai metereologiper descrivere i processi atmosferici su unascala molto maggiore di quella relativa aiprocessi fisici locali 17 . I valori di ADC medidel parenchima cerebrale sono dell’ordine di1 x 10 -3 mm 2 /sec e sono inferiori a quelli dell’acqualibera alla temperatura corporea (3 x10 -3 mm 2 /sec). Ciò è dovuto alla presenzadelle strutture e delle membrane cellulari cheostacolano la libera diffusione nei tessutibiologici 18 (Fig.5). Misurazioni di ADC possonoessere utili in campo medico per seguire4/2004 - Fisica in Medicina315

nel tempo l’evoluzione di particolari patologieo correlare alterazioni del coefficiente didiffusione con la gravità del processo patologico.sei DWI pesate in diffusione lungo direzioninon coplanari. I sei elementi indipendenti deltensore di diffusione possono essere determinati,voxel a voxel, mediante regressionemultipla dei dati acquisiti 21 . Il tensore di diffusioneammette una conveniente ed intuitivarappresentazione geometrica consistentenell’ellissoide di rotazione (ER) associato altensore (Fig.6). La superficie dell’ER individuai punti in cui si ha la stessa probabilità di trovareuna molecola di acqua, inizialmenteposizionata al centro dell’ellissoide, dopo undeterminato tempo di diffusione. Nel caso didiffusione isotropa l’ellissoide coincide semplicementecon una sfera il cui raggio è proporzionalealla radice del coefficiente di diffusione.Se la diffusione è anisotropa l’ellissoiderisulta, invece, allungato nella direzionedi massima mobilità molecolare.Fig.5: Diffusione molecolare nei tessuti biologici.La libera diffusione delle molecole di acqua èimpedita (B,C) dalla presenza delle varie membranecellulari o ostacolata (A) a seguito del camminotortuoso che devono seguire le singole molecoledurante il loro moto diffusivo.Diffusion Tensor Imaging (DTI)Una descrizione quantitativa completa deiprocessi diffusivi, svincolata dai limiti didirezionalità delle mappe ADC, si basa necessariamentesulla conoscenza esatta del tensoredi diffusione (D). Risolvendo l’equazionedi Bloch per mezzi diffusivi (eq.3) in relazionea una generica DWI si ottiene 19 :(10)dove S(b) è il segnale dell’immagine pesata indiffusione, S 0 il segnale dell’immagine inassenza di pesatura in diffusione, D ij gli elementidel tensore di diffusione e b ij gli elementodella matrice b denominata b-matrix 20 :(11)con TE tempo di eco della sequenza RMimpiegata e k (t) definito come nell’equazione(5). Il metodo per ricavare il tensore di diffusionesi basa sull’acquisizione di un’immaginenon pesata in diffusione e di un minimo diFig.6: Ellissoide di rotazione (ER) associato al tensoredi diffusione. La superficie dell’ER individua ipunti in cui si ha la stessa probabilità di trovareuna molecola, inizialmente posizionata al centrodell’ellissoide, dopo un tempo t di diffusione. l i ee i sono rispettivamente gli autovalori e gli autovettoridel tensore di diffusione.Con il termine Diffusion Tensor Imaging 22(DTI) si indicano la misurazione del tensoredi diffusione mediante RM e la successivaanalisi e visualizzazione delle informazioniin esso contenute in termini di autovettori(e i ) e autovalori (l i ). Tali informazioni possonoessere visualizzate in 2D o 3D medianteopportune mappe o ricostruzioni tridimensionali.Tra le principali visualizzazioni 2Drientrano le mappe di Mean Diffusivity e le316 Fisica in Medicina - 4/2004

mappe di indici di diffusione anisotropa. Levisualizzazioni 3D riguardano invece essenzialmentegli studi di Fiber Tracking 23 .L’indice del tensore di diffusione che maggiormentesi presta dal punto di vista fisico aquantificare i processi di diffusione molecolare,senza i limiti di direzionalità dellemappe ADC, è la Mean Diffusivity (MD):(12)Gli autovalori del tensore di diffusionecoincidono con gli ADC lungo le direzioniindividuate dagli assi principali dell’ellissoidedi rotazione associato al tensore. La MD,quindi, rappresenta il coefficiente di diffusionemedio lungo tre determinate direzionimutuamente ortogonali. La Mean Diffusivity èper definizione un invariante per rotazionedel tensore di diffusione. Gli invarianti perrotazione offrono il vantaggio di essere indipendentidal posizionamento e dall’orientamentodel paziente all’interno dell’apparecchiaturaRM. Ciò consente di confrontaremisurazioni effettuate in tempi diversi oeventualmente su apparecchiature differenti.In ambito neurofisiologico particolareinteresse riveste lo studio dei fasci di fibre disostanza bianca (FSB). Le conoscenze in talecampo non sono ancora del tutto complete equanto noto deriva essenzialmente da studidi anatomia patologica. Una precisa descrizioneanatomica delle diramazioni dei singolifasci consentirebbe di evidenziare le mutueconnessioni tra i differenti centri funzionalidel sistema nervoso centrale. I FSB, inoltre,possono essere coinvolti direttamente o indirettamentein molti dei quadri patologici dell’encefalo.Al momento il DTI si contraddistingueper essere l’unica metodica non invasivaper lo studio in vivo delle connessioni edella funzionalità dei FSB. Una caratteristicastrutturale dei fasci di fibre è quella di essere,al contrario della sostanza grigia e del CSF(Cerebral Spinal Fluid), anisotropi dal puntodi vista della diffusione. La diffusione lungol’asse principale di una fibra risulta esseretre-cinque volte superiore a quella nella direzioneortogonale. L’anisotropia dei FSB è connessaessenzialmente alla presenza del rivestimentomielinico e soprattutto alla strutturacoerente e direzionale delle singole fibreche compongono i FSB 24 . L’anisotropia deifasci di fibre di sostanza bianca può esseresfruttata per mettere a punto un’analisi diDTI mirata ad un loro studio specifico. L’ideadi base è quella di realizzare mappe diopportuni indici (adimensionali) di diffusioneanisotropa che siano invarianti per rotazione.Tramite tali indici è possibile descriveree quantificare il grado di anisotropia dellevarie strutture anatomiche dal punto di vistadella diffusione molecolare 25 .I principali indici di diffusione anisotropasono la Fractional Anisotropy (FA) ed ilLattice Index (LI). La Fractional Anisotropy èun indice intravoxel definito come:(13)dove MD è la Mean Diffusivity (eq.12). La FA èproporzionale alla deviazione standard degliautovalori del tensore di diffusione e misurala parte antisimmetrica del tensore che rappresentala frazione di anisotropia contenutain D. La Fractional Anisotropy è compresa frazero (isotropia) e uno (massima anisotropia).Il LI è un indice intervoxel che affronta il problemadella quantificazione dell’anisotropiada un punto di vista differente rispetto aquello della FA. Per effetto del rumore l’ellissoidedi rotazione associato al tensore di diffusionemisurato in un voxel di una regione adiffusione isotropa non sarà esattamente unasfera. L’orientazione spaziale dei singoli ellissoidisarà comunque scorrelata rispetto aquella degli ER dei voxel vicini. In un voxel diun mezzo a diffusione anisotropa l’ellisoideassociato al tensore di diffusione risulteràallungato lungo una direzione privilegiata(massima mobilità molecolare). Tale direzionesarà, inoltre, correlata con quella degliellissoidi dei voxel vicini. Il Lattice Index è unindice di diffusione anisotropa che misura ilgrado di coerenza direzionale dell’ellissoidedi un voxel rispetto a quello dei voxel vicini.Considerando i seguenti prodotti tensoriali:(15)4/2004 - Fisica in Medicina317

il LI è definito come:dove:(16)(17)(18)La sommatoria su n è riferita agli ottovoxel primi vicini del voxel di riferimentorispetto al quale si calcola il LI mentre gli a nsono fattori di peso che valgono 1 per i primivicini che hanno in comune una sola facciacon il voxel di riferimento e 1/sqrt(2) neglialtri casi. Il Lattice Index è compreso fra zero(isotropia) e uno (massima anisotropia). Il LIe la FA, pur descrivendo entrambi quantitativamentela diffusione anisotropa, non contengonoesattamente le stesse informazioni epotenzialità. In particolare la FA può risultarepiù sensibile ad alterazioni soprattuttonon estese e localizzate. Lo smoothing con ivoxel primi vicini ed il fatto di utilizzare tuttele informazioni (autovalori e autovettori)contenute nel tensore di diffusione fornisconoal LI un elevato SNR.Nelle mappe degli indici di diffusione anisotropale zone caratterizzate da un maggioregrado di anisotropia (FSB) risultano iperintensee le diramazioni dei principali fasci difibre appaiono bene definite. L’informazionequantitativa contenuta nelle mappe di FA e LIconsente di studiare le singole strutture infunzione del rispettivo grado di anisotropia(Fig.7). Ciò risulta di particolare rilievo inalcune importanti patologie a carico del sistemanervoso centrale (Sclerosi Multipla,Sclerosi Laterale Amiotrofica, M. di Parkinson,M. di Alzheimer) in cui i valori degli indicidi diffusione anisotropa risultano significativamentealterati rispetto alla normaanche negli stadi precoci della malattia 26-29 .Le informazioni direzionali contenute neltensore di diffusione possono essere visualizzatein 3D mediante analisi di FiberTracking (Fig.8). Assumendo che in un voxella direzione dell’autovettore del tensore didiffusione relativo all’autovalore massimoFig.7: Immagini di DTI relative a mappe di Mean Diffusivity (MD) e Fractional Anisotropy (FA). Le mappesono state ottenute elaborando immagini DWI pesate in diffusione lungo 25 direzioni non coplanari a bvalue= 1000 sec/mm 2 . Nelle mappe di Mean Diffusivity (A) le regioni a maggiore diffusione (CSF) appaionoiperintense: i ventricoli presentano valori di MD dell’ordine di 3-3.3 x 10 -3 mm 2 /sec mentre nella sostanzagrigia e nella sostanza bianca si hanno valori di MD pari a 0.68-0.74 x 10 -3 mm 2 /sec. Nelle mappe diFractional Anisotropy (B) i fasci di fibre di sostanza bianca sono iperintensi. Particolarmente evidenti e definitirisultano i fasci di fibre del corpo calloso (FA = 0.71-0.74) e dei tratti corticospinali (FA = 0.63-0.66).318 Fisica in Medicina - 4/2004

appresenti la direzione preferenziale di unfascio di fibre è possibile ricostruire nellospazio le diramazioni dei principali fasci difibre. La ricostruzione del cammino di unafibra a partire dalla conoscenza locale del tensoredi diffusione rappresenta un problemainverso che può essere risolto medianteopportuni algoritmi una volta stabilito, sullabase delle conoscenze anatomiche, l’inizio ela fine del fascio di fibre. I principali algoritmidi ricostruzione comprendono metodi di “linepropagation” e di “energy minimization” 30-31 .Nel primo caso si sfruttano solamente leinformazioni locali del tensore di diffusionedi un voxel per ricostruire passo a passo ilpercorso delle fibre. Nel secondo caso si consideranoanche i voxel vicini per definire unafunzione energetica globale la cui minimizzazionedetermina il cammino più probabileseguito da una fibra che unisce due particolarivoxel distinti. Il Fiber Tracking si associa alfMRI 32 (functional Magnetic ResonanceImaging) per quanto concerne l’individuazionedei centri di attivazione del sistema nervosocentrale e la descrizione anatomica dellarete di connessione neuronale.Fig.8: Fiber Tracking relativo ai fasci di fibre disostanza bianca del corpo calloso. La ricostruzione3D dei fasci di fibre si basa sull’elaborazione diimmagini DWI pesate in diffusione lungo 25 direzioninon coplanari con bvalue = 1000 sec/mm 2 evoxel isotropico.In conclusione, studi di diffusione medianteRM rappresentano una fondamentale metodicadi indagine complementare alla diagnosticaconvenzionale. Ciò deriva essenzialmentedalla possibilità di sfruttare le molecole diacqua durante il loro moto diffusivo cometracciante endogeno per sondare la strutturadei tessuti biologici a livello microscopico.Studi di DTI rappresentano attualmente l’unicomezzo per lo studio, in vivo e in manieradel tutto non invasiva, dell’architettura funzionaledel sistema nervoso centrale.Bibliografia[1] A. Einstein. Investigations on the theory ofBrownian motion. Furthe & Cowper (1956).[2] D. Le Bihan. Diffusion and Perfusion MagneticResonance Imaging. Applications tofunctional MRI. Raven – Press (1995).[3] J.W. Hennel, J. Klinowski. Fundamentals ofNuclear Magnetic Resonance. LongmanScientific & Technical (1993).[4] E.M. Haacke, R.W. Brown, M.R. Thomson, R.Venkatesen. Magnetic Resonance Imaging:physical principles and sequence design.Wiley – Cloth (1999).[5] P.J. Basser, J. Mattiello, D. Le Bihan.Estimation of the effective self-diffusiontensor from the NMR spin-echo. J MagnReson B 1994; 103: 247-254.[6] R. Turner, M.K. Stehling, F. Schmitt. EchoPlanar Imaging: theory, technique andapplication. Springer (1998).[7] E. Stejskal, J.E. Tanner. Spin diffusion measurements:spin echoes in the presence of atime dependent field gradient. J Chem Phys1954; 42: 288-292.[8] H.C. Torrey. Bloch equations with diffusionterms. Physical Review 1956; 104: 563-565.[9] G. Dal Pozzo. Compendio di RisonanzaMagnetica. Utet (2001).[10] T.E. Conturo, N.F. Lori, T.S. Cull, E.Akbudak, A.Z. Snyder, J.S. Shimony, R.C.McKinstry, H. Burton, M.E. Raichle. Trackingneuronal fiber pathways in the livinghuman brain. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96: 10422-10427.[11] M.A. Horsfield, D.K. Jones. Applications ofdiffusion weighted and diffusion tensorMRI to white matter diseases – a review.4/2004 - Fisica in Medicina319

NMR Biomed 2002; 15: 570-577.[12] J. Neil, J. Miller, P. Mukherjee, P.S. Huppi.Diffusion tensor imaging of normal andinjured developing human brain – a technicalreview. NMR Biomed 2002; 15: 543-552.[13] J.M. Provenzale, R. Jahan, T.P. Naidich, A.J.Fox. Assessment of the patient with hyperacutestroke: imaging and therapy.Radiology 2003; 229: 347-359.[14] R.G. Gonzalez, P.W. Schaefer, F.S.Buonanno, L.H. Schwamm, R.F. Budzik, G.Rordorf, B. Wang, A.G. Sorensen, W.J.Koroshetz. Diffusion-weighted MR imaging:diagnostic accuracy in patients imagedwithin 6 hours of stroke symptomonset. Radiology 1999; 210: 155-162.[15] P.W. Schaefer, Y. Ozsunar, J. He, L.M.Hamberg, G.J. Hunter, A.G. Sorensen, W.J.Koroshetz, R.G. Gonzalez. Assessing tissueviability with MR diffusion and perfusionimaging. AJNR Am J Neuroradiol 2003; 24:436-443.[16] J.V Guadagno, E.A. Warburton, F.I.Aigbirhio, P. Smielewski, T.D. Fryer, S.Harding, C.J. Price, J.H. Gillard, T.A.Carpenter, J.C. Baron. Does the acute diffusion-weightedimaging lesion representpenumbra as well as core? A combinedquantitative PET/MRI voxel-based study. JCereb Flow Metab 2004; 24: 1249-1254.[17] P. Bougeault, J.F. Geleyn. Some problems ofclosure assumption and scale dependencyin the parameterization of moist deep convectionfor numerical weather prediction.Meteorol Atmos Phys 1988; 40: 123-135.[18] D.G. Norris. The effects of microscopic tissueparameters on the diffusion weightedmagnetic resonance imaging experiment.NMR Biomed 2001; 14: 77-93.[19] P.J. Basser, J. Mattiello, D. Le Bihan. MR diffusiontensor spectroscopy and imaging.Biophys J 1994; 66: 259-267.[20] J. Mattiello, P.J. Basser, D. Le Bihan.Analytical expression for the b matrix inNMR diffusion imaging and spectroscopy. JMagn Reson A 1994; 108: 131-141.[21] P.J. Basser, D.K. Jones. Diffusion-tensorMRI: theory, experimental design and dataanalisys. NMR Biomed 2002; 15: 456-467.[22] D. Le Bihan, J.F. Mangin, C. Poupon, C.A.Clark, S. Pappata, N. Molko, H. Chabriat.Diffusion tensor imaging: concepts andapplications. J Magn Reson Imaging 2001;13: 534-546.[23] S. Mori, B.J. Crain, V.P. Chacko, P.C. Van Zijl.Three dimensional tracking of axonalprojections in the brain by magnetic resonanceimaging. Ann Neurol 1999; 45: 265-269.[24] C. Beaulieu. The basis of anisotropic waterdiffusion in the nervous system – a technicalreview[25] C. Pierpaoli, P.J. Basser. Toward a quantitativeassessment of diffusion anisotropy.Magn Reson Med 1996; 36: 893-906.[26] C.M. Ellis, A. Simmons, D.K. Jones, J. Bland,J.M. Dawson, M.A. Horsfield, S.C. Williams,P.N. Leigh. Diffusion tensor MRI Assessescorticospinal tract damage in ALS.Neurology 1999; 53: 1051-1058.[27] R. Bammer, M. Augustin, S. Strasser-Fuchs,T. Seifert, P. Kapeller, R. Stollberger, F.Ebner, H.P. Hrtung, F. Fazekas. Magneticresonance diffusion tensor imaging forcharacterizing diffuse and focal white matterabnormalities in multiple sclerosis.Magn Reson Med 2000; 44: 583-591.[28] M. Bozzali, A. Falini, M. Franceschi, M.Cercignani, M. Zuffi, G. Scotti, G. Comi, M.Filippi. White matter damage inAlzheimer’s disease assessed in vivo usingdiffusion tensor magnetic resonance imaging.J Neurol Neurosurg Psychiatry 2002;72: 742-746.[29] M.F. Schocke, K. Seppi, R. Esterhammer, C.Kremser, K.J. Mair, B.V. Czermak, W.Jaschke, W. Poewe, G.K. Wenning. Trace ofdiffusion tensor differentiates theParkinson variant of multiple systematrophy and Parkinson’s disease.Neuroimage 2004; 21: 1443-1451.[30] S. Mori, P.C. Van Zijl. Fiber tracking: principlesand strategies – a technical review.NMR Biomed 2002; 15: 468-480.[31] P.J. Basser, S. Pajevic, C. Pierpaoli, J. Duda,A. Aldroubi. In vivo fiber tractographyusing DT-MRI data. Magn Reson Med 2000;44: 625-632.[32] R.B. Buxton. Principles of functionalMagnetic Resonance. Hardback –Cambridge University Press (2002).320 Fisica in Medicina - 4/2004

GE HEALTHCARE PRESENTA IL PRIMO SISTEMA TOTALMENTEINTEGRATO PER L’ECOGRAFIA CARDIOVASCOLARE IN 4DVivid 7 Dimension è in grado di incrementare notevolmente l’affidabilitàdelle diagnosi delle patologie cardiacheMONACO DI BAVIERA (30 agosto 2004) – In data odierna, GE Healthcare ha presentatoil nuovo per l’ecografia cardiovascolare Vivid 7 Dimension, il primo sistematotalmente integrato, che consente l’esecuzione di indagini diagnostiche multidimensionali,in tempo reale e in 4D. Vivid 7 Dimension, l’”ultimo nato” della famigliaVivid, fornisce nuovi strumenti per individuare e diagnosticare le patologie cardiache,come, ad esempio, l’insufficienza cardiaca.Vivid 7 Dimension offre nuove tecniche di acquisizione, ricostruzione e analisi deidati ecocardiografici, che consentono la visualizzazione contemporanea di immaginiacquisite su più piani anatomici. Di conseguenza, oltre a consentire un miglioramentodella produttività clinica, Vivid 7 Dimension permette di individuare e diagnosticarein maniera più accurata patologie che, con ogni probabilità, sarebbero statedifficilmente rilevabili in passato. Grazie a una gamma più ampia di funzioni operative,Vivid 7 Dimension può contribuire a una migliore gestione dei pazienti affetti dapatologie cardiovascolari e potenziare al contempo l’affidabilità diagnostica.“Vivid 7 Dimension è la prova della nostra leadership nel settore e dell’impegnoper l’innovazione continua in campo ecografico,” ha dichiarato Omar Ishrak,Presidente e CEO della divisione Ultrasound di GE Healthcare. “L’impatto dell’imagingmulti-dimensionale sull’affidabilità diagnostica, sulla produttività e di conseguenzasul miglioramento del trattamento dei pazienti dimostra la straordinariapotenzialità attuale e futura della piattaforma Vivid.”La vasta gamma di opzioni operative, tra le quali l’imaging parametrico e strumentiquantitativi esclusivi, è resa possibile dalla piattaforma Vivid software basedper l’acquisizione e l’elaborazione di dati grezzi. Il sistema risulta ineguagliabile alivello di funzionalità e produttività.James Thomas, Direttore del Reparto di Imaging Cardiovascolare alla ClevelandClinic ha dichiarato: “L’imaging multi-dimensionale potrebbe dimostrarsi un eccellentestrumento per incrementare la produttività nell’ambulatorio di ecografia. La possibilitàdi ottenere immagini in modalità bianco e nero, colori, Doppler e 4D con ununico trasduttore potrebbe abbreviare i tempi di esecuzione degli esami ed aumentareil numero di dati diagnostici acquisiti.”Grazie a una condivisione più efficiente dei dati diagnostici, i medici possonosfruttare formati “user-friendly” e aumentare contemporaneamente la produttività in4/2004 - Fisica in Medicina321

tutte le modalità dell’esame ecografico standard. Vivid 7 Dimension offre prestazioniall’avanguardia, un nuovo livello di qualità dell’immagine e di funzionalità nelleapplicazioni, oltre che nuovi strumenti clinici fra cui:Imaging Multi-dimensionale – tecnologia di acquisizione immagini che consentedi visualizzare contemporaneamente ed in tempo reale fino a tre piani di scansionein modalità bianco e nero, colori e Doppler al fine di ridurre in misura significativa itempi dell’esame ed al tempo stesso visualizzare un maggior numero di segmenti miocardicidurante test provocativi e procedure standard.Imaging in 4D – visualizzazione in tempo reale delle strutture cardiache in 3D perottenere maggiori informazioni sulla funzionalità e per meglio comprendere le struttureanatomiche e cardiache.Valutazione della sincronia cardiaca in 4D (TSI) – modello di studio dinamicodella sincronia di attivazione dei segmenti cardiaci ottenuta mediante l’imaging parametricoin 4D nel medesimo ciclo cardiaco per meglio comprendere e comunicare lecondizioni di funzionalità del muscolo. Formato di refertazione supplementare “bull’seye” per rappresentare il grado di dissincronia in un formato più facilmente interpretabile.Blood Flow Imaging (BFI) – modalità di imaging vascolare che consente una comprensioneed una delineazione migliore della circolazione sanguigna nei vasi.GE HealthcareGE Healthcare è uno dei leader mondiali nei settori delle apparecchiature e delletecnologie medicali, healthcare services e information technology con un fatturato di10 miliardi di euro a livello mondiale. Propone una vasta gamma di soluzioni comprendentestrumenti di networking e di gestione della produttività (RIS PACS), sistemiper la gestione dei dati clinici, sistemi di monitoraggio pazienti, imaging chirurgico evascolare, sistemi per radiografie tradizionali e digitali, sistemi per l’imaging dentale,tomografia computerizzata, tomografia ad emissione di positroni, PET-TC, risonanzamagnetica, ecografia e densitometria ossea, medicina nucleare, sistemi peranestesia, sistemi per terapia intensiva, la ventilazione assistita, la rianimazione eduna gamma completa di prodotti, servizi ed accessori. Da oltre cento anni, gli operatoridella sanità di tutto il mondo si affidano a GE Healthcare per l’alta qualità el’efficienza delle tecnologie e dei servizi.GE Healthcare opera in più di 100 Paesi con più di 30.000 dipendenti nel mondo.Per ulteriori informazioni, visitare il sito Web di GE Healthcarewww.gemedical.com.322 Fisica in Medicina - 4/2004

Trattamento del melanoma coroidalemediante protonterapia a NizzaPierre Chauvel 3 , Stefania Donadio 1 , Nicole Iborra 3 , Carlo Mosci 2 ,Maria Antonietta Penco 1 , Sandro Squarcia 11Laboratorio di Fisica e Statistica Medica - Dipartimento di Fisica, Genova, Italy2Centro di Oncologia Oculare – Divisione Oculistica Ospedale Celesia ASL 3, Genova, Italy3Centre Antoine Lacassagne Cyclotron Biomédical, Nice, FranceIntroduzioneLa patologia oncologica oculare rappresentaun capitolo importante dell’oftalmologiae individua, nell’occhio nell’adulto, treprincipali affezioni tumorali: il melanomauveale, le metastasi endoculari, l’emangiomadella coroide, mentre il retinoblastoma è iltumore più significativo in età pediatrica.Di tutte queste patologie il melanoma è lapiù frequente e quella con maggior importanzaclinica, rappresentando circa 2.5% deltotale delle neoplasie umane. L’incidenzaannua del melanoma in ambito europeo è di7.5 casi per milione di abitanti [1] e quindi sistimano in Italia circa 350-400 nuovi casiogni anno.Il trattamento di tale patologia è cambiatonotevolmente negli ultimi 20 anni, passandodall’intervento radicale di enucleazione dell’occhio,che era e rimane il migliore e piùefficiente trattamento per il melanoma oculare,ai trattamenti conservati, che offrono unamiglior qualità di vita. Questi sono effettuatiin minima parte per via chirurgica e prevalentementemediante radioterapia, specialmenteper melanomi coroidali di piccoledimensioni [2], sia con placche radioattive( 106 Ru o 125 I) [3-5], che con particelle accelerate[6-7].L’utilizzo della protonterapia come trattamentoconservativo conformazionale delmelanoma coroidale è ormai codificato [8] erisulta essere uno dei metodi migliori pertrattare questa patologia che, pur con bassaincidenza statistica, risulta fortemente correlataa forme di metastasi epatica con effettiinfausti [9].Questa terapia, propagandata in Italiadalla Fondazione TERA [10], ha assunto unparticolare interesse dopo che è entrato infunzione due anni fa il primo centro italianodi protonterapia oculare presso i LaboratoriNazionali del Sud dell’INFN di Catania(Progetto CATANA) [11].Negli anni passati i pazienti italiani hannousufruito di Centri esteri, sia per trattamenticon protoni (Berlino in Germania, PSI-Villigenin Svizzera, Clatterbridge in Inghilterra,Orsay e Nizza in Francia), sia per trattamenticon ioni (Darmstadt in Germania), ancora piùspecifici dei protoni. Oltreoceano i centrisono circa una ventina per lo più concentratinegli Stati Uniti e in Giappone.Il trattamentoIl Genoa Ocular Oncology Group(GOOG), gruppo interdisciplinare di lavoroformato da oculisti (Centro di OncologiaOculare dell’ASL 3 Genovese) e da fisici universitariche si occupano di informatica e statisticamedica [12], ha instaurato da oltre 12anni con il Centre Antoine LacassagneCyclotron Biomedical di Nizza, una strettacollaborazione finalizzata al trattamento deitumori oculari. In questo periodi oltre 300pazienti affetti da melanoma oculare provenientida tutte le regioni italiane sono statisottoposti a radioterapia con protoni a Nizza[13].Il metodo di lavoro del GOOG consiste,come prima fase, in una visita specialisticaeffettuata dall’oculista, per la diagnosi dell’affezionee la scelta della terapia ottimale.Si procede poi, per i pazienti per i quali iltrattamento con protoni risulta essere il piùadeguato, con la preparazione chirurgicamediante l’inserimento di clip di tantalio per4/2004 - Fisica in Medicina323

la delimitazione della zona tumorale da partedella stessa equipe che ha effettuato la visitaoftalmologica. Entrambe queste fasi vengonosvolte presso il Centro di Oncologia Ocularedella Divisione Oculistica dell’OspedaleCelesia dell’ASL3 di Genova.Durante la terza fase, quella del trattamento,che avviene normalmente entro unmese dalla rivelazione del tumore, il paziente,ricevuta l’autorizzazione dalla competenteASL, si reca a Nizza per il trattamento,della durata di due settimane. Il pazienteviene alloggiato in un servizio “alberghiero”di accoglienza, che può ospitare anche unaccompagnatore, e di lì giornalmente vienetrasportato al Centro di Radioterapia per lesimulazioni e il trattamento.Durante la prima settimana, di simulazione,vengono preparati la maschera personalizzatain materiale termoplastico e il collimatorein ottone per la definizione xy deltumore. Viene preparato il piano di trattamentodettagliato, consistente nell’adattamentodel fascio, nella rilevazione delle clipe nella modellizzazione dell’occhio e deltumore mediante il programma EYEPLAN[14]. Il paziente viene istruito su come saràeffettuato il trattamento,Nella seconda settimana viene controllato,in presenza dell’oftalmologo che ha posizionatole clip, il piano di trattamento stabilitodal fisico e dal radioterapista e viene effettuatoil trattamento vero e proprio, somministrandoal paziente 60 Gy cobalto-equivalenti,frazionati in quattro giorni differenti, di15 Gy ciascuno. Ciascuna sessione della terapiacon protoni dura 15 secondi ed è assolutamenteindolore. Durante il trattamento ilpaziente è posizionato su una sedia sterotassica,la cui posizione è determinabile con l’accuratezzadi 0.1 mm nelle tre direzioni, e ilcapo viene immobilizzato mediante unamaschera termoplastica e un “morso” interdentale.Prima dell’irraggiamento vengono controllate,mediante radiografia, la posizione correttadelle clip di tantalio finché non è verificatala perfetta corrispondenza con il pianodi trattamento e non è stata individuata laposizione balistica ottimale. A seconda dellenecessità vengono adottati sistemi per ridurregli effetti collaterali dei protoni alle struttureoculari non coinvolte dal tumore, purmantenendo una dose al 100% sul tumorestesso (riduzione del safety margin a 1.5mm, utilizzo di wedge filter, applicazioni dibolus gel per omogeneizzare l’entrate delfascio di protoni sull’occhio).Per registrare i dati della prima visita, deiparametri del trattamento e delle visite di follow-up,normalmente ogni 6 mesi per i primi5 anni (limite oncologico) e ogni 9-12 mesisuccessivamente, le informazioni sonoimmagazzinate in una base di dati medianteuna cartella clinica informatizzata costruita“ad hoc” [15]. Le informazioni così memorizzatepossono essere visualizzate e trasmessedurante ogni passo che il GOOG compie, conlo scopo finale di poter valutare, ed eventualmenteottimizzare, ogni procedura durantetutto il percorso del trattamento. Il sistemainfatti permette al medico oftalmologo, alfisico sanitario e al radioterapista di visualizzaree di aggiornare i dati e le immagini diciascun paziente sia durante il trattamentoche nel follow-up successivo.Le variabili più significative, oltre l’anagrafica,sono la forma, la localizzazione e ladescrizione del tumore, il piano di trattamentoutilizzato, gli eventuali accorgimentiper salvaguardare “zone a rischio” e tutti idati relativi che derivano dalle visite dopo laterapia [16].Su questi dati può essere effettuata un’analisistatistica, sia di interpolazione medianteregressione lineare, sia di ricerca di correlazioni,sia di metodi di analisi alla Cox pervalutare fattori prevalenti (età, sesso, diametro,spessore e localizzazione del tumore,eventuale enucleazione dell’occhio), sia infinedi studi di sopravvivenza utilizzando ilmetodo di Kaplan-Meier. Tutti gli errori fornitiin questo lavoro sono deviazioni standard.Se gli errori non vengono riportati èperché sono poco “significativi” (specialmentenel caso delle percentuali).RisultatiDal gennaio 1992 fino al giugno 2004sono stati trattati con protonterapia 341pazienti italiani affetti da melanoma oculare.324 Fisica in Medicina - 4/2004

Gli studi statistici che seguono sono statieffettuati sui 281 casi inseriti nella base didati fino al 31 dicembre 2003. I pazienti,44.9% maschi e 55.1% femmine, hanno etàmedia 60 anni (età mediana 63 anni) almomento della prima visita, con range tra 19e 89 anni. L’occhio colpito nel 57.1% dei casiè l’occhio destro e nel 42.9% il sinistro.I tumori si presentano localizzati nel poloposteriore (58.0%), nel corpo ciliare o nell’iride(27.0%) e nella regione equatoriale (14.3%);solo 2 pazienti (0.7%) hanno il tumore conestensione extrasclerale. Lo spessore inizialedella neoplasia varia da 1.4 mm fino a 13.0mm (media 6.7 mm), il diametro massimomedio è di 14.7 mm.I pazienti seguiti nel follow-up sonomostrati in Fig.1. La durata media del followupstesso è 25 mesi con range da 6 a 120mesi. Dei 281 pazienti considerati 4 (2 ancoravivi e 2 deceduti) presentavano metastasigià al tempo della prima visita e non sonostati considerati nell’analisi che segue.Il controllo locale del tumore (LTC) è derivabiledalla riduzione dello spessore deltumore di circa 1% per mese (Fig.2) e dall’aumentodella riflettività (Fig.3) di circa 0.5%per mese. Da questi dati si può determinare,con uno studio alla Kaplan-Meier, che il controllolocale del tumore a cinque anni, è ottenutonel 92.6% dei casi (vedi Fig.4).In ordine di importanza le complicanzeriguardano la comparsa di cataratta (24.1%dei casi), la maculopatia (22.1%), la neuropatiaretinica (20.7%) e il glaucoma neovascolare(20.7%). Il distacco della retina avviene nel13.8% degli occhi trattati e la modificazionedelle palpebre nel 10.3% dei casi. Occorrenotare che le percentuali superano il 100%dato che normalmente si presentano contemporaneamentenello stesso paziente più tipidi complicanze.La maculopatia e la neuropatia retinicahanno rispettivamente un tempo medio dicomparsa di (27±1) mesi e (22±2) mesi.Queste patologie sono direttamente ascrivibilial trattamento con protoni e si presentanoquando macula o disco ottico sono coinvoltidal fascio incidente. In tutti questi casi infattila localizzazione del tumore è nel fondoFig. 1 - Numero dei pazienti inseritinella base di dati in funzione del tempoFig. 2 - Spessore del tumore ocularein funzione del tempoFig. 3 - Riflettività dell’occhioin funzione del tempoFig. 4 - Studio alla Kaplan - Meierdel controllo locale del tumore4/2004 - Fisica in Medicina325

posteriore dell’occhio.Il test del χ 2 conferma che per la neuropatiaretinica vi è una correlazione (p

ottenuti da altri Centri che vantano un maggiortempo di follow-up.Con la protonterapia Zografos (Losanna ePSI) mostra una conservazione dell’occhionel 88.9% dei casi a cinque anni e nel 86.2% adieci anni e una sopravvivenza globale, adieci anni, per pazienti con controllo localedel tumore, pari al 73% [25]. Negli Stati Uniti,Gragudas considera un follow-up di quindicianni ottenendo un controllo locale del tumoresuperiore al 95% e una conservazione dell’occhionell’84% dei casi [26-27].Risultati ottenuti invece con la brachiterapia,con 125 I, sembrano mostrare l’efficaciadi questa terapia [28-29] anche se la maggiorincidenza di recidiva locale sembra essereimputabile alle difficoltà tecniche nel correttoposizionamento delle placche [30-31].Studi sul controllo locale del tumore ottenutomediante radiazione (placche di 106 Ru, di125I o fasci di protoni) mostrano un LTC a cinqueanni del 93.8% [32].Il Collaborative Ocular Melanoma StudyGroup (COMS) infine ha confermato che lasopravvivenza tra pazienti enucleati ovverotrattati con placche di 125 I, a cinque anni, sisituano in un range tra l’89% e il 91% e nonmostrano differenze statisticamente significative[33].Appare quindi che la radioterapia, sia conplacche che con protoni, offra una validaalternativa all’enucleazione e che specificatamentela protonterapia sia uno dei trattamenticonservativi più efficaci per questotipo di tumore oculare.Bibliografia[1] Egan K.M; Seddon J.M; Glynn R; et al:Epidemiological aspects of uveal melanoma.Surv Ophthalmol 1988; 32: 239-251.[2] Damato BE; Foulds WS. Indication for transsclerallocal resection of uveal melanoma.Br.J.Ophthamol.1996; 80:1029-1030.[3] Packer S; Rotman M. Radiotherapy of choroidalmelanoma with iodine–125.Ophthalmology 1980; 87:582-590.[4] Shields JA; Augburgere JJ; Brady LW; DayJL. Cobalt plaque therapy of posterioreuveal melanomas. Ophthamology 1982;89:1201-1207.[5] Lommatzsch P. Beta-irradiation of choridalmelanoma with 106Ru-106Rh applicators:16 years’ experience.Arch.Ophthamol. 1983; 101:713-717.[6] Gragoudas ES; Goitein M; Verhey L; et.al.Proton beam irradiation of uveal melanoma:results of 5/12-years study.Arch.Ophthalmol. 1982; 100:928-934.[7] Egger E; Schalenbourg A; Zografos L; et al.Maximazing local tumor control and survivalafter proton beam radiotherapy ofuveal melanoma. Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys. 2001; 51:138-157.[8] Raffaele L; Cuttone G; Lo Nigro S; CirroneGAP; Sabini MG; Salamone V; Lojacono P;Patti V; Valastro L; Ribaldi A; Privitera G;Spatola C; Ott J; Rallo ML; I protoni e laradioterapia delle patologie oculari: primidue anni di trattamenti clinici ai LNS.Fisica in Medicina 2004; 1: 17-21.[9] Woll E; Bedikian A; Legha S.S. Uveal melanoma:natural history and treatmentoptions for metastatic disease. MelanomaResearch 1999; 9: 575-581.[10] U.Amaldi e M.Silari ed. The TERA Projectand the Centre for OncologicalHadrontherapy. INFN-LNF SIS-Ufficio pubblicazioni(1995).[11] Cuttone G; Amato A; Bartolotta A; Brai M;Cirrone GAP;Giammò A; Lo Nigro S;Nicoletti GA; Ott J; Privitera G; Raffaele L;Rallo ML; Rapicavoli C; Ribaldi A; RifuggiatoD; Romeo N; Rovelli A; Sabini MG; SalamoneV; Teri G; Tudisco F. Use of 62 MeV ProtonBeam for Medical Applications at INFN-LNS: CATANA Project Phys. Med. XVII,2000, 23-25.[12] Squarcia S. Il laboratorio di Fisica eStatistica medica del Dipartimento diFisica di Genova Fisica in Medicina 2003; 4,384-395.[13] Mosci C; Polizzi A; Squarcia S; Mascialino B;Chauvel P; Zingirian M. Choroidal melanomatreatment with proton beam: first nineyears of experience of the Genoa OcularOncology Group. Phys. Med. XVII, 2000, 5-6.[14] Chauvel P; Sauerwein W; Bornfeld N;Friedrichs W; Brassart N; Courdi A; Herault J;Pignol JP; Bondiau PY; Malandain G. Clinical4/2004 - Fisica in Medicina327

and technical requirements for protontreatment planning of ocular diseases.Front Radiat Ther Oncol 1997; 30:133-142.[15] B.Mascialino, C.Mosci, S.Squarcia, An OnlineClinical Folder Applied to ChoroidalMelanoma Treatment. Proceedings of 2ndTopical Seminar on Global and LocalNetwork for Research and Education,Certosa Di Pontignano (Italy) 6-9 November2000.[16] Donadio S; Grosso D; Mascialino B; PencoM.A; Squarcia S. A specialized clinical folderfor choroidal melanoma treatment.Proceedings of the XXXVI PTCOG (ParticleTherapy Co-Operative Group) Meeting -Catania (Italy) 27-31 may 2002.[17] Gragoudas ES; Goitein M; Koehler A. et al.Proton irradiation of choroidal melanomas:preliminary results.Arch.Ophthalmol. 1978; 96:1583-1591.[18] Gragoudas ES; Goitein M; Verhey L; et al.Proton beam irradiation. An alternative toenucleation for intraocular melanomas.Ophthalmology 1980; 87:571-581.[19] Gragoudas ES; Egan KM; Saornil MA; et al.The time course of irradiation changes inproton beam-treated melanomas.Ophthalmology 1993; 100:1555-1560.[20] Char DH; Castro JR; Quivey JM; et al. Uvealmelanoma radiation. 125 iodine brachytherapyversus elium ion irradiation.Ophthalmology 1989; 96:1708-1715.[21] Char DH; Quivey JM; Castro JR; et al.Helium ions versus iodine 125 brachytherapyin the management of uveal melanoma.A prospective, randomised, dynamicallybalanced trial. Ophthalmology1993;100:1547-1554.[22] Zografos L ; Bercher L ; Chamot L ; et al. Letraiment des tumeurs oculaires par faisceaude protons acceleres : 7 ans d’experience.Klin.Monatsbl. Augenheilkd. 1992;200:431-435.[23] Egger E ; Zografos L ; Perret C. Proton beamirradiation of choroidal melanomas atPSI. Technique and results in medicalradiology. Diagnostic imaging and radiationoncology, volume “Radiotherapy ofintraocular and orbital tumors”. Berlin,Heidelberg: Springer Verlag (1993) 57-72.[24] Courdi A; Caujolle JP ; Grange JD; et al.Results of proton therapy of uveal melanomastreated in Nice. Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys. 1999; 45:5-11.[25] Egger E; Zografos L; Schalenbourg A; et al.Eye retention after proton beam radiotherapyfor uveal melanoma. Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys. 2003; 55:867-880.[26] Gragoudas ES. Long term results after protonirradiation of uveal melanoma.Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthamol.1997;235:265-267[27] Gragoudas ES; Wenjun LI; Goitein M; et al.Evidence-based estimates of outcome inpatients irradiated for intraocular melanoma.Arch.Ophthamol.2002;120:1665-1671[28] Foerster MH; Bornfeld N; Schullz U; et al.Complication of local beta irradiation ofuveal melanoma. Graefes Arch.Clin.Exp.Ophthalmol. 1986; 224:336-340.[29] Shields CL; Shields JA; Cater J; et al. Plaqueradiotherapy for uveal melanoma: longterm visual outcome in 1106 consecutivepatients.Arch.Ophthalmol. 2000; 118:1219-1228.[30] Kellner U; Bornfeld N; Foerster MH.Radiation induced optic neuropathy followingbrachytherapy of uveal melanoma.Graefes Arch.Clin.Exp.Ophthalmol.1993; 231:267-270.[31] Augsburger JJ; Goel SD. Visual function followingenucleation or episclera plaqueradiotherapy for posteriore uveal melanoma.Arch.Ophthalmol. 1994; 112:786-789.[32] Wilson WM; Hungerford JL. Comparison ofepiscleral plaque and proton beam radiationtherapy for the treatment of choroidalmelanoma. Ophthalmology 1999;106:1579-1587.[33] Collaborative Ocular Melanoma StudyGroup. The COMS randomised trial ofiodine 125 brachytherapy for choroidalmelanoma, III: initial mortality findings.COMS report No.18. Arch. Ophthalmol.2001; 119;969-982.328 Fisica in Medicina - 4/2004

Linee GuidaSocietà Italianadi Endocrinologia(SIE)Associazione Italianadi Fisica Medica(AIFM)Associazione Italianadi Medicina Nucleareed Imaging Molecolare(AIMN)Linee Guida SIE-AIMN-AIFMper il Trattamento Radiometabolico dell’IpertiroidismoMassimo E. Dottorini * , Eugenio Inglese * , Massimo Salvatori * ,Alberto Signore *§ , Sebastiano Squatrito § e Paolo Vitti §*Associazione Italiana di Medicina Nucleare ed Imaging Molecolare§Società Italiana di EndocrinologiaGruppo di lavoro “Dosimetria in radioterapia metabolica”della Associazione Italiana di Fisica in MedicinaINDICE1. INTRUZIONE ..........................................................................................................................................................................................3302. INDICAZIONI ALLA TERAPIA METABOLICA ........................................................................................................................330I. TERAPIA CON 131 I NEL MORBO DI BASEDOW ..................................................................................................................330II. TERAPIA CON 131 I NEL GOZZO NODULARE TOSSICO E NELL’ADENOMA TOSSICO ................................3313. CONTROINDICAZIONI ......................................................................................................................................................................3314. CONDIZIONI IN CUI IL RADIOIODIO NON È INDICATO ..............................................................................................3325. AUTOIMMUNITA’ TIROIDEA E TRATTAMENTO CON 131 I ............................................................................................3326. PREPARAZIONE DEL PAZIENTE ..................................................................................................................................................332I. PRETRATTAMENTO CON TIREOSTATICI (M. DI BASEDOW) ..................................................................................332II. PRETRATTAMENTO CON TIREOSTATICI (GOZZO NODULARE TOSSICO)....................................................333III. ORMONI TIROIDEI ......................................................................................................................................................................333IV. PRODOTTI CONTENENTI IODIO..........................................................................................................................................3337. ASPETTI NORMATIVI E NORME DI RADIOPROTEZIONE ..............................................................................................334I. AUTORIZZAZIONE ALL’IMPIEGO DEL RADIOIODIO..................................................................................................334II. SMALTIMENTO DEI RIFIUTI RADIOATTIVI ....................................................................................................................334III. RESPONSABILITÀ DEL TRATTAMENTO ..........................................................................................................................335IV. GIUSTIFICAZIONE DEL TRATTAMENTO ........................................................................................................................335V. CONSENSO INFORMATO ..........................................................................................................................................................335VI. OTTIMIZZAZIONE DEL TRATTAMENTO ........................................................................................................................336VII. ASPETTI ORGANIZZATIVI ....................................................................................................................................................336VIII. GRAVIDANZA E ALLATTAMENTO ..................................................................................................................................3378. MODALITÀ DI SOMMINISTRAZIONE E DOSIMETRIA......................................................................................................337I. GENERALITÀ DELLA DOSIMETRIA........................................................................................................................................337a) volume bersaglio ......................................................................................................................................................................337b) captazione massima percentuale ....................................................................................................................................338c) tempo di dimezzamento effettivo ..................................................................................................................................338d) organi differenti dall’organo bersaglio........................................................................................................................3384/2004 - Fisica in Medicina329

II. GOZZO TOSSICO DIFFUSO (M. DI BASEDOW) ..............................................................................................................339a) obiettivo della terapia ..........................................................................................................................................................339b) dose al bersaglio ....................................................................................................................................................................339c) dosimetria....................................................................................................................................................................................339III. AREE DI AUTONOMIA FUNZIONALE SINGOLE O MULTIPLE ..............................................................................340a) obiettivo della terapia ..........................................................................................................................................................340b) dose al bersaglio ....................................................................................................................................................................340c) dosimetria....................................................................................................................................................................................340IV. MODALITÀ DI SOMMINISTRAZIONE ................................................................................................................................3419. EFFETTI INDESIDERATI ....................................................................................................................................................................34110. TERAPIA SUCCESSIVA AL TRATTAMENTO CON RADIOIODI ................................................................................34211. FOLLOW-UP ..........................................................................................................................................................................................34312. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................................................................34313. ALLEGATI ..............................................................................................................................................................................................346ALLEGATO 1 ..........................................................................................................................................................................................346ALLEGATO 2 ..........................................................................................................................................................................................347ALLEGATO 3 ..........................................................................................................................................................................................349METODOLOGIE DI MISURA DEI VOLUMI ..............................................................................................................................349DETERMINAZIONE DEL VALORE DI CAPTAZIONE MASSIMA E DI T 1/2EFF ........................................................35014. TABELLA RIASSUNTIVA ................................................................................................................................................................3531. INTRODUZIONEL’uso di radioisotopi a scopo terapeuticoin endocrinologia risale al 1940 quandopazienti affetti da ipertiroidismo furono trattatiper la prima volta con dosi terapeutichedi un isotopo dello iodio, lo iodio-131 ( 131 I).Da allora oltre un milione di persone in tuttoil mondo è stato trattato con 131 I, cosicché leconoscenze sulla efficacia e sulla sicurezzadi questo trattamento sono oggi consolidate.Scopo di queste linee guida è quello di fornireelementi aggiornati sulle indicazioni esulle modalità del trattamento con 131 I.Lo 131 I, captato attivamente dalle cellulefollicolari della tiroide come lo iodio stabile,emette radiazioni beta e gamma, ma l’effettoterapeutico è dovuto in larga parte (94%) alleradiazioni beta, che presentano un percorsomedio di 0.36 mm nei tessuti molli e determinanonecrosi cellulare per effetto ionizzante.Nelle prime fasi lo 131 I causa necrosicellulare con successiva reazione infiammatoria,distruzione dei follicoli e dismissionein circolo di ormoni tiroidei, cui conseguefibrosi, dopo un intervallo di tempo variabiledal trattamento.Si realizza pertanto una vera e propriatiroidectomia attinica, da porsi in alternativaalla tiroidectomia chirurgica ogni volta che lecaratteristiche o il decorso della malattiatiroidea rendano necessaria la ablazionedella ghiandola o del tessuto tiroideo iperfunzionante.2. INDICAZIONI ALLA TERAPIA RADIO-METABOLICAI. Terapia con 131 I nel Morbo di BasedowLa terapia radiometabolica con 131 I rappresentauna valida opzione terapeutica per l’ipertiroidismoda m. di Basedow. È indicatanei pazienti che presentano una recidiva dell’ipertiroidismodopo un ciclo di trattamentocon antitiroidei (tionamidi), evento che siverifica alla sospensione del trattamento incirca il 70 % dei pazienti trattati con antitiroideidi sintesi (Vitti, 1997) e nei pazientinon trattabili con la terapia farmacologica(per allergia, effetti collaterali o scarsa compliance)o chirurgica (per rischio elevato perpatologie concomitanti o per rifiuto delpaziente).330 Fisica in Medicina - 4/2004

Applicando schemi terapeutici appropriatiè possibile curare con 131 I circa l’80% deipazienti con una unica somministrazioneterapeutica; il 20% richiede una seconda somministrazionedopo 6-12 mesi dalla prima esolo raramente c’è la necessità di effettuareulteriori trattamenti.Il trattamento con radioiodio non è controindicatonel trattamento dell’ipertiroidismocon oftalmopatia associata. Infatti inquesti pazienti il trattamento definitivo dell’ipertiroidismocon tiroidectomia o conradioiodio - a dosi che consentano una completadistruzione del tessuto tiroideo -è associatoa benefici effetti a lungo termine sullaoftalmopatia, probabilmente perché questitrattamenti portano ad una rimozione degliantigeni che sono in comune tra tiroide e tessutoretroorbitario, e che costituiscono labase patogenetica della oftalmopatia basedowiana.Per quanto riguarda gli effetti abreve termine, il radioiodio può causare ilpeggioramento di una preesistente oftalmopatia,ma questo effetto può essere prevenutodalla concomitante terapia steroidea.II. Terapia con 131 I nel gozzo nodularetossico e nell’adenoma tossicoNel gozzo multinodulare tossico e nell’adenomatossico, la terapia con 131 I e la tiroidectomiacostituiscono i trattamenti di elezione.I farmaci antitiroidei infatti non permettonouna risoluzione permanente dell’ipertiroidismo.Lo 131 I rappresenta inoltre laterapia d’elezione nei casi di ipertiroidismopersistente dopo tiroidectomia parziale pergozzo nodulare tossico. Il radioiodio è captatoselettivamente dai noduli iperfunzionanti,riducendone il funzionamento ed il volume,mentre il parenchima extranodulare nonviene irradiato in misura rilevante. Neipazienti con adenoma tossico, il trattamentocon 131 I deve essere effettuato nella fase in cuil’adenoma inibisce il parenchima circostante,come evidenziato scintigraficamente. Questaevenienza si verifica nelle condizioni di tireotossicosievidente o conclamata (TSH soppressoe ormoni tiroidei liberi elevati) o ditireotossicosi subclinica (TSH soppresso conormoni tiroidei liberi nella norma). Poiché nelcaso di ipertiroidismo subclinico il beneficiodel trattamento è controverso, l’indicazionealla terapia con radioiodio viene posta dopovalutazione del quadro clinico e dei fattori dirischio individuali.3. CONTROINDICAZIONILe uniche controindicazioni assolute altrattamento con radioiodio sono la gravidanzain atto e l’allattamento. Nel caso in cui ilradioiodio venisse somministrato durante lagravidanza la tiroide fetale, che compareentro la 10°-12° settimana di gestazione,sarebbe distrutta dallo 131 I ed il feto riceverebbe,per la contiguità dell’utero con lavescica, dosi superiori al limite “di sicurezza”di dose efficace di 1 mSv (CommissioneEuropea -Protezione dalle radiazioni 100). Laterapia radiometabolica non può essere effettuatadurante l’allattamento, poiché il lattantericeverebbe dosi efficaci superiori ad 1mSv (Mountford, 1997).Per quanto riguarda il trattamento inragazzi ed adolescenti, le casistiche di soggettitrattati con radioiodio per ipertiroidismoal di sotto dei 18 anni sono limitate. Idati disponibili in letteratura sono comunquerassicuranti, non essendo riportato unaumento di incidenza di tumori in soggettitrattati con 131 I in periodo infantile-giovanile(Rivkees, 1998), ma solo un incremento degliadenomi (Dobyns, 1974). L’esperienza accumulatanei bambini esposti al fallout diChernobyl, che peraltro presentò caratteristichequalitative e quantitative differentirispetto alla irradiazione conseguente ad untrattamento con 131 I per ipertiroidismo, hacomunque confermato la maggiore sensibilitàall’induzione di carcinomi tiroideiradioindotti dei bambini (in particolare da 0ai 5 anni) e degli adolescenti rispetto agliadulti (Commissione Europea -Protezionedalle radiazioni 121). È quindi opportuno evitareil trattamento con 131 I al di sotto dei 18anni, ed in particolare in età prepuberale,salvo che in casi selezionati.L’allergia allo iodio non rappresenta unacontroindicazione al trattamento. Grazie alleelevate attività specifiche delle soluzioniorali di 131 I (usualmente superiori ai 200MBq/µg) le quantità ponderali di iodio conte-4/2004 - Fisica in Medicina331

nute in un trattamento radiometabolico peripertiroidismo sono circa 1.000 volte inferiorialla razione alimentare giornaliera raccomandata(0.00015 mg vs. 0.15 mg , rispettivamente)(Neff, 1996). Per tale motivo possonoessere sottoposti a trattamento conradioiodio anche pazienti che hanno presentatoreazioni avverse durante l’esecuzione diindagini radiologiche con mezzi di contrastoorgano-iodati.4. CONDIZIONI IN CUI IL TRATTAMEN-TO NON È INDICATODiverse casistiche indicano che l’ipertiroidismocon gozzo di grosse dimensioni difficilmenteguarisce dopo una singola somministrazionedi 131 I, per cui in questi casi l’indicazioneprimaria è quella chirurgica.Il trattamento con radioiodio non è inoltreindicato in diverse condizioni di tireotossicosisenza ipertiroidismo (tireotossicosi fattiziae medicamentosa, fase di tireotossicosi dellatiroidite subacuta). In generale il radioiodionon è indicato nelle situazioni di ipertiroidismocon bassa captazione (ipertiroidismoindotto da amiodarone o da iodio).Non costituisce indicazione al trattamentocon 131 I la fase di ipertiroidismo subclinicodella tiroidite di Hashimoto sia perché puòessere una tireotossicosi da distruzione follicolaresenza iperfunzione tiroidea, sia perchél’ipertiroidismo può essere transitorio eseguito da ipotiroidismo. Questo ipertiroidismosubclinico va distinto dunque nettamenteda quello presente nel gozzo nodulare, cheinvece costituisce una indicazione chiara altrattamento con radioiodio.Nel caso di morbo di Basedow la presenzadi noduli dominanti, non-funzionanti, consospetto di malignità all’esame citologicorappresenta una controindicazione al trattamentocon radioiodio.5. AUTOIMMUNITÀ TIROIDEA E TRAT-TAMENTO CON 131 IIl rilievo di livelli elevati di anticorpi diretticontro il recettore del TSH (TRAb) neipazienti con morbo di Basedow implica unsignificato prognostico sfavorevole sulla efficaciaa lungo termine del trattamento con tionamidie rappresenta quindi un elemento afavore della terapia definitiva con radioiodio.La concomitanza di livelli elevati di TRAbed oftalmopatia, costituisce una indicazioneal trattamento definitivo dell’ipertiroidismocon radioiodio, con dosi ablative che garantiscanola completa distruzione del tessutotiroideo.La riduzione del volume ghiandolare valutatamediante ecografia rappresenta il parametromaggiormente predittivo di una efficacerisposta terapeutica al trattamento conradioiodio (Chiovato, 1998), mentre minoreimportanza prognostica sembrano assumerele modificazioni post-trattamento del livelloematico dei TRAb.In rari casi nei pazienti con gozzo nodularetossico il trattamento con radioiodio èseguito dallo sviluppo di un ipertiroidismoautoimmune con comparsa di TRAb. Questofenomeno è probabilmente legato alla liberazionedi antigeni tiroidei conseguente al trattamentocon radioiodio (Chiovato, 1994) epresuppone una suscettibilità genetica adammalarsi di morbo di Basedow. Questoevento è comunque estremamente raro, nonimpedisce un successivo trattamento definitivoe non implica limitazioni nella programmazionedel trattamento con radioiodio neipazienti con gozzo nodulare tossico.6. PREPARAZIONE DEL PAZIENTEI. Pretrattamento con tireostatici (m. diBasedow)È argomento di discussione se, prima deltrattamento radiometabolico, l’ipertiroidismodebba essere trattato o meno con antitiroidei.Infatti se da un lato sono stati descritticasi di esacerbazione dell’ipertiroidismo,fino alla crisi tireotossica, in pazienti nonpretrattati con tionamidi, dall’altro è notoche il pretrattamento con tireostatici puòdeterminare una riduzione dell’efficacia dellaterapia con 131 I per la conseguente riduzionedella captazione e dell’emivita biologica dello131I. Ciò potrebbe comportare la necessità diutilizzare attività di 131 I più elevate, per ottenererisultati comparabili.332 Fisica in Medicina - 4/2004

Recentemente è stata riportata una tendenzadegli ormoni tiroidei a diminuire doporadioiodio anche nei pazienti non pretrattaticon antitiroidei (Andrade, 1999; Burch,2001). Ciò implicherebbe che il più volteriportato incremento degli ormoni tiroidei inseguito al trattamento con 131 I sia ascrivibile,più che alla terapia radiometabolica di per sé,alla sospensione degli antitiroidei.È quindi consigliabile somministrare ilradioiodio senza pretrattamento con tireostaticinei pazienti con ipertiroidismo subclinicoe nei pazienti giovani, non affetti dapatologie cardiovascolari e con ipertiroidismolieve.Il pretrattamento è invece obbligatorio neipazienti con grave ipertiroidismo, nei pazientianziani ed in quelli con gravi malattie sistemiche,soprattutto malattie cardiovascolari,per due ragioni principali.La prima è che la terapia con 131 I consentedi raggiungere una condizione di eutiroidismosolo dopo alcune settimane, per cui neipazienti a rischio può essere utile accelerareil raggiungimento dell’eutiroidismo mediantela terapia farmacologica.La seconda ragione è che la terapia radiometabolicapuò provocare un temporaneopeggioramento della tireotossicosi, probabilmenteper il rapido rilascio in circolo dell’ormonetiroideo, determinato dal danno daradiazioni delle cellule follicolari tiroidee.Tale effetto può essere prevenuto dalla terapiafarmacologica, grazie alla riduzione dellequantità di ormoni tiroidei immagazzinatenel tessuto tiroideo. Infatti, nei pazienti pretrattatil’aumento degli ormoni circolanti chesi verifica dopo somministrazione di radioiodionon determina un superamento dei limitidi normalità, mentre nei pazienti non pretrattatiesso si somma a livelli ormonali giàelevati con ulteriore peggioramento dellatireotossicosi (Burch 2001).Il pretrattamento con tireostatici è inoltreutile nei casi ad accelerato turnover intratiroideodel radioiodio (“small pool syndrome”),poiché in questi casi consente di prolungareil tempo di residenza del radioiodioall’interno della tiroide ed ottimizzare quindiil rapporto tra dose al bersaglio e dose agliorgani critici.Nel morbo di Basedow, nel caso in cuifosse eseguito un pretrattamento con tireostatici,è necessario sospendere quest’ultimoalmeno 3 gg. prima della terapia radiometabolica.II. Pretrattamento con tireostatici (gozzonodulare tossico)Nel gozzo nodulare tossico è indicatolimitare la terapia tireostatica a casi selezionati,poiché il pretrattamento con tireostaticipuò favorire l’accumulo di radioiodio nel tessutoextranodulare non più funzionalmenteinibito e determinare una più elevata incidenzadi ipotiroidismo post-terapeutico.Nel caso del gozzo nodulare tossico èimportante sospendere il trattamento tireostaticoalmeno 3 settimane prima della terapiaradiometabolica e verificare l’effettivaripresa funzionale delle aree autonome e lapresenza di inibizione funzionale del tessutotiroideo normale mediante l’esecuzione diuna scintigrafia tiroidea nei giorni precedentila terapia radiometabolica. Nel caso in cuiil tessuto tiroideo sano non fosse ancoratotalmente soppresso, si dovrà prolungare ilperiodo di sospensione degli anti-tiroidei,eventualmente associando un trattamentosintomatico con beta-bloccanti (Signore,2000).III. Ormoni tiroideiGli ormoni tiroidei (Liotironina sodica 1µg/kg da 4-6 settimane prima del trattamentofino alla somministrazione del radioiodio)possono essere utilizzati in caso di presenzadi aree ad autonomia funzionale senza completainibizione funzionale del restante tessutotiroideo, per ridurre la captazione delradioiodio da parte del tessuto tiroideo normalee l’incidenza dell’ipotiroidismo postattinico.IV.Prodotti contenenti iodioDato che lo iodio contenuto in alcuni prodottipuò saturare la capacità delle celluletiroidee di captare ulteriori quantità delradioalogeno, i pazienti in cui è prevista laterapia radiometabolica non devono fare usodi tali prodotti per un adeguato periodo di4/2004 - Fisica in Medicina333

tempo prima della terapia radiometabolica(Tab n. 1).7. ASPETTI NORMATIVI E NORME DIRADIOPROTEZIONEScopo del presente capitolo è quello difornire brevi cenni in tema di legislazione edi radioprotezione. Maggiori approfondimentisono reperibili nel D.L.vo 187/2000 e inalcuni documenti tecnici che verranno riportatiin bibliografia.I. Autorizzazione all’impiego del radioiodioLa terapia con radioiodio dell’ipertiroidismoè una pratica soggetta a regime autorizzativoe, qualora il centro non risulti in possessodi autorizzazione, essa va richiesta aisensi dell’art. 27 del D.L.vo 230/95, secondole indicazioni fornite negli artt. 28 e 29 e nell’allegatoIX del D. L.vo citato.La domanda di nulla osta va inoltratasecondo le modalità previste dall’All. IX delD.L.vo 230/95, modificato dal D.L.vo241/2000. Per impianti di categoria A larichiesta va inoltrata al Ministero dell’Industria,Commercio e Artigianato (art.28 ),mentre per gli impianti di Categoria B larichiesta va inoltrata alle Autorità competenti,stabilite con leggi delle regioni o delle provinceautonome.Gli enti che invece al momento dell’entratain vigore dell’Allegato IX del D.L.vo241/2000 risultavano già in possesso di unprovvedimento autorizzativo rilasciato aisensi della precedente normativa (art. 96 delD.P.R. 185/64), dovevano richiedere, entro 2anni (31 dicembre 2002) la conversione o laconvalida del provvedimento stesso ai sensidella nuova normativa. Nel caso in cui gli entifossero in possesso di provvedimento autorizzativo,rilasciato ai sensi della precedentenormativa, e che prevede il rinnovo, la richiestadi autorizzazione deve essere presentatanei termini previsti dai provvedimenti in questione(art. 146, comma 3 D.Lgs 230/95).II. Smaltimento dei rifiuti radioattiviGli artt. 28 e 29 del D.L.vo 230/95 stabilisconoche il nulla osta relativo all’impiego dicategoria A o di categoria B deve tener contodelle modalità dell’eventuale allontanamentoo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Pertantonell’ambito della richiesta di nulla osta dicategoria A o B dovrà essere previsto anchelo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Gli Enti,che non sono in possesso di un provvedimentoautorizzativo allo smaltimento dirifiuti radioattivi, rilasciato ai sensi della precedentenormativa (art. 105 del D.P.R.185/64), devono richiedere subito il nullaosta relativo all’impiego di categoria A o dicategoria B.Tab n. 1 - Tempi di sospensione consigliati di alcuni farmacie prodotti prima della terapia con 131 I (modificato da linee guida SNM)Farmaco o prodottoMultivitaminici (contenenti iodio)Espettoranti, soluzioni di Lugol, prodotti abase di alghe marine, prodotti perdimagrire contenenti iodio, disinfettanti,lavande vaginali, dentifrici iodati, tintureper capelli, creme anti-cellulite a basedi iodio o prodotti iodatiTintura di iodioMezzi di contrasto radiografici idrosolubiliMezzi di contrasto radiografici liposolubili(oggi usati raramente)Amiodarone{Tempo di sospensione consigliato7 giorni2-3 settimane, in base al contenuto di iodio2-3 settimane3-4 settimane (in caso di funzionalità renale normale)Alcuni mesi3-6 mesi o più334 Fisica in Medicina - 4/2004

Gli enti che invece al momento dell’entratain vigore dell’Allegato IX del D.L.vo241/2000, risultavano già in possesso di unprovvedimento autorizzativo allo smaltimentodi rifiuti radioattivi, rilasciato ai sensidella precedente normativa (art. 105 delD.P.R. 185/64), dovevano richiedere, nell’ambitodella stessa richiesta di conversione oconvalida del provvedimento autorizzativo aifini dell’impiego (art. 96 del D.P.R. 185/64),anche la conversione o convalida dell’autorizzazioneallo smaltimento. Tale richiestadoveva essere effettuata entro 2 anni dall’entratain vigore del suddetto Allegato IX (31dicembre 2002). Nel caso in cui gli enti fosseroin possesso di provvedimento autorizzativo,rilasciato ai sensi della precedentenormativa, e che prevede il rinnovo, la richiestadi autorizzazione deve essere presentatanei termini previsti dai provvedimenti in questione(art. 146, comma 3 D.Lgs 230/95).III. Responsabilità del trattamentoL’esercizio specialistico della MedicinaNucleare viene consentito esclusivamente almedico laureato in medicina e chirurgia, abilitatoall’esercizio professionale e in possessodello specifico diploma di specializzazione(art.7, comma 3, D.L.vo 187/00). Ai sensidell’art. 5, commi 1 e 2, del D.L.vo 187/00 ilmedico specialista ha la responsabilità clinicadiretta del trattamento (inteso come esposizionemedica), lo effettua su richiesta motivatadel prescrivente e sceglie la metodologiapiù idonea, valutando anche la possibilità diutilizzare tecniche sostitutive non basate suradiazioni ionizzanti.IV.Giustificazione del trattamentoLa terapia radiometabolica è una praticasottoposta al principio di giustificazione sancitodall’art. 3 del D.L.vo 187/00 e quindi aisensi dello stesso decreto é necessaria sia lagiustificazione generale della pratica che lagiustificazione della singola esposizione.Mentre la prima viene stabilita nell’ambitodel consesso scientifico (da istituzioni nazionalio internazionali, da associazioni scientifiche,ecc.), la seconda viene effettuata dalmedico specialista (medico nucleare) chedeve tener conto degli obiettivi specifici dell’esposizionee delle caratteristiche della personainteressata.La sede idonea in cui il medico nucleare(medico specialista a fini di radioprotezione)effettua la giustificazione della pratica inoggetto (terapia con radioiodio dell’ipertiroidismo)è la visita medico-nucleare pretrattamentocodificata nel tariffario nazionale(G.U. n.216 del 14 settembre 1996, DM 22luglio 1996 “ Prestazioni di assistenza specialisticaambulatoriale erogabili nell’ambitodel Servizio sanitario nazionale e relativetariffe”, con il numero di codice 89.03).Durante la visita pretrattamento il mediconucleare procede alle seguenti operazioni evalutazioni previste dalla corrente legislazione:Evita esposizioni non giustificate, qualoranon esista un’indicazione corretta al trattamento(art.3,comma1, D.L.vo 187/00)Valuta l’efficacia ed i potenziali vantaggiterapeutici dell’esposizione medica connessaal trattamento con radioiodio rispetto aldanno alla persona che la stessa potrebbeprovocare tenendo conto delle procedureterapeutiche alternative che si propongono lostesso obiettivo, ma che non comportanoun’esposizione (art.3, comma 2, D.L.vo187/00)Per evitare esposizioni non necessarie siavvale insieme al prescrivente delle informazioniacquisite o si assicura di non essere ingrado di procurarsi precedenti informazionidiagnostiche o documentazione medica pertinentialla prevista esposizione (art.3,comma 5, D.L.vo 187/00)Procede alla valutazione clinica del risultatodi precedenti trattamenti terapeutici(art.2, comma 2, lettera c, D.L.vo187/00).V. Consenso informatoPoiché attraverso la terapia con radioiodiosi esercita un’azione con intrinseca portatalesiva, il paziente maggiorenne, capace diintendere e di volere, informato sulla natura eprospettive della prestazione, deve esprimereil suo specifico consenso in forma scritta.In caso di minori o di pazienti incapaci diintendere o volere il consenso viene espressodal legale rappresentante del paziente.4/2004 - Fisica in Medicina335

Anche se il D.L.vo 187/00 richiede espressamenteil consenso informato specifico soltantonel caso dell’esposizione di persone afini di ricerca, l’obbligo di informare il pazientecirca i rischi e i danni inerenti la prestazioneterapeutica (All. I del D.L.vo 187/00) costituisceuna premessa implicita al consenso.Il consenso tutela l’operatore sia in terminidi responsabilità penale (Artt. 43 e 50 C.P.)che civile (Art. 2043 C.C.) salvo nei casi diriconosciuta colpa professionale per negligenza,imprudenza e imperizia.Va ricordato che l’obbligo di richiedere ilconsenso ricade sullo specialista (non sulprescrivente) in quanto titolare della responsabilitàclinica (Art.2, comma 2.c, del D.L.vo187/00) e della effettuazione della prestazione(Art. 5, comma 1, del D. L.vo 187/00).In Allegato I viene riportato un modelloesemplificativo di consenso informato altrattamento con radioiodio.VI.Ottimizzazione del trattamentoNell’ambito della programmazione e dellavalutazione delle dosi somministrate lo specialistadeve programmare individualmentel’esposizione dei volumi bersaglio tenendoconto che le dosi a volumi e tessuti non bersagliodevono essere le più basse ragionevolmenteottenibili e compatibili con il fineradioterapeutico perseguito con l’esposizione(art.4, comma 2, del D.L.vo 187/00).Inoltre l’esercente e il responsabile dell’impiantoradiologico devono garantire che nelleprocedure inerenti la radioterapia lo specialistasi avvalga di un esperto in fisica medica(art. 6, comma 3, del D.L.vo 187/00).Il trattamento dell’ipertiroidismo conradioiodio, in quanto pratica terapeutica,rientra anche fra le “pratiche speciali”, di cuiall’art. 9 del D.L.vo 187/00, per cui, secondoquanto stabilito dal comma 4 di tale articolo,il responsabile dell’impianto radiologicodeve predisporre le procedure per la valutazionedelle dosi somministrate ai pazientiverificandone la corretta applicazione.Da questo non ne deriva una esplicitarichiesta di adozione di modelli quantitatividi calcolo della dose individuale, ma sicuramentealmeno l’impiego di procedure standarddi valutazione della dose, anche semplici,e comunque l’adozione di una dose strettamenteindividualizzata per ciascun paziente.In quanto “pratica speciale” il responsabiledell’impianto radiologico garantisce laqualità tecnica del trattamento con radioiodio,inteso come procedura terapeutica.VII. Aspetti organizzativiIl trattamento con radioiodio per ipertiroidismopuò essere eseguito in regime ambulatorialepurché l’attività somministrata nonsuperi 600 MBq e ciò non comporti, successivamente,il superamento dei limiti e dei vincolidi dose, rispettivamente, per la popolazionee per familiari e conoscenti (all. I -parte II del D.L.vo 187/00).A tal fine devono essere date le necessarieistruzioni al paziente (vedi allegato II) accertandosiche le stesse possano essere rispettatee che in tale maniera non vengano superatii vincoli di dose previsti per il gruppo particolaredi persone definito dall’art.1, comma3, del D. L.vo 187/00 e i limiti di dose per lepersone del pubblico (Art.4, comma 8, e All.I, parte II, comma 8, del D.L.vo 187/00).In caso di superamento del valore di 600MBq o nel caso in cui non sia possibile assicurareil rispetto delle istruzioni (in manieratale che non vengano superati i limiti di doseper la popolazione o per i lavoratori nonesposti ) o il rispetto delle norme relative allosmaltimento dei rifiuti radioattivi, la terapiadeve essere effettuata in regime di ricoveroprotetto con sistema di smaltimento deirifiuti radioattivi (All. I, parte II, comma 6, delD.L.vo 187/00).Comunque tutte le modalità previste e utilizzatedevono rientrare nelle autorizzazionirilasciate.In tutti i casi, sia per i trattamenti eseguitiin regime ambulatoriale che per quelli inregime di ricovero protetto e prima che ilpaziente lasci la struttura sanitaria, il mediconucleare deve fornire al paziente e renderenote ai suoi familiari informazioni sui rischie norme di comportamento atte ad evitare ilsuperamento dei limiti e vincoli fissati.Un esempio di tali informazioni è riportatonell’allegato II.336 Fisica in Medicina - 4/2004

VIII. Gravidanza e AllattamentoAl fine di evitare il trattamento non intenzionaledi donne gravide o di lattanti:- il prescrivente e, al momento dell’indagineo del trattamento, lo specialista “…devonoeffettuare un’accurata anamnesi allo scopodi sapere se la donna è in stato di gravidanzae si informano, nel caso della somministrazionedi radiofarmaci, se allatta al seno”(art.10, comma 1, del D.L.vo 187/00)- l’esercente “…deve assicurarsi che venganoesposti avvisi atti a segnalare il potenzialepericolo per l’embrione, il feto o per illattante nel caso di somministrazione diradiofarmaci. Tali avvisi devono esplicitamenteinvitare il paziente a comunicare allospecialista lo stato di gravidanza certa o presuntao l’eventuale situazione di allattamento”(art.10, comma 1, del D.L.vo 187/00).Le pazienti in età fertile devono essereadeguatamente informate sui rischi che laterapia con 131 I comporterebbe per una gravidanzain atto. Nessuna paziente in cui siapossibile una gravidanza in atto può esseresottoposta a terapia con 131 I. È consigliabilepertanto eseguire una determinazione siericadella β-HCG nei giorni immediatamente precedentila terapia.È altrettanto opportuno consigliare allapaziente in età fertile di evitare gravidanzeper almeno 4 mesi, in modo da avere lagaranzia che la dose ai gameti e/o al nascituronon superi 1 mSv, il limite di dose individuatoper la popolazione generale e per lelavoratrici gestanti dalle direttive europeevigenti (Direttiva 96/29/Euratom recepita dalD.Lgs. 241/2000 e modificato dal D.Lgs. 26marzo 2001, n. 151). Tale attesa permetteinoltre di raggiungere un soddisfacente equilibrioormonale.Anche per quanto riguarda i maschi, poichégli spermatozoi potrebbero essere danneggiati,è prudente sconsigliare il concepimentonei 4 mesi successivi al trattamentocon radioiodio.Nel caso in cui una donna in gravidanzasia comunque stata sottoposta a terapia o nelcaso in cui la concepimento avvenga dopo laterapia ma prima del termine di 4 mesi, l’espertodi fisica medica o il medico responsabiledella procedura dovranno valutare ladose al nascituro.Si dovrà tenere conto della dose e delperiodo di gravidanza al momento dell’esposizionee discutere con la paziente i possibiliinterventi, confrontando il rischio mediodella vita di tutti i giorni con il rischio dovutoall’esposizione.Al di sotto di 100 mSv (BIR 1973), l’abortonon è da prendere in considerazione solosulla base dell’esposizione alle radiazioni. Aldi sopra di 100 mSv si dovranno valutare lecircostanze individuali. Tuttavia, persino unadose di varie centinaia di milligray al nascituronon comporta automaticamente l’indicazionedi abortire (Commissione Europea -Protezione dalle radiazioni 100).8. MODALITÀ DI SOMMINISTRAZIONE EDOSIMETRIAI. Generalità sulla dosimetriaLa stima della dose assorbita prevede lavalutazione della massa del volume bersaglio,della captazione massima e dell’emiperiodoeffettivo dello 131 I a livello del bersaglio(T 1/2eff ).Premesso che tali misure possono essereeseguite con vari livelli di accuratezza, precisionee complessità, come illustrato nell’allegato3, vengono qui riassunte le modalità dideterminazione dei parametri necessari alcalcolo dosimetrico personalizzato.a) volume bersaglioConsiderando una densità pari a 1 g/ml,la massa del volume bersaglio corrispondealla somma dei volumi dei 2 lobi (ed eventualmentedell’istmo) o del singolo nodulo oinfine dei noduli multipli funzionanti. Talivolumi possono essere misurati:- utilizzando l’ecografia- utilizzando la scintigrafia tiroideacon 123 I (tempo ottimale fra 4 e 24 ore99mdalla somministrazione), o con Tc(misura ottimale a 30 minuti dalla somministrazione).Lo 131 I può essere utilizzatoper la misura del volume bersaglio solocontestualmente alla misura della capta-4/2004 - Fisica in Medicina337

zione. La misura ottimale viene effettuatafra 6 e 24 ora e con collimatore pin hole.Il metodo scintigrafico, più accurato aifini dosimetrici in quanto in grado di evidenziareil volume funzionale (non sempre coincidentecon il volume morfologico), presupponeun’analisi dell’immagine per identificarel’isocontorno del volume o dei volumi d’interesse.Le modalità di implementazione delle duemetodiche sono descritte nell’allegato 3.b) captazione massima percentualeLa captazione massima percentualeandrebbe determinata da una serie di misuretemporali di attività accumulata nell’organo,distribuite sia durante la fase di accumulo siadurante la fase di eliminazione del radionuclidedalla regione tiroidea, utilizzandoesclusivamente radioisotopi dello iodio. Ovenon fattibile, la captazione massima puòessere approssimata da un’unica misura eseguitaall’incirca alla 24 a ora.Le misure temporali possono essere ottenutecon:- sistemi di conteggio a sonda di captazione- sistemi a gammacamera.È sempre fondamentale garantire la stabilitàdi risposta del sistema per tutta la duratadella sequenza temporale, ed in generale ladefinizione di condizioni geometriche dimisura ottimizzate e ripetibili.La misura con gammacamera è la metodicaconsigliata, in virtù della possibilità dilocalizzare il volume di accumulo del radionuclidee di correggere per l’attività di fondocon una sottrazione mirata in una regione disignificato clinico.Le modalità di implementazione delle duemetodiche sono descritte nell’allegato 3.c) tempo di dimezzamento effettivoIl valore del tempo di dimezzamentoeffettivo T 1/2eff è determinato a partire dallemisure di captazione percentuale, utilizzandoesclusivamente radioisotopi dello iodio.Il metodo di riferimento prevede acquisizionialmeno fino a 96 -120 ore e la successivainterpolazione dei punti sperimentalidella curva di captazione percentuale. In condizionidi non disponibilità di un numerosufficiente di punti sperimentali (almeno 3),il T 1/2eff può essere determinato da una sempliceinterpolazione monoesponenziale fra 2misure di captazione eseguite una attornoalla 24 a ora e una a 96 -120 ore.Quando non risulti praticabile nemmeno ilmetodo semplificato con 2 determinazionitemporali, il valore di T 1/2eff può essere fissatoa 132 ore (ICRP 53). Si fa comunque notareche l’utilizzo di tale valore teorico può portaread errori rilevanti nel calcolo dosimetrico.Nel caso venga utilizzato come radioisotopolo 123 I il tempo di dimezzamento effettivova calcolato correggendo le misure per ledifferenze di tempo di dimezzamento fisicofra lo 123 I e lo 131 I (vedi allegato 3).Misurazioni in tempi più precoci (4 a o 6 aora) possono essere utili per svelare unaumentato turn-over intraghiandolare diradioiodio (sindrome “small pool”), caratterizzatoda valori di captazione tiroidea intempi precoci superiori al valore di iodocaptazionealla 24 a . In tale caso si determina unarapida organificazione ed un incremento dell’increzionedi radioiodio legato a proteine.Ciò può determinare una significativa riduzionedelle dosi assorbite a livello del tessutotiroideo ed un inaccettabile incrementodella dose al sangue intero (che rappresentaun indicatore della dose assorbita a livellodel midollo emopoietico) (Barandes, 1973). Intali casi può essere utile il pre-trattamentocon anti-tiroidei di sintesi o l’esecuzionedella terapia radiometabolica con attivitàsomministrate più elevate e senza sospensionedel trattamento tireostatico (Becker, 1991Zanzonico, 1991 e 1997).d) organi differenti dall’organo bersaglioNell’ambito delle attività usualmente somministrateper la terapia delle patologie tiroideebenigne, per organi diversi dall’organobersaglio è sufficiente la stima della doseimpegnata, ricavabile dai dati tabulati nellapubblicazione ICRP 53 e riportati nella tabellaA. Per valori di captazione compresi oesterni all’intervallo presentato in tabella, ledosi impegnate possono essere calcolate perinterpolazione o estrapolazione lineare.338 Fisica in Medicina - 4/2004

Tabella A. Esempi di dose impegnata per unità di attività di 131 I somministrato(mSv/MBq) per adulti normali.I dati sono tabulati per due valori di captazione (ICRP 53)ORGANO Captazione 15% Captazione 55%Parete della vescica 0,520 0,290Mammella 0,043 0,091Parete dello stomaco 0,460 0,460Intestino tenue 0,280 0,280Polmoni 0,053 0,130Ovaie 0,043 0,041Midollo osseo 0,054 0,120Testicoli 0,028 0,026Dose efficace impegnata (esclusa tiroide) 0,12 0,13II. Gozzo tossico diffuso (m. di Basedow)a) obiettivo della terapiaL’obiettivo primario della terapia radiometabolicadell’ipertiroidismo da gozzo tossicodiffuso è rappresentato dal raggiungimentodi una guarigione stabile con un’unicadose di 131 I in un’alta percentuale di pazientientro 1-2 mesi.Nel caso in cui sia presente oftalmopatial’obiettivo della terapia radiometabolica èrappresentato dalla totale ablazione del tessutotiroideo, ottenuta in tempi rapidi.La terapia radiometabolica dell’ipertiroidismopuò essere condotta con diverse modalità:a) somministrazione di quantità diradioattività fisse, eventualmentemodulate tenendo conto delle dimensionidel gozzo e dell’entità della tireotossicosi;b) somministrazione di quantità diradioattività determinate in base allavalutazione della dose media al volumebersaglio (dosimetria individualizzatacon stima della massa tiroidea e dellacinetica intratiroidea della dose);c) somministrazione di quantità diradioattività determinate in base allavalutazione della massima concentrazionedi radioattività nella tiroide(MBq/g di tessuto tiroideo: in praticaequivalente alla dosimetria di cui alpunto b, con introduzione di valorecostante per t 1/2eff dello 131 I).In queste linee guida si è scelto di proporreuna modalità di dosimetria individualizzata,con formula analoga alla formula diMarinelli-Quimby.Tale modalità consente di ottemperarepienamente al principio di ottimizzazione edi individualizzazione della dose, richiestodalla normativa nazionale ed europea e -mediante la stima della dose media in Gy -facilita i confronti dei risultati delle diversecasistiche.La formulazione proposta permette inoltredi modulare il livello di accuratezza dellastima della dose in base alle risorse disponibilie all’esperienza professionale accumulatanei singoli Centri (si può scegliere il metodoper la stima del volume tiroideo e se stimaredirettamente sul singolo paziente il t 1/2eff outilizzare un valore costante).b) dose al bersaglioUna dose al bersaglio di 80-120 Gy consentedi raggiungere l’obiettivo primario definitoal punto a.In caso di oftalmopatia la dose da erogareè dell’ordine dei 150-200 Gy.c) dosimetriaL’attività di 131 I da somministrare per ero-4/2004 - Fisica in Medicina339

gare alla tiroide la dose prescritta in base aicriteri del punto b, è calcolabile utilizzandola formula tradizionale (Snyder, 1975):dove:A 0 = attività da somministrare in MBqD T = dose prescritta al volume tiroideoin cGym 0 = massa tiroidea in gU max = iodocaptazione tiroidea massimapercentualeT 1/2eff =emiperiodo effettivo dello 131 I alivello del tessuto tiroideo in orePer una valutazione più accurata delladose da erogare per questa patologia, puòessere utile tener conto della riduzione dellamassa del volume tiroideo durante e comerisultato della terapia. Una recente modellizzazionein tal senso è riportata nell’allegato 3.Le attività da somministrare per otteneredosi di 150 Gy possono variare dai 300 ai1300 MBq per adenomi con iodocaptazionealla 24 a ora intorno al 30% e con diametro da3 a 5 cm.L’erogazione di dosi ablative rende quindinecessaria in alcuni casi (adenomi di grandidimensioni, iodocaptazione relativamentebassa, adenomi multipli) la somministrazionedi attività superiori all’attività massimasomministrabile in regime ambulatorialedalla legislazione italiana vigente (600 MBq):in tali casi è necessario effettuare il trattamentoin regime di ricovero protetto.III. Aree di autonomia funzionale singoleo multiplea) obiettivo della terapiaL’obiettivo primario della terapia radiometabolicadell’ipertiroidismo da gozzonodulare tossico è rappresentato dalla ablazionedelle aree autonome, con raggiungimentoe mantenimento dell’eutiroidismo.Le aree funzionalmente autonome risultanogeneralmente più resistenti al trattamentocon radioiodio rispetto al morbo diBasedow e richiedono quindi il raggiungimentodi dosi assorbite superiori.b) dose al bersaglioLe dosi da erogare a scopo ablativo a livellodel tessuto autonomo funzionante sonodell’ordine dei 150-300 Gy.c) dosimetriaL’attività di 131 I da somministrare per erogareal nodulo/i la dose prescritta in base aicriteri del punto b, è calcolabile utilizzandola formula tradizionale (Snyder, 1975):dove:A 0 = attività da somministrare in MBqD T = dose prescritta al nodulo in cGym n = massa del nodulo in gU max = iodocaptazione massimapercentuale del noduloT 1/2eff =emiperiodo effettivo dello 131 Idel nodulo in oreLa stima dosimetrica può essere completatacon la valutazione della dose impartita allobo controlaterale, che è riportata nell’allegato3.L’approccio dosimetrico finalizzato al calcolodell’attività da somministrare, in situazionidi noduli autonomi multipli (fino a 3),può essere considerato alla stregua del calcolosul nodulo singolo. L’attività da somministrareè in principio la massima attività ottenutadall’applicazione della formula sui singolinoduli d’interesse; considerazioni di tipoclinico possono portare a scelte terapeutichedifferenti, accettando un sottodosaggio dialcuni noduli bersaglio.La presenza di più di 3 noduli autonomipuò essere risolta effettuando un calcolo dell’attivitàda somministrare in base alla relazionesoprariportata in cui i valori dei parametridi massa, captazione e tempo di dimezzamentosono valutati sull’intera area cheinscrive la regione metabolicamente attiva. Ilcalcolo dosimetrico in tali situazioni non puògarantire un livello di accuratezza confrontabilecon il metodo proposto per il nodulo sin-340 Fisica in Medicina - 4/2004

golo, a meno di non utilizzare metodiche dicalcolo complesso tridimensionale (S-voxel,calcolo Montecarlo) basate sull’acquisizionedi immagini tomografiche. Ciò vale anche inquelle situazioni in cui l’omogeneità di distribuzionedel radionuclide nel volume tiroideosia macroscopicamente irregolare.IV.Modalità di somministrazioneLo 131 I può essere somministrato per os (informa di capsule o di soluzione liquida) o pervia endovenosa (indicata in pazienti convomito o non collaboranti). È opportuno ildigiuno almeno per le sei ore precedenti e letre ore successiva al trattamento in modo dafacilitare ed accelerare l’assorbimento intestinale.9. EFFETTI INDESIDERATIStudi a lungo termine (20-40 anni) inpazienti trattati con 131 I hanno dimostratoche la terapia radioisotopica è associata adeffetti collaterali a breve e a lungo termine dimodesto rilievo.Il principale effetto collaterale della terapiacon radioiodio, soprattutto nel morbo diBasedow, è costituito dall’ipotiroidismo,anche se attualmente esso viene consideratopiù che un vero effetto collaterale un rischiocalcolato o un vero e proprio effetto voluto.Questo perché, soprattutto nelle gravi formedi ipertiroidismo, l’obiettivo prioritario deltrattamento è rappresentato dalla rapidarisoluzione della tireotossicosi, indipendentementedalla successiva comparsa di ipotiroidismo.Nel morbo di Basedow l’incidenza cumulativadell’ipotiroidismo post-radioiodio puòraggiungere il 90% dei soggetti trattati conuna incidenza del 50 % nel primo anno e unincremento percentuale del 2-3 % di nuovicasi per anno (Graham GD 1986, Cunnien AJ,1982, Gomez et al, 2000).In passato si tentava di calibrare la dose diradioiodio in maniera tale da ridurre l’incidenzadella successiva ipofunzione ghiandolare.L’esperienza di anni di follow-up suggeriscetuttavia che dosi minori riescono solo aridurre la frequenza di ipotiroidismo precoce(entro 1 anno), ma non di quello tardivo, cheè indipendente dalla dose.Inoltre, la persistenza di parenchima tiroideofunzionante, indicata dall’eutiroidismopost-radioiodio, spesso prelude ad una futurarecidiva dell’ipertiroidismo. È divenutaquindi sempre più comune la pratica di somministraredosi medio-alte di radioiodio chegarantiscono l’efficacia terapeutica a spese diun rischio di ipotiroidismo più precoce, seppurnon più frequente.Va precisato comunque che l’ipotiroidismosi verifica sempre anche dopo il trattamentochirurgico nonché in una quota deipazienti trattati esclusivamente con antitiroideidi sintesi (Gomez et al 2000).La prevalenza di ipotiroidismo dopo trattamentocon radioiodio nel gozzo nodularetossico è nettamente inferiore a quella osservatanel morbo di Basedow ed è più frequentenei pazienti che presentano fenomeni diautoimmunità tiroidea documentata dallapresenza di autoanticorpi anti-tiroide circolanti(Mariotti, 1986) o nei casi in cui siadocumentata una presenza ridotta di tessutotiroideo normale perinodulare.Soprattutto in passato l’effetto collateralepiù temuto è stato il possibile effetto carcinogenodelle radiazioni ionizzanti, che potrebbemanifestarsi anche a distanza di molti annidal trattamento ed in maniera indipendentedalla dose di radiazione assorbita.Studi condotti su decine di migliaia dipazienti trattati con radioiodio e seguiti confollow-up molto prolungati non hanno evidenziatoun incremento significativo dellaincidenza e della mortalità complessiva dacancro in seguito a terapia con 131I per ipertiroidismo(Dobyns, 1974, Holm, 1980 e1991, Hoffmann 1982, Goldman, 1988, Hall1993, Ron 1998). Uno studio ha evidenziatoun modesto incremento della mortalità dacarcinoma tiroideo, in particolare nei pazientitrattati per gozzo nodulare tossico, chepresentano peraltro un aumento di talerischio indipendentemente dal trattamentocon 131 I (Ron, 1998). Un altro studio ha confermatol’assenza di un incremento dellaincidenza e della mortalità da cancro neipazienti trattati con 131 I per ipertiroidismo edha evidenziato unicamente un piccolo incre-4/2004 - Fisica in Medicina341

mento dell’incidenza e della mortalità per ilcarcinoma dell’intestino tenue e per il carcinomatiroideo (Franklyn, 1999). In sintesi,tutti gli studi finora condotti hanno evidenziatoche il rischio carcinogeno della terapiacon 131 I dell’ipertiroidismo è estremamentelimitato nell’adulto, non riduce in misurasignificativa la sicurezza di tale modalitàterapeutica e non rappresenta quindi unamotivazione valida per limitarne l’utilizzazione.Un altro problema dibattuto è il possibileeffetto dello 131 I a livello delle cellule germinali,con ripercussioni sulla progenie. Inrealtà la dose assorbita a livello gonadico inuna donna che venga trattata con 370 MBq(10 mCi) di 131 I è di circa 10-30 mGy, paragonabilequindi alla dose assorbita in seguitoad alcune indagini radiologiche (es. TC addome)(Wall BF, 1997). È stato calcolato che l’aumentodel rischio genetico dopo trattamentocon 131 I è trascurabile (0.003%) rispetto a quellospontaneo (0,8%) (Robertson, 1976).Pazienti con gozzo di grandi dimensioni econ elevata captazione del radioiodio possonopresentare una lieve tumefazione transitoriadel collo (tiroidite attinica) e/o una lieveforma di scialoadenite per cui è consigliabilein questi casi la somministrazione di antiinfiammatori.Del possibile aggravamento dell’oftalmopatiadopo trattamento si parlerà nel capitolosuccessivo.10.TERAPIA SUCCESSIVA AL TRATTA-MENTO CON RADIOIODIODopo la terapia con radioiodio, gli antitiroideidi sintesi (tionamidi) possono essereutilizzati per il controllo immediato dell’ipertiroidismo.È stato ipotizzato che l’uso delletionamidi dal 4° al 23° giorno dopo la somministrazionedi radioiodio evita una sua rapidaorganificazione e dismissione dalla ghiandolaaumentando quindi il suo effetto terapeutico.Questa ipotesi è contrastata da altri datidella letteratura che indicano una ridottaefficacia del radioiodio se le tionamidi sonosomministrate entro 7 giorni dal trattamento(Velkeniers, 1988, Sabri, 1999), probabilmentea causa di un effetto radioprotettivo deitireostatici, mediato da una riduzione deiradicali liberi.È quindi opportuno effettuare il trattamentotireostatico dopo la terapia con 131 Isolo in casi selezionati e comunque nonprima di 7 gg dal trattamento.Per quanto riguarda il controllo dei sintomida ipertiroidismo è indicato l’uso di betabloccanti.Recentemente è stato riportato che il carbonatodi litio (900 mg al giorno per 6 giornia partire dal giorno del trattamento) aumental’efficacia del radioiodio e permette uncontrollo più rapido dell’ipertiroidismo(Bogazzi, 1999) attraverso l’allungamentodell’emivita biologica del radiofarmaco.Un importante aspetto da considerare è ilrapporto che intercorre tra la terapia radiometabolicae la comparsa e/o il peggioramentodella oftalmopatia basedowianasoprattutto nei soggetti con grave ipertiroidismo,con elevati livelli di anticorpi anti recettoredel TSH e nei fumatori.Un recente, ampio studio prospettico erandomizzato pubblicato da Bartalena e coll.(1998) ha dimostrato che l’oftalmopatia progrediscedopo trattamento con 131 I nel 15%dei pazienti rispetto al 3% dei pazienti trattaticon metimazolo; ma se al trattamento con131I si associa una terapia corticosteroideanon si osserva peggioramento dell’oftalmopatiain alcun paziente.Il peggioramento della patologia ocularepuò essere correlato con un’esacerbazionedella risposta autoimmune come conseguenzadella liberazione di autoantigeni tiroideiprovocato dal trattamento radioisotopico. Èindicato prevenire il peggioramento dell’oftalmopatiamediante somministrazione didosi moderate di glucocorticoidi a partire da2-3 giorni dopo la terapia radiometabolica:inizialmente 0,4-0,5 mg/Kg di prednisone algiorno per 2-4 settimane, con riduzione scalareper una durata complessiva di 3 mesi(Bartalena, 1998).Questa azione di copertura fa sì che lapresenza di oftalmopatia non costituisca unacontroindicazione al trattamento radiometabolico(Bartalena, 2000).342 Fisica in Medicina - 4/2004

11. FOLLOW-UPNel caso in cui non sia prevista terapiatireostatica dopo il trattamento con 131 I, ilpaziente deve essere avvertito di riferireprontamente palpitazioni o sintomi da esacerbazionedella tireotossicosi che potrebberomanifestarsi nelle prime settimane dopola terapia e successivamente ogni sintomoinsorto improvvisamente che possa suggerireripresa di malattia o insorgenza di ipotiroidismo,indipendentemente dai controlli programmati.Poiché è raro che l’ipotiroidismo si instauriprima di 8 settimane, è sufficiente controllareil TSH e gli ormoni tiroidei dopo 6 settimane.È da ricordare che il valore del TSH èl’ultimo parametro della funzione tiroidea anormalizzarsi, a volte anche diversi mesidopo un trattamento efficace.In caso di ipotiroidismo insorto dopo 6-12settimane dal trattamento, il paziente deveessere strettamente monitorato poiché è possibileche tale ipotiroidismo rappresenti unfenomeno transitorio. Successivamente ilprogressivo incremento del TSH e la riduzionedell’FT4 indica la comparsa di un ipotiroidismoprobabilmente definitivo per il qualedeve essere instaurata una terapia ormonalesostitutiva.Nei pazienti con adenoma tiroideo tossicopuò essere utile l’esecuzione di una scintigrafiatiroidea di controllo dopo 4-6 mesi perevidenziare la ripresa funzionale del parenchimatiroideo extra-nodulare, anche se l’aspettoscintigrafico della ghiandola dopo iltrattamento è indipendente dalla rispostaormonale e di minore significato prognosticorispetto ad essa.Dal momento della comparsa di eutiroidismoil controllo successivo sarà eseguito adistanza di 3 mesi e quindi ad intervalli progressivamentesuperiori.In caso di persistenza di ipertiroidismo èindicata l’effettuazione di trattamento tireostaticoper circa 3-4 mesi per attendere ilpieno effetto del trattamento con radioiodio.Se dopo 6-12 mesi la malattia non si è ancorarisolta, si rende opportuno somministrareuna seconda dose terapeutica.12. BIBLIOGRAFIAAlexander EK, Reed Larsen P. High dose therapyfor the treatment of hyperthyroidismcaused by Graves’ disease. J Clin EndocrinolMetab 87: 107377, 2002Andrade VA, Gross JL, Maia AL. Effect ofmethimazole pretreatment on serum thyroidhormone levels after radioactive treatmentin Graves’ hyperthyroidism. J ClinEndocrinol Metab 84: 4012-16, 1999Barandes M, Hurley HR, Becker DVImplications of rapid thyroidal iodine turnoverfor I131 therapy: The small pool syndrome.J Nucle Med 14:379, 1973Becker DV, Zanzonico PB, Hurley JR et al.Continuation of antithyroid drugs does notadversely affect therapy and in “small pool”patients reduces the extrathyroidal radiationdose. In: Gordon A, Gross J, HennemanG (eds) Progress in thyroid research.Balkema, Rotterdam, pp 223-226, 1991Burch HB, Solomon BL, Cooper DS, FergusonP, Walpert N, Howard R. The Effect ofantithyroid drug pre-treatment on acutechanges in thyroid hormone levels after 131 Iablation for Graves’ disease. J ClinEndocrinol Metab 86: 3016-21, 2001Bartalena L, Marcocci C, Bogazzi F, Manetti L,Tanda ML, Dell’Unto E, Bruno-Bossio G,Nardi M, Bartolomei MP, Lepri A, Rossi G,Martino E, Pinchera A. Relationship betweentherapy for hyperthyroidism and the courseof Graves’ ophtalmopathy. N Engl J Med338:73-78, 1998.Bartalena L. Menagement of Graves’ ophthalmopathy:reality and perspectives. EndocrRev 21: 168-199, 2000BIR Diagnostic Radiology in early pregnancyand grounds for recommending abortion.Statement of Radiation Protection committee,BIR London, 1973.Bogazzi F, Bartalena L, Brogioni S, ScarcelloG, Burelli A, Campomori A, Manetti L, RossiG, Pinchera A, Martino E. Comparison ofradioiodine plus lithium in the treatment ofGraves Hyperthyroidism. J Clin EndocrinolMetab 84:499-503, 1999.Chiovato L, Fiore E, Vitti P, Rocchi R, Rago T,Dokic D, Latrofa F, Mammoli C, Lippi F,4/2004 - Fisica in Medicina343

Ceccarelli C, Pinchera A. Outcome of thyroidfunction in Graves’ patients treated withradioiodine: Role of thyroid stimulating andthyrotropin blocking antibodies and radioiodinne-inducedthyroid damage. J ClinEndocrinol Metab 83:40-46, 1998Chiovato L, Santini F, Vitti P, Bendinelli G,Pinchera A. Appearance of thyroid stimulatingantibody and Graves’ disease afterradioiodine therapy for toxic nodular goiter.Clin Endocrinol 40:803-806, 1994.Commissione Europea - Protezione dalleradiazioni 97 Protezione dalle radiazioniconseguenti a terapia con iodio-131 (esposizionidovute a pazienti esterni o a pazientiinterni dimessi dal centro di cura)http://europa.eu.int/comm/environment/radprot/97/97.htmCommissione Europea - Protezione dalleradiazioni 100. Linee guida per la protezionedel nascituro e del bambino irradiato a seguitodell’esposizione a scopo medico del genitorehttp://europa.eu.int/comm/ environment/radprot/100/100.htmCommissione Europea -Protezione dalleradiazioni 121. Thyroid diseases and exposureto ionising radiation: lessons learnedfollowing the Chernobyl accident http://europa.eu.int/comm/environment/radprot/121/121.htmCunnien AJ, Hay ID, Gorman CA, Offord KP,Scanlon PW. Radioiodine-induced hypothyrodismin Graves’ disease: factors associated..J Nucl Med 23:978-983, 1982.Decreto Legislativo del Governo 17 marzo1995 n°230 (modificato dal D.Lgs. 26 maggio2000, n. 187, dal D.Lgs. 26 maggio 2000, n.241, dal D.Lgs. 9 maggio 2001, n. 257, dalD.Lgs. 26 marzo 2001, n.151 e dalla Legge 1marzo 2002, n. 39) “Attuazione delle direttive89/618/ Euratom, 90/641/Euratom,92/3/Euratom e 96/29/Euratom in materiadi radiazioni ionizzanti.” (www.aimn.it/lex/DLgs_230_modificato.pdf)Decreto Legislativo 26 maggio 2000, n. 187(modif. dall’art. 39, Legge 1 marzo 2002, n.39) “Attuazione della direttiva 97/43/ EURA-TOM in materia di protezione sanitaria dellepersone contro i pericoli delle radiazioniionizzanti connesse ad esposizioni mediche”.(www.aimn.it/lex/ DLgs_187_26.5.00.pdf)Decreto Legislativo 26 marzo 2000, n. 241“Modificazione del Decreto attuativo delledirettive Euratom 80/836, 84/467, 89/618,90/641 e 92/3” (http:// www. aimn.it/lex/DLgs241_2000. html#)Direttiva 96/29/Euratom del Consiglio del13 maggio 1996 che stabilisce le norme fondamentalidi sicurezza relative alla protezionesanitaria della popolazione e dei lavoratoricontro i pericoli derivanti dalle radiazioniionizzanti.Dobyns BM, Sheline GE, Workman JB,Tompkins EA, McConahey WM, Becker DV.Malignant and benign neoplasmas of thethyroid in patients treated for hyperthyroidism:a report of the cooperative thyrothoxicosistherapy follow-up study J ClinEndocrinol Metab 38:976-998, 1974.Franklyn, JA, Maisonneuve, P, Sheppard, M,et al. Cancer incidence and mortality afterradioiodine treatment for hyperthyroidism:A population-based cohort study. Lancet1999; 353:2111.Goldman MB, Maloof F, Monson RR,Aschengrau A, Cooper DS, Ridgway EC.Radioactive iodine therapy and breast cancer.A follow-up study of hyperthyroidwomen. Am J Epidemiol 127:969-980, 1988.Gomez JM, Gomez N, Amat M, Biondo S,Rafecas A, Jaurrieta E, Soler J. Hypothy-roidismafter iodine-131 or surgical therapy forGraves’ disease hyperthyroidism. AnnEndocrinol 61:184-191, 2000.Graham GD, Burman KD. Radioiodine treatmentin Graves’ disease. An assessment ofits potential risks. Ann Intern Med 105:900-905, 1986.Hall P, Lundell G, Holm LE. Mortality inpatients treated for hyperthytoidism withiodine-131. Acta Endocrinol 128:230-234,1993.Hoffman DA, McConahey WM, Diamond EL,Kurland LT. Mortality in women treated withhyperthyroidism. Am J Epidemiol 115: 243-254, 1982.Holm LE, Dahlqvist I, Israelsson A, Lundell G.Malignant thyroid tumors after iodine –131therapy; a retrospective cohort study. New344 Fisica in Medicina - 4/2004

Engl J Med 303: 188191, 1980.Holm LE, Hall P, Wiklund K, Lundell G, BergG, Bjelkengren G, Cederquist E, Ericsson UB,Hallquist A, Larsson LG, et al. Cancer riskafter iodine-131 therapy for hyperthyroidism.J Natl Cancer Inst 83:1072-1077, 1991.Lazarus JH. Guidelines for the use ofradioiodine in the management of hyperthyroidism:a summary. (Prepared by theRadioiodine Audit Subcommittee of theRoyal College of Physicians Committee onDiabetes and Endocrinology and theReasearch Unit of the Royal College ofPhysicians). J R Coll Physicians London,29:464-469, 1995.Mariotti S, Martino E, Francesconi M,Ceccarelli C, Grasso L, Lippi F, Baschieri L,Pinchera A. Serum thyroid autoantibodies asa risk factor for development of hypothyroidismafter radioactive iodine therapy forsingle thyroid hot nudule. Acta Endocrinol113:500-507, 1986.Mountford PJ; Risk assessment of thenuclear medicine patient.Br J Radiol 70(1997), 671-684Neff S. Ask the expert. J Nucl Med Tech24:349,1996Reschini E, Matheoud R, Canzi C, CastellaniM, Gabelli M, ferrari C, Paracchi A, GerundiviP. Dosimetry study in patients with autonomousthyroid nodule who are candidates forradioiodine therapy. J Nucl Med 10: 1928-1934, 1999.Rivkees SA, Sklar C, Freemark M. The managementof Graves’ disease in children, withspecial emphasis on radioiodine treatment. JClin Endocrinol Metab 83: 3767-3776, 1998.Robertson JS, Gorman CA. Gonadal radiationdose and its genetic significance in radioiodinetherapy of hyperthyroidism. J Nucl Med17:826-835, 1976.Ron E, Doody MM, Becker DV, Brill AB, CurtisRE, Goldman MB, Harris BS 3rd, HoffmanDA, McConahey WM, Maxon HR, Preston-Martin S, Warshauer ME, Wolg FL, Boice JDJr. Cancer mortality following treatment foradult hyperthyroidism. Cooperative ThyrotoxicosisTherapy Follow-up Study Group.JAMA 280:347-355, 1998.Sabri O, Zimny M, Schultz J, Schrecken-bergerM, Reinartz P, Willmes K, BuellU. Success rate of radioiodine therapy inGraves’ disease: the influence of thyrostaticmedication. J Clin Endocrinol Metab84:1229-1233, 1999.Signore A, Annovazzi A, Procaccini E,Chianelli M, Andreani D. Radioisotopi inendocrinologia. In: Terapia delle MalattieEndocrine e Metaboliche. Andreani D,Tamburrano G. Ed. Antonio Delfino Pub.Roma. p632-653, 2000.Snyder W, Ford M, Warner G, Watson S: “S,”absorbed dose per unit cumulated activityfor selected radionuclides and organs, MIRDPamphlet No. 11, Society of NuclearMedicine, New York, NY, 1975.Traino AC, Di Martino F, Lazzeri M, StabinMG. Study of the correlation between administeredactivity and radiation committeddose to the thyroid in 131I therapy ofGraves’ disease. Radiat Prot Dosimetry.2001;95(2):117-24.Velkeniers B, Cytryn R, Vanhaelst L,Jonckheer MH. Treatment of hyperthyroidismwith radioiodine: Adjunctive therapywith antithyroid drugs reconsidered. Lancet1:1127-1129, 1988.Vitti P, Rago T, Chiovato L, Pallini S, Santini F,Fiore E, Rocchi R, Martino E, Pinchera A.Clinical features of patients with Graves’ diseaseundergoing remission after antithyroiddrug treatment. Thyroid 7:369-375, 1997.Wall BF, Hart D. Revised radiation doses fortypical X-ray examinations. Report on arecent review of doses to patients frommedical X-ray examinations in the UK byNRPB. National Radiological ProtectionBoard. Br J Radiol 1997 May;70(833):437-9Zanzonico PB, Becker DV., Hurley JR et al.Enhancement of radioiodine therapy ofhyperthyroidism in “small pool” patients.Dosimetric methodology and results. J NuclMed. 32:1017, 1991Zanzonico PB Radiation dose to patients andrelatives incident to 131I therapy. Thyroid1997 7:199-205.4/2004 - Fisica in Medicina345

13. ALLEGATIAllegato 1TERAPIA CON RADIOIODIO DELL’IPERTIROIDISMOConsenso informato al trattamentoEgregio Signore / Gentile Signora,la terapia con radioiodio rappresenta per Lei – in questo momento – la modalità di trattamentopiù adeguata per curare la sua forma di ipertiroidismo (eccessiva produzione di ormoni tiroidei).Il radioiodio dopo essere stato ingerito viene accumulato in larga parte dalla tiroide mentre laquota rimanente viene eliminata con le urine in pochi giorni. Le radiazioni emesse dal radioiodiodistruggono un numero variabile di cellule tiroidee e la piena e completa guarigione dall’ipertiroidismosi raggiunge usualmente in 2-3 mesi.In genere, già dopo la prima somministrazione, il radioiodio si dimostra efficace anche se a volteper normalizzare la funzione tiroidea è necessario somministrare due o tre dosi.Poiché è molto difficile calcolare con esattezza la dose di radiazioni adeguata a distruggere la giustaquota di tessuto tiroideo, in alcuni casi il trattamento può comportare la riduzione di funzione digran parte della ghiandola tiroidea con conseguente ipotiroidismo (insufficiente produzione di ormonitiroidei). L’ipotiroidismo può insorgere dopo alcuni mesi ma anche dopo anni dal trattamento conradioiodio e comporta la necessità di dover assumere ormoni tiroidei ogni giorno e per tutta la vita.In rari casi la terapia con radioiodio può provocare un transitorio peggioramento dell’ipertiroidismodella durata di alcuni giorni e curabile con terapia farmacologica.In rari casi dopo il trattamento la tiroide può gonfiarsi e provocare un modesto dolore per 3 o 4giorni. Questi disturbi scompaiono spontaneamente, non comportano conseguenze e possono essereattenuati con terapia antinfiammatoria.Il radioiodio non può essere somministrato a donne in gravidanza o durante l’allattamento ed ènecessario per tutte le donne in età fertile esibire prima del trattamento un test di gravidanza negativoeseguito pochi giorni prima.Dopo la somministrazione del radioiodio e prima di iniziare una gravidanza è preferibile far trascorrereun adeguato intervallo di tempo (4-6 mesi) in maniera da raggiungere anche un completoequilibrio ormonale tiroideo.Il radioiodio viene utilizzato fin dagli anni ’50 per la terapia dell’ipertiroidismo e numerosi studicondotti per alcuni decenni su migliaia di casi hanno dimostrato l’assoluta sicurezza della terapiacon radioiodio.In particolare nei pazienti trattati non è stato evidenziato un aumento di tumori e durante la gravidanzain donne curate con radioiodio non si è verificato aumento della probabilità di aborto o dimalformazioni del nascituro.In alcuni pazienti con esoftalmo si può osservare un peggioramento dell’oftalmopatia dopo trattamentocon radioiodio. Una terapia corticosteroidea di copertura impedisce tale peggioramento e fasi che la presenza di esoftalmo non costituisca una controindicazione al trattamento con radioiodio.Nello iodio radioattivo è presente una quantità trascurabile di iodio e pertanto anche i pazientiallergici a tale sostanza possono assumerlo con sicurezza.Dichiaro di aver letto le informazioni sopra riportate e di essere stato adeguatamente informatosui vantaggi e sui rischi della terapia con radioiodio dell’ipertiroidismo.Firma del pazienteFirma del legale rappresentanteFirma del Medico NucleareData346 Fisica in Medicina - 4/2004

Allegato 2TERAPIA CON RADIOIODIO DELL’IPERTIROIDISMOInformazioni ed Istruzioni sul comportamento da seguire dopo il trattamentoEgregio Signore, Gentile Signora,Poiché la cura da Lei ricevuta ha richiesto la somministrazione di una sostanza radioattiva ènecessario evitare che altre persone vengano esposte al rischio da radiazioni.Per questo motivo è suo obbligo rispettare, per il periodo indicato, le norme di comportamentodi seguito elencate in maniera che i suoi familiari e gli altri individui della popolazione non venganosottoposti ad una esposizione alle radiazioni superiore ai limiti fissati dalla legislazione vigente.Nel caso in cui Lei non rispetti le norme indicate Le rammentiamo la sua personale responsabilitàper l’eventuale esposizione di altre persone al rischio di radiazioni ionizzanti.Le istruzioni sottoelencate – se non altrimenti specificato – devono essere seguite per il seguenteperiodo :(Il medico specialista può stabilire la durata delle prescrizioni in base ai dati presenti in Tab.1).Tab. 1 Giorni di osservanza delle norme vs. rateo di doseRateo di dose alla distanza Attività residua Giorni osservanzadi 1 mnorme< 3 µSv/h ≈ 60 MBq 1 giorno< 5 µSv/h ≈ 100 MBq 4 giorni< 10 µSv/h ≈ 200 MBq 7 giorni< 20 µSv/h ≈ 400 MBq 14 giorni< 30 µSv/h ≈ 600 MBq 21 giorniPer il periodo sopra indicato non dovrebbe sedersi o rimanere vicino ad altre persone, mantenendosialla distanza maggiore possibile dagli altri. In ogni caso a distanza maggiore di 1 metro equando si ferma a lungo con gli altri ( per più di un’ora ) a distanza maggiore di 2 metri;I bambini di età inferiore a 2 anni non dovrebbero essere da Lei accuditi e nei loro confrontidovrebbe evitare il più possibile contatti diretti, mantenendosi alla maggiore distanza possibile (noninferiore a 2 metri). Se possibile fate in modo di affidarli a parenti o amici.Simile attenzione va riservata per individui di età compresa tra 2 e 18 anni e nei confronti delledonne in stato di gravidanza, mantenendosi alla maggiore distanza possibile (non inferiore a 2 metri).Se le persone con cui Lei viene a contatto hanno un’ età superiore a 60 anni, il rischio dovuto all’esposizionealle radiazioni ionizzanti è molto piu’ basso ed è meno importante seguire le istruzionisopra riportate.È molto importante dormire in camere separate. Se questo non è possibile è necessario mantenereuna distanza tra i due letti di almeno 2 metri; questa accortezza va osservata anche in presenzadi una eventuale parete divisoria.Per i primi 3 giorni utilizzare preferibilmente un bagno personale. Se questo non è possibile evitareogni perdita di urine al di fuori del vaso. Anche per gli uomini è consigliabile urinare seduti.Azionare più volte lo sciacquone dopo l’uso.Evitare di frequentare i luoghi molto affollati ove si soggiorna per lungo tempo ed a stretto contattocon gli altri, come cinema o teatri.4/2004 - Fisica in Medicina347

Una minima parte di iodio radioattivo viene eliminata anche con il sudore o la saliva. Per questo,posate, stoviglie, asciugamani, lenzuola, ecc. non dovranno essere usate anche da altri. Dopo il lavaggioquesti articoli sono assolutamente sicuri e non c’è bisogno di lavarli separatamente.In caso di ricovero Ospedaliero imprevisto nei giorni successive al trattamento informare il medicoa proposito del trattamento con radioiodio ricevuto.Limitare per una settimana l’impiego di mezzi di trasporto pubblici per viaggi della durata di piùdi due ore. Cercare se possibile un posto isolato e comunque non vicino a bambini o donne giovani.Nel caso di utilizzo di taxi o automezzi privati utilizzare il posto a maggiore distanza dal conducente.La ripresa della normale attività lavorativa dipende dal tipo e dalle condizioni di lavoro.Considerando la sua tipologia lavorativa lei dovrà astenersi dal lavoro per giorni: ..........................(Il medico specialista può stabilire la durata dell’astensione dal lavoro in base ai dati presenti inTab.2)Tab. 2 Giorni di assenza dal lavoro vs. dose somministrata(modificato da “ Radiation Protection 97 - European Commission)MBqGiorni assenza lavoroA B C185 0 0 4222 0 0 5259 0 1 6296 0 2 7333 0 2 8370 0 3 9407 0 4 10444 0 5 10481 1 6 11518 2 7 12555 2 7 12592 3 8 13A: lavoro con permanenza media di 8 ore a più di 2 m di distanza dagli altri.B: lavoro con permanenza media di 4 ore a 1 m di distanza dagli altri.C: lavoro con permanenza media di 8 ore a 1 m di distanza dagli altri.Firma del pazienteFirma del legale rappresentanteFirma del Medico NucleareData348 Fisica in Medicina - 4/2004

Allegato 3METODOLOGIE DI MISURA DEI VOLUMILa determinazione del volume di un organo d’interesse può essere realizzata impiegandodifferenti metodologie e strumenti di misura, facendo ricorso anche a metodiche di indaginenon prettamente medico-nucleari quali l’ecografia o in generale l’imaging radiologico.Comune a tutte le tecnologie di misura del volume c’è la necessità di stabilire una corrispondenzaa priori fra il volume misurato ed il volume metabolicamente attivo. L’utilizzo di tecnichedi imaging con radioisotopi dello iodio rappresenta ovviamente la migliore garanzia dirispetto di tale corrispondenza.Di seguito vengono riportate le indicazioni di massima relativamente alle metodologie dimaggior impiego.EcografiaL’indagine ecografica è normalmente effettuata con sonde lineari aventi frequenza tipicamente≥ 7.5 MHz (anche multifrequenza).Il volume di interesse è determinato assegnando all’organo una geometria ellissoidalemediante la relazione:V = π • a • b • c6dove a, b e c sono i tre assi dell’ellissoide. I parametri a, b e c sono di norma ottenuti applicandole normali funzioni di misura disponibili nei software di processo ecografici.Scintigrafia PlanareMisure delle dimensioni dei lobi della tiroide e/o di noduli captanti radioiodio in essa presentipossono essere ottenute su immagini acquisite con gamma camera impiegando radionuclidiquali 123 I o 99m Tc con sistemi di collimazione ad alta risoluzione e con 131 I con collimatoredi tipo pin-hole.Lo 123 I fornisce una buona qualità d’immagine combinata con una completa analogia con lo131I per quel che riguarda la distribuzione spaziale e la captazione, ma ha un costo elevato e problemidi immediata disponibilità. Disponibilità, economicità e qualità d’immagine sono invecegarantite dal 99m Tc, con qualche riserva sulla sovrapponibilità di distribuzione spaziale e rispettoal radioiodio. Con i sistemi di collimazione a fori paralleli, la scintigrafia con 131 I pone pesantilimitazioni di qualità d’immagine, anche in concomitanza con la modesta attività somministrabilea causa dell’elevato carico dosimetrico; la possibilità di impiego di collimatori a pinholefornisce un’adeguata qualità d’immagine pur con la necessaria attenzione nell’impiego di talisistemi, legata all’effetto di ingrandimento e distorsione dell’immagine.In tutti i casi si deve impostare una matrice di acquisizione con dimensione del pixel di circa1-2 mm per avere un’adeguata risoluzione; l’impiego di algoritmi di sottrazione del fondo nonrisulta fondamentale nei calcoli di volume.L’attività normalmente somministrata, nel caso di misure previsionali, è pari a circa 100MBq, 150 MBq e 2 MBq rispettivamente per 123 I, 99m Tc e 131 I.Per avere un buon rapporto tra i conteggi nelle strutture considerate e il fondo, l’intervallodi tempo ideale tra la somministrazione e l’acquisizione è di circa 30 min per 99m Tc, di 2-4 oreper 123 I e di 6-24 ore per lo 131 I. Nel caso della patologia del nodulo tiroideo autonomo l’acquisizionecon 123 I a 2-4 ore consente una migliore visualizzazione del lobo controlaterale, d’interesseper la valutazione dosimetria.Per diminuire il rumore statistico e rendere meno frastagliati i bordi delle strutture è oppor-4/2004 - Fisica in Medicina349

tuno applicare all’immagine acquisita un filtro di smoothing a 9 punti. La linea di isoconteggioda considerare dovrebbe essere ottimizzata sul sistema utilizzato mediante confronto su fantoccio metodiche alternative non medico nucleari. In generale una soglia di isoconteggio del40-45% è adeguata alle misure di volume.Qualora il sistema utilizzato non disegnasse curve di isoconteggio, per effettuare il calcolodel volume è possibile impiegare una scala di colori discreta a 10 livelli.Una volta determinato sull’immagine l’ellisse che meglio approssima la struttura da misurare(lobo o nodulo), il volume viene calcolato mediante la relazione:V = π • a • b 26dove a e b sono l’asse maggiore e l’asse minore dell’ellisse.Metodiche tomograficheL’impiego di sistemi di rappresentazione tridimensionale di un organo è ovviamente in principioquello in grado di garantire la maggior accuratezza nella determinazione dei volumi.Tale risultato può essere raggiunto sia con metodiche medico nucleari (SPECT e PET) sia conl’impiego di apparecchiature di diagnostica radiologica (TC e RMN); le seconde sono migliori intermini di qualità d’immagine e risoluzione, ma sono vincolate alla misura del volume morfologicoche non sempre corrisponde a quello metabolicamente attivo. Il ricorso a tecniche tomograficheper il calcolo dosimetrico nelle patologie tiroidee del gozzo tossico diffuso morbo diBasedow e delle aree di autonomia funzionale singole o multiple risulta consigliabile in situazionidi:• evidente disomogenea distribuzione dell’attività• masse non descrivibili geometricamente da elissoidi di rotazione• elevato numero di regioni discontinue di accumulo (aree autonome con molteplicità superiorea 3)• utilizzo di tecniche dosimetriche tridimensionali.DETERMINAZIONE DEL VALORE DI CAPTAZIONE MASSIMA E DI T 1/2effIn linea di principio i valori di captazione massima e del tempo di dimezzamento effettivoche caratterizzano la cinetica del radioiodio all’interno delle strutture di interesse, andrebberodeterminati dallo studio di curve di captazione costruite sulla base di numerose determinazionisperimentali dei valori di uptake (U i ) a vari tempi dopo somministrazione di una dose tracciadi 131 I o 123 I.Avendo a disposizione un numero sufficiente di dati sperimentali, è possibile eseguire un fitdegli stessi mediante una funzione del tipo:descritta dai parametri di captazione massima U max , costante di intake λ in e costante di eliminazioneλ out .Se l’isotopo utilizzato nelle misure è direttamente lo 131 I il tempo di dimezzamento effettivoT 1/2eff necessario ai calcoli dosimetrici viene ricavato dalla relazione:Nel caso di misure di captazione eseguite con 123 I, T 1/2eff deve essere ricalcolato per il differentetempo di dimezzamento fisico dello 131 I rispetto allo 123 I mediante la relazione:350 Fisica in Medicina - 4/2004

Lo studio della cinetica in vivo di qualunque radionuclide è meglio modellizzato quanti piùpunti sperimentali sono disponibili; gli ovvi compromessi con le necessità della routine clinicaconsigliano l’acquisizione di almeno 3 valori di captazione ai seguenti tempi dalla somministrazione:• 2-4 ore per la descrizione della fase di accumulo;• 2-4 ore, intervallo di tempo corrispondente normalmente alla massima captazione;• ad un intervallo di tempo a circa 96 -120 ore per la descrizione della fase di eliminazione.Misure a tempi inferiori a 120 ore possono condurre a maggiori errori sulla determinazionedel T 1/2eff .Nell’impossibilità di eseguire la determinazione di U max e T 1/2 eff seguendo lo schema raccomandato,questi valori possono essere approssimati rispettivamente dalla:• misura di captazione alla 24 ma ora, ponendo U max =U 24 ,• misura di captazione a circa 96 -120 ore (vedi commento precedente) ed estrapolazionedel T 1/2 eff mediante fitting monoesponenziale dei due punti sperimentali (24 e 120 ore).Misura sperimentali tramite sonda esterna (non imaging)La determinazione della curva di captazione con sonda di captazione fornisce l’andamentomedio dell’attività nell’organo e nelle sue sottostrutture, indipendentemente dalla morfologia edistribuzione del radionuclide.La misura si riduce ad un semplice conteggio in vivo degli impulsi prodotti nel rivelatoreposizionato sulla regione anatomica di interesse.Sono fondamentali per una corretta determinazione dei valori di U(t) la geometria di misura,la misura dell’attività somministrata e la determinazione dei conteggi di fondo.In particolare la geometria di misura richiede:• l’identificazione di un repere anatomico per il posizionamento della sonda nelle determinazioniseriate di U(t)• il mantenimento di una distanza paziente-rivelatore e attività-rivelatore identiche e stabilite• il controllo quotidiano della stabilità del sistema di conteggio con una sorgente di riferimento.Il conteggio dell’attività somministrata deve essere eseguito alloggiando la sorgente in unfantoccio di materiale acqua-equivalente che simuli la regione anatomica del collo, o almenointerponendo 0,5-1,0 cm di plexiglas tra la sorgente ed il rivelatore.La misura del fondo viene effettuata alla stessa distanza paziente-rivelatore su una regionedel corpo periferica (coscia).La captazione U(t) è espressa dalla relazionedove:C = conteggi acquisiti nella misura sul paziente;C f = conteggi acquisiti nella misura sul paziente nella regione del fondo;C PRE = conteggi relativi al radiotracciante da somministrare (siringa piena, capsula,bicchiere con soluzione liquida, ecc,) prima della somministrazione;4/2004 - Fisica in Medicina351

C POST =conteggi del “porta-tracciante” dopo la somministrazione (siringa vuota, bicchierevuoto, ecc).Misure sperimentali tramite gammacamera (imaging)La misura con gammacamera consente la determinazione della captazione per ogni singolastruttura tiroidea (nodulo/i, lobo).L’immagine deve venire acquisita con le usuali modalità di buona tecnica (posizionamentodel paziente, durata dell’esame). La captazione Ui(t) può essere espressa secondo la relazione:dove:C i =C f =A i =A f =C PRE =C POST =conteggi nella ROI relativa alla struttura i considerata;conteggi nella ROI sul fondo (la zona consigliata è quella dei vasi succlavi, se visualizzati,o altrimenti su una regione di fondo prossima a quella d’interesse);area della ROI sulla struttura i considerataarea della ROI sul fondoconteggi totali nell’immagine della sorgente (siringa piena, capsula, bicchiere consoluzione liquida, ecc,) prima della somministrazione;conteggi totali nell’immagine della sorgente (siringa vuota, bicchiere vuoto, ecc)dopo la somministrazione;Anche in questo caso è consigliabile effettuare le misure di conteggio alloggiando la sorgentein un fantoccio in materiale acqua-equivalente che simuli la regione anatomica del collo o almenointerponendo 0,5-1,0 cm di plexiglas tra la sorgente ed il rivelatore.Le ROI utilizzate nella determinazione di Ui devono comprendere l’intera zona metabolicamenteattiva; la forma delle ROI di fondo non è vincolante ai fini del calcolo.In caso di acquisizione con 131 I e collimatori a fori paralleli, va posta particolare attenzionenel posizionamento della ROI del fondo, in modo da non comprendere significativi contributidi scatter e eventuali artefatti a stella. Con gammacamere equipaggiate con collimatore pin-holemaggiore attenzione va posta nella fase di calibrazione e posizionamento del paziente (utilizzodi distanziatori).Calcolo della riduzione della massa del volume tiroideo nella terapia del gozzo tossico diffusoPer una valutazione più accurata della dose da erogare per questa patologia, può essere utiletener conto della riduzione della massa del volume tiroideo durante e come risultato della terapia.Una recente modellizzazione in tal senso è descritta dalla seguente formula (Traino, 2001):L’utilizzo di questo secondo approccio comporta la somministrazione di attività di 131 I normalmenteinferiori a quelle determinate con la formula tradizionale, che tende a sovrastimarela dose effettivamente assorbita.Calcolo della dose impartita al lobo controlaterale nella terapia del gozzo tossico nodulareLa stima dosimetrica può essere completata con la valutazione della dose impartita al lobocontrolaterale, mediante la formula seguente (Reschini, 1999):352 Fisica in Medicina - 4/2004

dove:A 0D controlateralem controlateraleU max= attività somministrata in MBq= dose al lobo controlaterale in cGy= massa del lobo controlaterale in g= iodocaptazione massima percentuale del lobo controlateraleLa costante 32,47 include il tempo di dimezzamento effettivo dello 131 I nel lobo controlateraleposto uguale al tempo di dimezzamento fisico (8 giorni).La massa del lobo controlaterale può essere determinata con le stesse metodiche utilizzateper il nodulo.14. TABELLA RIASSUNTIVAPatologia Indicazioni Controindicazioni Preparazione Preparazione Modalitàgenerica specifica di esecuzione 4Morbodi BasedowGozzomultinodularetossicoAdenomatossicoTrattamento diprima scelta negliUSARecidiva di malattiadopotrattamentofarmacologicoAllergiaai tireostaticiRifiutoall’interventoElevati valori diTRAbEsoftalmopatiaProgressatiroidectomiaTerpia di elezionenell’anzianoGozzo senzaindicazionichirurgicheRifiutodell’interventoControindicazionimedicheall’interventoTerapia di elezionenell’anziano e pernoduli condimensioni ≥5 cmAssociazione dinoduli consospettodi malignitàGravidanzaAllattamentoEtà inferioreai 18 anni 2TireotossicosisenzaipertiroidismoGozzo dielevatedimensioni 1Noduli condimensioni >5 cmoltre alle succitatecontroindicazioniPretrattamentocon tireostatici:NO: in pazientigiovani senzacardiopatia conipertiroidismosubclinicoSI: in pazienticon graveipertiroidismo,nei pazientianziani con gravimalattiesistemiche,in cardiopaticiSospensionedell’assunzionedi composticontenenti iodioSospensione deitireostatici3-5 giorni primadella doseterapeuticadi 131 ITrattamentocon cortisoniciin caso diesoftalmopatiaSospensione deitireostaticialmeno 3settimane primaPretrattamentocon T3 (1µg/Kg)fino a 6 settimanein caso diincompletasoppressione delparenchina normofunzionanteUso di β-bloccantise necessarioDose al bersaglio:80-120 Gy(obiettivo:guarigione stabiledell’ipertiroidismo)In caso diesoftalmologiadose al bersaglio:150-200 Gy(obiettivo:ablazione)Dose al bersaglio:150-300 Gy(obiettivo:eutiroidismo)1 Da intendersi gozzi sintomatici con disfagia o disfonia o compressione tracheale/esofagea e dove si prevedeche una riduzione volumetrica di circa il 30% indotta in terapia con 131 I non risulti efficace all’attenuazione sintonatologica.3 L’età di 18 anni è indicativa e basata prevalentemente su necessità legali conseguenti alla firma del consensoinformato. La terapia con radioiodio è comunque praticabile in casi selezionati dopo una accurata valutazionedel rapporto rischio/beneficio.4 Il calcolo della dose al bersagglio è ricavato dalla formula riportata nel testo.4/2004 - Fisica in Medicina353

RICORDO DI UN GRANDESir Godfrey Newbold Hounsfield(1920 – 2004)a cura di Giampiero TosiSi è spento il 12 agosto scorso, all’età di84 anni, Sir Godfrey Newbold Hounsfield,ingegnere elettrotecnico inglese, l’inventoredella Tomografia Assiale Computerizzata:per questa invenzione, ricevette nel 1979,insieme con il fisico sudafricano AllanCormack, il premio Nobel per la Fisiologia ela Medicina. La TAC, intuita e sviluppata neglianni dal 1967 al 1971, ha rivoluzionato ilmodo di acquisire immagini del corpoumano, che sostanzialmente non era cambiatodal 1895, quando W.C.Roentgen avevascoperto “un nuovo tipo di raggi” (eine neueArt von Strahlen), capaci di “rendere visibilel’invisibile”, in particolare l’interno del corpoumano.La genialità diHounsfield stette nell’intuizionedi poterricostruire l’immaginedi un oggetto a partireda una serie di proiezionidell’oggetto stesso,utilizzando per questoscopo un metodo sviluppatodal matematicoaustriaco J.H.Radon 1all’inizio del XX secoloper migliorare le tecnichedi calcolo di campi gravitazionali, e sfruttandole potenzialità di elaborazione di grandiserie di dati offerte dal calcolatore: la scopertadi Hounsfield ha aperto la strada, nonsoltanto alla possibilità di ricostruire immaginitridimensionali del corpo umano, maall’introduzione in campo medico di tecnichedigitali di produzione, ricostruzione ed elaborazionedi immagini. Per chi fosse interessatoal percorso umano e scientifico diHounsfield, rimandiamo a una sua bella autobiografia,consultabile presso il sitohttp://nobelprize.org/medicine/laureates/1979/hounsfield-autobio.html.Di grandissimo interesse è anche la consultazionedella Nobel Lecture “ComputedMedical Imaging” tenuta l’8 dicembre 1979,in occasione della consegna del premio Nobel(http://nobelprize.org/medicine/laureates/1979/hounsfield-lecture.pdf),dalla qualeemerge come Hounsfield fosse ben al correntedelle ricerche già allora in atto per lo sviluppodi tecniche di tomografia a risonanzamagnetica.Poiché ebbi l’opportunità e la fortuna diconoscerlo personalmente,vorrei proporreai lettori un ricordodelle circostanze chemi portarono a visitarei Laboratori della EMI, aLondra, dove lavoravalo stesso Hounsfield, el’Atkinson Morley’sHospital di Wimbledon,dove il neuroradiologodr. J.Ambrosesperimentava, primonel mondo, la prima apparecchiatura per TC(EMI Mark 1) per uso clinico (visibile nellafoto, che ritrae Hounsfield insieme alla sua“creatura”).Nel 1973 lavoravo già da diversi anni pressol’Ospedale Niguarda Ca’Granda di Milano,dove mi occupavo prevalentemente di radioterapia(nel 1967 era stato inaugurato ilnuovo “Reparto di Radioterapia con AlteEnergie”, nel quale erano stati installati un1J.Radon, Berichte Sächsiche Akademie der Wissenschaften (Leipzig) Mathematische-PhysischeKlasse 69, 262 (1917)354 Fisica in Medicina - 4/2004

etatrone da 42 MeV e un’unità per telecobaltoterapia),ma collaboravo anche con altrispecialisti che, utilizzando tecniche particolarmentesofisticate, sentivano già allora lanecessità di essere supportati da un fisicosanitario. In particolare, era stato da pocotempo aperto un “Centro di TerapiaStereotassica”, nel quale un neurochirurgoneurologolungimirante e aperto all’innovazione,il prof. G.B. Delzanno, trattava ipazienti affetti da morbo di Parkinsonmediante elettrocoagulazione, eseguita introducendoun elettrodo nel cranio per via stereotassica,utilizzando un apposito casco stereotassico(quello sviluppato a Freiburg i.B.da Fritz Mundinger). Con lo stesso prof.Delzanno avevamo anche messo in funzioneun’apparecchiatura per brachiterapia deitumori encefalici con tecnica after-remoteloading(il Gamma-Med, prodotto inGermania dalla Ditta del dr. Sauerwein, equipaggiatocon una sorgente di 192 Ir aventeun’attività di ben 100 Ci); non solo, ma avevamoanche sperimentato in alcuni pazientiuna tecnica di brachiterapia con fili removibilidi 192 Ir [una sorta di PDR (Pulsed DoseRate) after-loading “ante litteram”] introdottinel cranio sempre per via stereotassica,basandoci anche per questo scopo su quantoavevamo appreso a Freiburg dallo stessoprof. Mundinger. In entrambe le situazioni, ilproblema principale, spesso non risolubile(tanto, in molti casi, da dover rinunciare atrattare il paziente) era quello di individuarecon la necessaria accuratezza il “volume bersaglio”,piccolo o grande che fosse. Le tecnichedi imaging allora disponibili in ambitoneuroradiologico, peraltro estremamenteinvasive, quali la carotidografia, la ventricolografia,la pneumoencefalografia, fornivanoinfatti indicazioni indirette e molto approssimativecirca la localizzazione spaziale e l’estensionedi patologie tumorali; la stessascintigrafia, eseguita con i vecchi scanner, abassissima risoluzione spaziale, aggiungevaben poche informazioni. Fu quindi con grandissimointeresse ed entusiasmo che leggemmo,su una rivista di neurochirurgia (dellaquale, purtroppo, non ricordo il titolo) di unnuovo apparecchio, in grado di visualizzare,mediante raggi X, l’immagine di sezioniassiali del cranio, addirittura di “rendere visibile”il parenchima cerebrale.L’apparecchiatura per CAT (un acronimodi Computer Assisted Tomography) era statarealizzata a Londra, presso i laboratori diricerca della EMI (una Società specializzatanella produzione di apparecchi per la riproduzionedel suono) da un certo GodfreyNewbold Hounsfield, e il primo esemplaredella stessa era stato installato pressol’Atkinson’s Morley Hospital di Wimbledon,dove veniva sperimentato dal dr. J. Ambrose.Chiedemmo quindi al nostro Ospedale dimandarci in missione a Londra, per prenderevisione dell’apparecchiatura e per comprendernemeglio le possibilità diagnostiche, mala nostra richiesta non venne accolta, inquanto “non adeguatamente motivata”.Decidemmo allora di prendere tre giorni diferie, e di andare a Londra a nostre spese. Fuiio, che conoscevo abbastanza bene la linguainglese, a scrivere all’ing. Hounsfield, chiedendoglidi volerci ricevere e di fissarci unappuntamento. La risposta fu positiva eimmediata (con i tempi, naturalmente, delservizio postale: la posta elettronica, allora,non esisteva!).Prendemmo un volo Alitalia e atterrammoa Heathrow nel pomeriggio di un giornoautunnale, verso la fine di ottobre o i primi dinovembre. Arrivammo a Londra verso le 5del pomeriggio, e noleggiammo un’auto perrecarci a Londra in albergo (l’appuntamentoalla EMI era per le 9 del mattino successivo).Guidavo io (era la prima volta che guidavosulla sinistra della strada, con il volante adestra!), mentre il mio compagno d’avventura,che diceva di conoscere bene il percorso,mi faceva da navigatore. Imboccammo quindiquella che si pensava fosse l’autostrada perLondra, ma i chilometri passavano, pioveva adirotto e intanto si faceva buio, e di Londranessuna traccia. L’autostrada, inoltre, erasemideserta. Finalmente, in lontananzavedemmo, fermo sul ciglio, un individuoavvolto in un mantello nero, che ci sembravaun addetto all’autostrada. Ci fermammoquindi a chiedergli indicazioni: era proprio lapersona giusta, che ci disse che avevamo sba-4/2004 - Fisica in Medicina355

gliato direzione e che ci stavamo dirigendoverso il Galles, e non verso Londra.Inversione, quindi, di marcia, e in poco più diun’ora raggiungemmo l’albergo.Al mattino successivo, alcuni minutiprima delle 9, eravamo alla EMI.Hounsfield ci ricevette subito e, dopoaverci offerto un caffè inglese, ci portò dapprimain una saletta, dove, con una serie dilucidi, ci illustrò il principio di funzionamentodella sua apparecchiatura: per essere sincero,non compresi bene che cosa fossero lafiltered back projection, il numero CT, la scaladei grigi e la finestra, mentre mi furono subitochiare le immagini di semplici fantocci,stampate su Polaroid. Dopo questa presentazione,Hounsfield ci portò nel Laboratorio,dove per prima cosa ci mostrò il prototipodella sua invenzione: si trattava di un “oggetto”poco più grande di uno dei vecchi giradischidell’epoca, le cui componenti fondamentalierano un tubo a raggi X che produceva unsottile pencil beam, un contatore a scintillazionedi NaI (uguale a quelli che, non moltianni prima, avevo utilizzato nelle esercitazionidi Laboratorio del III annoall’Università), e un dispositivo elettromeccanico,che consentiva al tubo e al rivelatore,collegati solidalmente, movimenti di rotazioneattorno a un asse verticale e, a passi di 2-3 gradi, di effettuare una traslazione linearein un piano orizzontale. In questo modo, erapossibile acquisire i “profili di attenuazione”di un apposito fantoccio collocato su unapiattaforma posta fra il tubo e il rivelatore, icui segnali, campionati e digitalizzati, venivanoinviati a un calcolatore, che nel giro dipochi minuti, ricostruiva l’immagine assialedel fantoccio, visualizzandola tramite unaserie di “livelli di grigio” corrispondenti alladensità elettronica dei vari “elementini” (ipixel) dell’immagine. Questa dimostrazionemi chiarì la gran parte dei dubbi lasciatimidall’esposizione dei principi (non mi eraancora chiara, nei suoi particolari matematici,la filtered back projection; lo dissi adHounsfield, che, in poche parole, mi spiegò,in alternativa, la possibilità di ricostruirel’immagine mediante processi di ricostruzionecon metodi iterativi: fiat lux, ora tutto sichiariva). Subito dopo, spostandoci all’internodel Laboratorio, Hounsfield ci mostrò unesemplare in costruzione di un’apparecchiaturaper uso clinico: si trattava di una strutturametallica provvista di un’apertura centrale(il significato del suo nome in inglese,gantry, mi era totalmente sconosciuto), esternamentealla quale era montato un tubo araggi X. Hounsfield la mise in funzione (assicurandociche non ci sarebbe stata emissionedi radiazioni!), per mostrarci la roto-traslazionedel tubo e del rivelatore (che non sivedeva, essendo montato all’interno del gantry).Mi sentivo proiettato in un mondo difantascienza!Terminata questa dimostrazione, eraormai mezzogiorno passato, pranzammo conHounsfield e con un suo collaboratore nellamensa della EMI. Verso le 14, trasferimentoin auto a Wimbledon. L’Atkinson Morley’sHospital si trovava molto vicino ai famosicampi da tennis dove si svolge il più celebretorneo tennistico del mondo, vinto quell’annoda Jan Kodes. Si trattava di un vecchio edificioin mattoni, tipicamente inglese, dall’aspetto,per dire il vero, non particolarmenteaccogliente.Andammo immediatamente nel Repartodi Radiologia, al piano interrato, dove il dr.Ambrose stava utilizzando su una pazientel’EMI Scanner Mark 1. La testa della paziente,posizionata sul lettino al centro del gantry,era racchiusa in una sorta di ciambella digomma piena d’acqua che, ci spiegòHounsfield, serviva a compensare le differenzedi attenuazione in aria del fascio di raggiX nelle diverse posizioni angolari del tubo. Idati di attenuazione misurati dal rivelatore356 Fisica in Medicina - 4/2004

potevano così essere correlati all’attenuazioneprodotta soltanto dalla testa della paziente.Pochi minuti dopo che l’esame fu terminato,il dr. Ambrose ci mostrò le immagini:rimanemmo sbalorditi e, al tempo stesso,affascinati: si trattava, purtroppo per lapaziente, di un grosso tumore cerebrale, cheappariva con grande chiarezza nelle varieimmagini assiali stampate su Polaroid. Oggiquelle immagini, ricostruite in matrice 64 ×64, ci farebbero sorridere; allora ci fu subitochiaro che la nuova tecnica apriva orizzonticompletamente nuovi e, sino ad allora,imprevedibili, nella diagnostica radiologicamediante raggi X. Il resto del pomeriggio etutto il giorno successivo furono dedicati aprendere visione dell’archivio di immaginicreato dal dr. Ambrose. L’amico Delzanno, aogni nuova immagine, non cessava di esprimerestupore e ammirazione.Alla mattina successiva, nuova visita aiLaboratori della EMI, dove un dirigentedell’Azienda, insieme ad Hounsfield, ci proposedi fornire l’apparecchiatura in produzione,che avevamo visto due giorni prima,all’Ospedale di Niguarda, al prezzo, ricordobene, di 200 milioni di lire. Si trattava delterzo EMI Scanner: il primo era quello visto aWimbledon, il secondo era stato da poco vendutoa un Ospedale di Stoccolma, ilRadiumhemmet se ben ricordo.Durante il volo di ritorno, concordammo,il prof. Delzanno e io, di preparare per la settimanasuccessiva, utilizzando anche ladocumentazione che ci era stata data, unapresentazione da fare all’interno del nostroOspedale: eravamo certi che l’offerta dellaEMI sarebbe stata subito accolta, e che nonsarebbe stato troppo difficile trovare i soldinecessari.Alla presentazione erano presenti il direttoresanitario dell’Ospedale (V.P.), il primarioneurochirurgo (A.B.), il primario neurologo(V.P.), il primario della Divisione diRadioterapia (F.F.), i due primari radiologi(G.C. e L.P.), il primario del Servizio diMedicina Nucleare (F.S.). La nostra presentazionedurò quasi un’ora; prima parlai io, cercandodi spiegare i principi fisici e la tecnologiadella nuova apparecchiatura; poi parlòDelzanno, mostrando le immagini che cierano state date e prospettando con grandelucidità, non solo le indicazioni all’impiegodella nuova tecnica, ma anche le grandiopportunità di ricerca scientifica che ciavrebbe offerto la disponibilità della nuovaapparecchiatura. I commenti alla nostra presentazione,fatta eccezione per quelli del primarioneurochirurgo, furono gelidi. Ricordoancora quanto rimasi male al commento diuno degli altri primari presenti alla riunione:“ma lasci perdere, Tosi, si tratta di una fantasiadei fisici che non avrà alcun futuro”.Un’ulteriore “ricaduta” della nostra presentazionefu ancora più scoraggiante: le attivitàdi brachiterapia dei tumori encefalici, per“conflitto di competenze” fra neurochirurghie radioterapisti, furono sospese!Le due prime apparecchiature per TC (unaper la Radiologia Generale, l’altra per laNeuroradiologia) sarebbero state installate alNiguarda dieci anni dopo! Il Gamma Med(costava, allora, 25 milioni, ed era stato regalatoda un Benefattore), non venne più impiegato!4/2004 - Fisica in Medicina357

Dal mondo delle Scuole di SpecializzazioneIL FABBISOGNO DI FORMAZIONE DEI FISICI MEDICIGiancarlo GialanellaPresidente del Collegio Nazionale dei Direttoridelle Scuole di Specializzazione in Fisica Sanitaria (SSFS)1. AntefattoCome è noto le Regioni devono inviare alMinistero della Salute (MdS) entro il 30 apriledi ogni anno il fabbisogno del ServizioSanitario Nazionale (SSN) per le professionisanitarie (D.L.vo 502/92) ai fini della programmazioneda parte del MIUR degli accessiai corsi di laurea e alle Scuole di formazionespecialistica.Il fabbisogno di Fisici Medici, professionepurtroppo non ancora riconosciuta per legge,non è stato mai preso in considerazione esolo a partire dal 2002 l’AIFM è riuscita afarsi consultare ufficialmente dal MdS, inmerito alla valutazione del fabbisogno, qualeAssociazione Scientifica, in mancanza di unOrdine Professionale.Sul versante delle SSFS, i direttori delleScuole attive nelle Università italiane, si sonocostituiti in Collegio Nazionale (CONDIR) il30 ottobre 2001 e hanno chiesto al MIUR l’inserimentodelle SSFS tra le scuole dell’AreaSanitaria attivate per esigenze del S.S.N. e diconseguenza rientrare nello schema che ilGruppo di Lavoro Ministeriale sta approntandoper il riordino delle Scuole di Medicina.Tale richiesta è stata accolta dal MIUR il 6dicembre 2001, per cui anche la SSFS è statariordinata quale Scuola di interesse del SSN(Decreto in fase di preparazione).Il seguito del presente articolo ricalcasostanzialmente il testo del documento inviato,congiuntamente dal CONDIR e dall’AIFM,al Ministero della Salute e agli Assessori dellaSanità di tutte le Regioni e ProvinceAutonome.2. Metodo di valutazione del fabbisognoLe attività sanitarie in cui il fisico medicosvolge il proprio lavoro sono le seguenti:A. impiego diagnostico e terapeutico delleradiazioni ionizzanti, in collaborazionecon radioterapisti, medici nucleari eradiologi (D.Lgs. del 26 maggio 2000 n.187);B. impiego diagnostico e terapeutico delleradiazioni non ionizzanti;C. impiego di metodi informatici e statisticiin campo diagnostico e terapeutico;D. analisi, valutazione e gestione dei fattoridi rischio legati all’impiego delleradiazioni in campo medico per il personale,il paziente e l’ambiente;E. attività di ricerca e sviluppo di nuovemetodiche, necessaria per il continuoevolversi della tecnologia e delle applicazionicliniche, nonché attività didattica,nelle discipline di competenza delfisico specialista, nei confronti di allievidi Scuole di Specializzazione peroperatori medici e non medici;F. attività di aggiornamento, anche nelcampo della legislazione, nonché attivitàgestionali demandate per competenzaai fisici con funzioni dirigenziali.L’Associazione Italiana di Fisica inMedicina, consultata dal Ministero dellaSalute per la rilevazione dei dati riguardantila professione di Fisico medico, ha elaboratoun modello per la determinazione del fabbisogno.Il modello calcola il numero di fisicinecessario per ogni struttura, sulla base delnumero di apparecchiature presenti (principalmentele sorgenti di radiazioni per radioterapiae diagnostica) e del numero di trattamenti/anno.Il totale che si ottiene è aumentatodel 30% per tenere conto, in manieracomplessiva, delle attività di ricerca e sviluppo,nonché dell’attività didattica nei confrontidi allievi di Scuole di Specializzazione peroperatori medici e non medici.È evidente, quindi, che il modello fornisceil numero di fisici necessari per utilizzare358 Fisica in Medicina - 4/2004

correttamente le apparecchiature esistenti,ma nulla dice sull’adeguatezza delle apparecchiaturee delle strutture alle esigenze delS.S.N. né tiene conto degli sviluppi dellestrutture esistenti, della nascita di nuovestrutture e del turn over del personale.I parametri utilizzati per il calcolo sonoriportati nella seguente Tabella 1.Tabella 1 - Parametri per la valutazione del fabbisognoAttività Apparecchiature Numero fisici mediciacceleratore lineari1,0 / acceleratoreRadioterapia cobaltoterapia 0,7 / unità cobaltoterapiabrachiterapiaSPECT0,45 / unità brachiterapia0,5 / unità SPECTMedicina Nucleare PET 1,0 / unità PETterapia radiometabolicaradiodiagnostica1,0 / 200 trattamenti/anno1,0 / 40 apparecchiatureDiagnostica per immagini RM 0,5 / RMecografi0,5 / 40 ecografiRadioprotezione radioisotopi e apparecchiature 0,5 / 80 apparecchiatureInformatica e Statistica 1Ricerca, sviluppo, didatticae aggiornamento+30%3. Elaborazione della stimaNella Tabella 2 (v. pagina seguente) sonoriportati i dati più significativi ai fini dellastima, rilevati da un censimento fattodall’AIFM (2004). Sono state censite 202Strutture, 163 pubbliche e 39 private, peralcune delle quali peraltro non ci sono elementisufficienti per calcolare il fabbisogno.Nella colonna “Fisici presenti” sono staticonteggiati i Fisici presenti nelle Strutturecensite, siano essi strutturati o non strutturati.Nella colonna “Fisici necessari” è riportatoil valore risultante dall’applicazione delmodello. Tale numero, stante il metodo di calcolo,è sostanzialmente indicativo del numerodi Strutture e delle apparecchiature perRadioterapia, Radiodiagnostica e Medicinanucleare attualmente disponibili nelleRegioni.Il fabbisogno è ottenuto come differenzatra Fisici necessari e Fisici presenti.Nella Tabella 3 (v. pagina seguente) sonoriportati, per le strutture censite, il rapportotra numero di fisici presenti e numero necessario(secondo il modello AIFM). Nelle ultimedue colonne sono riportati il numero di fisici,presenti o necessari, per Milione di abitanti.Il numero di fisici necessari per Milione diabitanti, stante la relazione lineare utilizzatanel modello di calcolo, è indicativo delladistribuzione delle Strutture del SSN nellevarie Regioni.4/2004 - Fisica in Medicina359

Tabella 2 – Dati di partenza e valutazione del FabbisognoREGIONE Strut. Acc. Co SPECT PET RX TC RM Pres Necess. FabbABRUZZO * 3 3 1 2 0 98 5 1 9 10 1BASILICATA 2 1 2 1 46 3 2 2 8 6CALABRIA 7 7 11 0 176 17 9 12 34 22CAMPANIA 22 21 2 19 4 360 42 20 14 84 70EMILIA ROM. 14 24 2 34 7 1034 5 30 70 134 64FRIULI V. G. 4 12 0 9 2 200 10 7 18 37 19LAZIO 24 30 1 27 1 618 51 27 65 113 48LIGURIA 8 7 3 6 0 213 14 5 18 29 11LOMBARDIA 22 48 4 51 11 1389 92 41 132 227 95MARCHE * 6 5 1 9 1 238 11 5 12 28 16PIEMONTE 12 19 5 26 2 503 29 12 45 79 34PUGLIA 7 12 2 8 0 210 11 10 17 38 21SARDEGNA 8 4 1 15 0 373 21 14 9 40 31SICILIA 35 22 3 36 5 947 80 34 30 135 105TOSCANA * 13 18 3 27 1 858 46 16 36 89 53TRENTINO A.A. 2 6 0 7 0 291 15 8 11 29 18UMBRIA * 2 4 0 2 0 103 4 2 9 12 3VENETO 11 24 4 27 4 744 42 22 39 103 66TOTALE 202 267 32 318 39 8401 498 265 548 1229 681* Dati del 2003Tabella 3 – Distribuzione regionale delle risorseRegione Rapporto Abitanti (ML) Fisici necessari Fisici presentiPres./necess. per ML ab per ML ab.ABRUZZO 0,90 1,6 6,25 5.6BASILICATA 0,25 0,61 13,1 3,3CALABRIA 0,35 2,1 16,2 5,7CAMPANIA 0,17 5,8 14,5 2,4EMILIA ROM. 0,52 4,0 33,5 17,5FRIULI V. G. 0,49 1,2 30,8 15,0LAZIO 0,58 5,3 21,3 12,3LIGURIA 0,62 1,6 18,1 11,3LOMBARDIA 0,58 9,0 25,2 14,7MARCHE 0,43 1,5 18,7 8,0PIEMONTE 0,57 4,3 18,4 10,5PUGLIA 0.45 4,1 9,3 4,1SARDEGNA 0,23 1,7 23,5 5,3SICILIA 0,22 5,1 26,5 5,9TOSCANA 0,40 3,5 25,4 7,1TRENTINO A. A. 0,38 0,93 31,2 11,8UMBRIA 0,75 0,83 14,5 10,8VENETO 0,38 4,5 22,9 8,7ITALIA 0,45 57,7 21,3 9,5NORD 0,52 25,5 25,0 13,1CENTRO 0,52 12,7 19,8 10,3SUD - ISOLE 0,25 19,4 17,5 4,3360 Fisica in Medicina - 4/2004

Dalle delle Tabelle 2 e 3 è possibile farediscendere le seguenti considerazioni.Il numero di fisici in servizio (compresi inon strutturati) è pari al 45% del numeronecessario per il corretto ed efficiente impiegodelle apparecchiature, con una variazionedi un fattore due tra Nord o Centro eSud+Isole. Altrettanto grandi sono le variazionitra le Regioni.La percentuale di fisici presenti, in rapportocon i fisici necessari, è in 7 regionisuperiore al 50% del numero necessario(Abruzzo, Emilia Romagna, Lazio, Liguria,Lombardia, Piemonte e Umbria), in 7 regioniè compreso tra il 35 % e il 50 % del numeronecessario (Calabria, Friuli V. G., Marche,Puglia, Toscana, Trentino A. A. e Veneto) e in4 regioni è inferiore al 25% del numero necessario(Basilicata, Campania, Sardegna eSicilia).Per quanto riguarda la distribuzione tra leregioni delle Strutture presenti e della lorodotazione, espressa come detto sopra dalrapporto tra fisici necessari e popolazione, siha un valore pari a 21.3 a livello nazionale,senza differenze particolarmente marcate traNord e Sud. Più marcate sono le differenzetra regione e regione che vanno da 6,2 fisici/MLdi abitanti per l’Abruzzo fino a 33,5fisici/ML di abitanti per l’Emilia-Romagna.Più in dettaglio, si hanno 10 regioni(Calabria, Lazio, Liguria, Lombardia, Marche,Piemonte, Sardegna, Sicilia, Toscana eVeneto) nell’intorno della media nazionale(valore medio aumentato o diminuito del50%), 3 regioni (Emilia-Romagna, Friuli V. G. eTrentino A. A.) si trovano nella fascia alta e 5regioni (Abruzzo, Basilicata, Campania,Puglia e Umbria) nella fascia bassa.4. Situazione attuale delle SSFSLa distribuzione degli specializzandi perl’anno accademico 2003-2004 è riportatanella Tabella 4.La situazione attuale è 50-60 specializzandiper anno totali sulle 12 Scuole attive. E’ unnumero inferiore a quanto valutato esserenecessario per colmare il fabbisogno in unnumero ragionevole di anni (v. più avanti).Ciò è dovuto essenzialmente all’offerta pocoallettante che siamo attualmente in grado difare ai neo-laureati: frequentare a pienotempo la Scuola per 4 anni senza retribuzione.Infatti, per motivi finanziari, il MdS pagale borse solo ai medici, pur essendoci l’art. 8della legge n. 401/2000 che equipara a talfine i non medici agli specializzandi medici.Tabella 4 – Situazione al 31.12.2003 delle SSFSIscrittiStima dei diplomati nell’annoI° II° III° IV° 2004 2005 2006 2007UNIV. BOLOGNA 7 0 6 6 4 5 0 7UNIV. CATANIA 3 3 3 3 3 3 3 3UNIV. FIRENZE 5 6 0 0 5 3 5 5UNIV. GENOVA 5 1 2 1 1 2 1 5UNIV. MESSINA 2 2 2 2 2 2 2 2UNIV. MILANO 9 9 8 8 8 8 9 9UNIV. NAPOLI FEDERICO II 10 5 5 4 4 5 5 10UNIV. PISA 3 5 3 4 4 3 5 3UNIV. ROMA LA SAPIENZA 15 15 0 0 10 12 12 14UNIV. ROMA TOR VERGATA 10 10 9 0 0 9 10 10ROMA UCSC 8 8 4 0 0 4 8 8UNIV. TORINO 4 3 3 4 4 3 3 4Totale 81 67 45 32 45 59 63 804/2004 - Fisica in Medicina361

Fortunatamente tale situazione, che ciauguriamo possa finire in tempi brevi (al piùtardi con la andata in vigore delle norme diriordino), sembra non essersi ripercossasulla “qualità” degli specializzandi, nel sensodi una possibile selezione di studenti “menobravi” che si iscrivono alla SSFS.5. Richiesta avanzata al Ministero dellaSalute per il 2005Dalla valutazione di cui ai punti precedentirisulta una carenza di 680 fisici medici.Supponendo che tale numero sia da formarein 5 anni, equivalente a terminare l’operazioneentro 9 anni stante la durata quadriennaledella Scuola, risulta un fabbisogno di formazione,e quindi un numero di borse, pari a135 specializzandi per anno.Per confronto, si consideri che le borse distudio a carico dello Stato assegnate per l’a.a.2003-04 alle Scuole di Specializzazione permedici specialisti, strettamente collegate allestesse apparecchiature di cui trattasi, sonostate:Radiodiagnostica n. 402,Radioterapia n. 120,Medicina nucleare n. 68,per un totale di n. 590.362 Fisica in Medicina - 4/2004

Riassunti delle Tesi di Specializzazionediscusse presso l’Università degli Studi di MilanoAnno Accademico 2003-2004APPLICAZIONE DI MODELLI RADIOBIO-LOGICI ALLA RADIOTERAPIAIN INTENSITÀ MODULATA (IMRT)E RADIOCHIRURGIAScopoMichele AvanzoLo scopo di questo lavoro era di implementaree di validare un modello radiobiologico chedescriva la risposta clinica dei pazienti trattaticon radioterapia per tumori del capo – collo intermini di probabilità di controllo locale dellamalattia (Tumor Control Probability, TCP) 1 .Il TCP può costituire un ausilio nella valutazionedel piano di radioterapia, comunementesvolta attraverso indici dosimetrici che nonquantificano la dipendenza del trattamento davariabili quali: lo schema di frazionamento, ladurata totale della terapia, il volume del bersaglio.La fase di validazione è consistita nellamisura della robustezza del modello, ovverodella misura della sensibilità a variazioni deiparametri radiobiologici, allo scopo di verificareche i parametri da cui il modello dipendemaggiormente siano sufficientemente documentatiin letteratura.In seguito si sono confrontate le previsionidel modello con i dati clinici di controllo localedella malattia dei pazienti trattati con radioterapiacon fasci modulati in intensità (IntensityModulated Radiotherapy, IMRT) nel nostro centro.In caso di buon accordo, il TCP può essereutilizzato per tracciare la curva dose – rispostaper un trattamento standard nel nostro centroe studiarne la sensibilità alle variabili del trattamentoradioterapico.Il TCP è stato infine utilizzato per valutare laprobabilità di controllo locale di tumori squamosidel capo-collo trattati in regime di ipofrazionamentocon Cyberknife (Accuray Inc.,Sunnyvale, CA) 2 , ed eventualmente ottenerequalche indicazione su come intervenire in fasedi pianificazione del piano al fine di migliorarela probabilità di controllo locale.Materiali e metodiLo studio è stato svolto su un campione di14 pazienti trattati per lesioni della regione delcapo collo con intento radicale, trattati conradioterapia con fasci modulati in intensità(Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT).Il TCP per i pazienti trattati è stato calcolato utilizzandoil modello di Webb – Nahum 3 con la correzioneper la variazione di radiosensibilità inter- paziente e per il ripopolamento, utilizzando iparametri α, β, ρ, T pot , T k , del carcinoma squamosodel capo collo ritrovati in letteratura.L’accordo tra TCP medio e frequenza dipazienti in controllo locale della malattia èbuono sul campione di pazienti studiato. Comeulteriore verifica, è stato valutato l’accordo traTCP e risposta clinica su due sottogruppi dipazienti, di cui il primo con TCP minore, ilsecondo con TCP maggiore del valore medianodel TCP dell’intero campione. L’accordo tra laFigura 1: TCP in funzione della dose di un trattamentostandard con tecnica IMRT effettuato all’OspedaleS.Bortolo di Vicenza per carcinoma squamoso dellaregione testa – collo, in cui si è impiegato α = 0.329Gy -1 , β =0.355 Gy -2 , T pot = 4.6 gg, Tk = 20.3 gg, 2.5 Gyper frazione, 5 sedute alla settimana per cui t =N·(7/5) dove t è la durata del trattamento in giorni, Nil numero di frazioni. Si è simulata una lesione sfericadi diametro 5.58 cm, ed una distribuzione di dosein cui la dose minima fosse il 90%, il 95%, 105%coprissero rispettivamente il 95%, 70%, 15 % dellalesione.4/2004 - Fisica in Medicina363

media del TCP e la frequenza di pazienti in controllolocale è buono su entrambi i sottogruppi.La curva del TCP in funzione della dose di prescrizioneè stata calcolata e studiata per un trattamentostandard con tecnica IMRT effettuatonel nostro centro per carcinoma squamoso deltesta – collo (vedi figura 1) e ne abbiamo studiatola sensibilità ai parametri radiobiologici ealle variabili del trattamento radioterapico,misurando lo spostamento della dose che comportail 50% di TCP, per variazioni dei parametridi ±10%, ±20% dai valori di riferimento.Il modello dipende maggiormente dai parametridi radiosensibilità α e β, su cui esistono inletteratura dati ricavati sia da studi in vivo chein vitro. Le variabili del trattamento radioterapicoche influenzano maggiormente il TCP sono ladose minima al bersaglio e la dose per seduta.Abbiamo utilizzato il TCP nella valutazionedi due piani di trattamento per radiochirurgiarobotica con sistema Cyberknife per tumorisquamosi del capo – collo trattati con 30 Gy in 3sedute. Il primo piano di trattamento ha unadose minima del 52% e una disomogeneità didose maggiore di un tipico trattamento IMRT. IlTCP per questo paziente è 4.2%. Il paziente harisposto alla terapia con una riduzione fino ascomparsa della malattia, seguita dalla comparsadi lesione recidivante nella sede trattata. Nelsecondo trattamento, poiché il TCP è influenzatosoprattutto dalla dose minima al bersaglio, siè ricercato un piano con una dose minima maggioreche nel primo, ottenendo così un pianocon una dose più omogenea al bersaglio.Il TCP di questo paziente è uguale a 38.4 %.Il paziente ha risposto con una riduzione fino ascomparsa della lesione ed assenza di malattiaa 5 mesi dalla fine del trattamento.Discussione dei risultatiIl modello per il TCP è sufficientementerobusto, in quanto i parametri radiobiologicicui è maggiormente sensibile sono ben documentatiin letteratura.Il TCP ha mostrato un buon accordo con irisultati clinici di cui si dispone finora perpazienti trattati con IMRT, e può quindi essereaffiancato agli indici dosimetrici tradizionalmenteusati nella valutazione dei piani di cura.Tuttavia, poiché il numero di pazienti studiatoè ancora limitato ed il tempo di follow-uptroppo breve per escludere la comparsa di lesionirecidivanti nei pazienti finora in controllolocale della malattia, il modello non può essereconsiderato ancora validato nel predire la probabilitàdi controllo locale della malattia.Se il buon accordo tra il modello e i dati clinicifosse confermato in futuro, il modello puòessere utilizzato per tracciare la curva dose –risposta, e studiarne la dipendenza dalle variabilidel trattamento radioterapico.Lo studio di questa funzione permette diricavare indicazioni utili nella prescrizionedella dose nei futuri piani, in quanto ci permettedi identificare la regione di alto gradientedella probabilità di controllo locale in funzionedella dose. In tale regione è altamente indicato,ove possibile tenuto conto della dose agli organia rischio e della tolleranza alla terapia,aumentare la dose di prescrizione, perché adessa corrisponde un alto guadagno nella probabilitàdi controllo della malattia.a) b)Figura 2: Distribuzione di dose ottenuta con piano di trattamento Cyberknife su paziente con metastasida carcinoma squamoso tonsillare, vista assiale (a), vista coronale (b).364 Fisica in Medicina - 4/2004

Il modello è stato utilizzato per la valutazionedi due trattamenti effettuati con Cyberknifecon dose di 30 Gy prescritta al punto di massimoin tre sedute.Tra il primo e il secondo dei casi trattati, èstata seguita l’indicazione fornita dal modelload aumentare la dose minima alla lesione aparità di dose massima. Il TCP, più alto per ilsecondo che per il primo paziente, ha quantificatoil miglioramento della distribuzione didose.Il migliore risultato clinico avuto nel secondotrattamento, coerente con i risultati delmodello, invita ad utilizzare il TCP come strumentovalutativo nell’elaborazione di piani ditrattamento anche con questo tipo di tecnica.Bibliografia1. Webb S., “Intensity-modulated RadiationTerapy”, Institutte of Physics Publishing,Bristol and Philadelphia, 20012. Adler Ir, Murphy MJ, Chang SD, Hancock SL,(1999) “Image-guided robotic radiosurgery”,Neurosurgery 44(6), 1299-13063. Webb S., Nahum AE, (1993) “A model for calculatingtumor control probability inradiotherapy including the effects of inhomogeneousdistributions of dode and clonogeniccell density” Phys Med Biol 1993;38:653-666CONFRONTO DOSIMETRICO DIFRAZIONAMENTI NON CONVENZIONALIPER IL TRATTAMENTO DI CARCINOMIDELLA TESTA E COLLO CON FASCI DIFOTONI MODULATI IN INTENSITÀ EFASCI DI PROTONIAlessandra BolsiIn questo lavoro di Tesi si analizzano potenzialilimiti e benefici di frazionamenti non convenzionaliper il trattamento di carcinomi dellatesta e collo, per poterli introdurre nella praticaclinica. Per questi carcinomi il trattamentoradioterapico rappresenta uno tra i più importantimetodi terapeutici, anche se la probabilitàdi controllo loco regionale della malattia non èancora ottimale.L’esito terapeutico può essere migliorato siagrazie all’impiego di tecniche sviluppate recentemente,con fasci di raggi X di fluenza nonuniforme (IMRT) o fasci di protoni, sia introducendofrazionamenti non convenzionali. Questitendono a ottimizzare gli effetti radiobiologiciindotti nel tessuto tumorale e negli organi arischio, somministrando dosi per frazionediverse da 2 Gy e variando il tempo totale ditrattamento.Gli schemi di frazionamento che sono oraoggetto di studi clinici sono l’iperfrazionamentoe l’accelerazione.Scopo della Tesi è verificare i limiti di applicabilitàed il potenziale guadagno terapeuticorispetto al frazionamento convenzionale derivantidall’introduzione schemi accelerati (in cuisi riduce il tempo totale di trattamento), applicatia piani di trattamento con l’IMRT e l’impiegodi fasci di protoni e tecnica spot scanning(modulazione dinamica del SOBP, Spread OutBragg Peak).Per i carcinomi della testa e collo il trattamentoconvenzionale prevede la somministrazionedi una dose circa pari a 70 Gy al volumetumorale e circa 50 Gy al volume elettivo (checomprende oltre al volume tumorale le sedi dipotenziale estensione subclicnica della malattia,i.e. catene linfonodali). Questi livelli di dosevengono somministrati in due serie distinte, incu si irradia dapprima l’intero volume elettivo,quindi il volume tumorale (detto anche boost) adose più elevata.Ho elaborato e analizzato piani di trattamentoper cinque pazienti già trattati con radioterapiaconvenzionale presso l’Istituto Oncologicodella Svizzera Italiana (IOSI) diBellinzona, che presentano carcinomi in stadioavanzato nella regione della testa e collo. I trattamentiIMRT sono stati pianificati 5 fasci equispaziaticon fotoni di energia 6 MV; il sistema dipianificazione è Eclipse-Helios (Varian®) che sibasa su un algoritmo di tipo pencil beam per ilcalcolo della dose. L’ottimizzazione della distribuzionedi dose si ottiene applicando vincolidose-volume per i VOI considerati (volumi bersaglioe organi a rischio). Per i piani con fasci diprotoni e tecnica spot scanning la distribuzionedi dose si ottiene per sovrapposizione di dose4/2004 - Fisica in Medicina365

spot depositati da un fascio di tipo pencil cheeffettua una scansione dell’intero volume bersaglio(nelle 3 dimensioni). Il calcolo e l’ottimizzazionedella dose sono stati elaborati utilizzandoPSIplan, il sistema di pianificazione sviluppatoe utilizzato nella pratica clinica al PSI.Si confrontano dosimetricamente il frazionamentoconvenzionale (SEQ) e l’accelerazione,proposta in due modalità: SIB (SimoulteneousIntegrated Boost) in cui la dose per frazione prescrittanel volume tumorale è superiore a 2 Gy,mentre nel volume elettivo questa è pari a 2 Gy;SEQ/SIB in cui la prima parte del trattamento ècon frazionamento convenzionale (fino a 36 Gynel volume elettivo), mentre la nella seconda ladose per frazione nel volume tumorale (inclusoin quello elettivo) è superiore a 2 Gy. Posticiparel’inizio dell’accelerazione, in linea di principio,dovrebbe ridurre la tossicità dell’interotrattamento in quanto si attende l’inizio dellarigenerazione dei tessuti sani irradiati prima disomministrare dosi per frazione più elevate.La prescrizione della dose nei tre diversi frazionamentiè stata scelta in modo da essere biologicamenteequivalente a 80 Gy per il volumetumorale e 50 Gy per il volume elettivo. Il confrontotra essi è stato eseguito riferendosi alledistribuzioni di dose corrette biologicamente a2 Gy per frazione (tenendo conto anche dell’effettodel ripopolamento).Le conclusioni del confronto mostrano chemodificare lo schema di frazionamento (se laprescrizione di dose tiene conto della correzioneradiobiologica) non comporta significativedifferenze per le distribuzioni di dose negliorgani a rischio. In tutti i casi la dose massimaal midollo spinale è inferiore a 45 Gy (valorelimite), e D 2/3V alle parotidi inferiore a 32 Gy(per le ghiandole non completamente inclusenei volumi bersaglio) (Tabella 2). Le dosi sonoridotte di un fattore compreso tra 1.5 e 2.5impiegando fasci di protoni.Per i volumi bersaglio alcune significativedifferenze si verificano tra le distribuzioni didose calcolate per lo schema SEQ/SIB e SIB(Tabella 1): l’irradiazione contemporanea deidue volumi bersaglio per il frazionamento SIBriduce la presenza di sovradosaggio nel volumedifferenza tra il volume elettivo e il volumeboost, ma anche l’omogeneità della dose nelvolume boost. Le maggiori differenze tra i pianidipendono dalla tecnica di irradiazione (e nondal frazionamento): per i piani con fasci di protoniil livello di conformazionalità della dosenei volumi bersaglio è significativamente superioree sono migliori (significativamente inferiori)anche le dosi negli organi a rischio e nel tessutosano circostante.In seguito anche alle conclusioni tratte daquesto lavoro di tesi, allo IOSI sono stati trattati6 pazienti con il frazionamento non convenzionale(1 paziente con SIB e 5 pazienti conSEQ/SIB).366 Fisica in Medicina - 4/2004

Organo Parametro Tecnica SEQ SIB SEQ/SIBPTVI Dose prescritta corretta biol. 80 80 80Dose media corretta biol. IMRT 79.4 ± 0.3 78.7 ± 0.4 80.8 ± 0.3(*)p 79.7 ± 0.3 79.1 ± 0.3 81.1 ± 0.3Dev.std dose corretta biol. IMRT 2.92 ± 0.59 4.13 ± 0.80 3.50 ± 0.70(*)p 2.10 ± 0.10 2.74 ± 0.12 2.39 ± 0.40V 95 [%] IMRT 91.2 ± 3.9 88.8 ± 5.9 93.8 ± 3.1(*)p 97.5 ± 1.6 91.2 ± 2.4 98.7 ± 0.9Dose minima significativa IMRT 69.2 ± 4.8 64.0 ± 6.8 68.4 ± 5.6(*)p 74.2 ± 1.1 71.6 ± 1.9 74.7 ± 1.4Dose massima significativa IMRT 87.2 ± 2.2 89.8 ± 3.3 90.1 ± 2.7(*)p 85. 6 ± 1.3 86.9 ± 1.3 87.9 ± 1.3PTVII-I Dose prescritta corretta biol. 50 50 50Dose media corretta biol. IMRT 61.9 ± 3.7 62.7 ± 3.8 64.2 ± 3.7(*)p 58.8 ± 3.3 58.8 ± 3.4 60.4 ± 3.3Dev.std dose corretta biol. IMRT 9.38 ± 0.88 9.53 ± 0.74 9.28±0.78(**)p 8.63 ± 0.99 8.60 ± 0.85 8.45 ± 0.91Dose minima significativa IMRT 45.6 ± 3.8 43.3 ± 3.2 46.6±3.9(**)p 47.0 ± 0.7 46.0 ± 0.9 48.9 ± 0.8Dose massima significativa IMRT 83.2 ± 2.0 86.0 ± 3.2 86.3 ± 2.7(*)p 80.7 ± 0.8 81.3 ± 1.0 82.6 ± 0.9Tabella 1. Valori medi e deviazioni standard (espressi in Gy) calcolati per le distribuzioni di dose nei volumi bersaglio,relative ai piani di trattamento dei cinque pazienti in studio. (*) p di significatività inferiore a 0.01 confrontandodistribuzioni di dose IMRT e con fasci di protoni per lo schema di frazionamento SEQ/SIB. (**) p disignificatività inferiore a 0.05 confrontando distribuzioni di dose IMRT e con fasci di protoni per lo schema difrazionamento SEQ/SIB.Organo Parametro Tecnica SEQ SIB SEQ/SIBMidollo Dose massima puntuale IMRT 37.7 ± 6.0 36.2 ± 2.9 37.0 ± 2.6(*)spinale p 16.2 ± 2.3 16.9 ± 2.2 16.9 ± 2.2Dose massima significativa IMRT 32.3 ± 1.8 30.6 ± 2.7 31.3 ± 2.5(*)p 11.9 ± 1.3 12.4 ± 1.3 12.4 ± 1.3Dose media corretta biol. IMRT 33.6 ± 6.3 32.4 ± 5.2 32.5 ± 5(*)p 25.3 ± 6.4 25.8 ± 5.5 25.8 ± 5.6D 2/3V IMRT 28.59 ± 7.4 28.0 ± 6.4 28.0 ± 6.4(*)p 13.4 ± 5.2 14.1 ± 5.3 14.1 ± 5.2Tabella 2. Valori medi e deviazioni standard (espressi in Gy) calcolati per le distribuzioni di dose negli organi arischio, relative ai piani di trattamento dei cinque pazienti in studio.(*) p di significatività inferiore a 0.01 confrontando distribuzioni di dose IMRT e con fasci di protoni per lo schemadi frazionamento SEQ/SIB.4/2004 - Fisica in Medicina367

DOSIMETRIA E FARMACOCINETICADEL 186 RE NELLA TERAPIADELLE METASTASI SCHELETRICHEClaudia CarboniniQuesto lavoro di Tesi è parte integrante delprogetto RATERMET “Studio multicentrico perl’ottimizzazione della terapia con radiofarmaciper la palliazione del dolore osseo”. In particolaresi è studiato il comportamento del Re-186-HEDP, farmaco utilizzato per la radioterapiametabolica per la palliazione del dolore osseoda metastasi dovute a tumore prostatico.Il lavoro svolto ha toccato i seguenti punti:CALIBRAZIONE DELLA STRUMENTAZIONEPer l’effettuazione delle misure di cinetica equantificazione di attività in vitro ed in vivo èstato necessario un lavoro preliminare di calibrazionedella strumentazione. La strumentazioneutilizzata (rivelatore al germanio, calibratoredi dose, gamma-counter, gamma-camera) èstata calibrata con sorgenti di attività nota inenergia ed in efficienza. È stata inoltre eseguitaun’intercalibrazione con strumentazione analogapresente presso i laboratori L.A.S.A. diSegrate, ottenendo un accordo migliore del 5%.ANALISI CROMATORAFICHEPer le analisi cromatografiche si è utilizzatala tecnica della cromatografia su carta (cartaWhatman 3MM + acetone).Per il radiofarmaco puro è emerso che almomento dell’iniezione risulta legato per unafrazione > 97%, ma tende a dissociarsi con ilpassare del tempo fino a raggiungere una percentualedi farmaco legato < 50% dopo 4 giorni.Ilradiofarmaco presente all’interno del sistemacircolatorio tende anch’esso a dissociarsi,ma più rapidamente che il radiofarmaco puro.Questo può essere dovuto sia al fatto che ilfarmaco si trova in un ambiente con temperaturae pH non ottimali, sia ai processi metabolicidell’osso che tendono ad eliminare il radiofarmacoossidato.Comportamento analogo lo si è trovato nell’analisicromatografica delle urine, infatti ilradiofarmaco escreto è rappresentativo delradiofarmaco presente nel sistema circolatorio.È emersa, eseguendo le cromatografie sullostesso campione di urina a tempi sempre maggioridalla raccolta, la necessità di eseguire tempestivamentel’analisi cromatografica per evitareuna modificazione dei risultati ottenuti.ANALISI FARMACOCINETICHEAnalizzando i valori di concentrazione diradiofarmaco nel sangue (MBq/ml) in funzionedel tempo e unendoli in seguito ai dati ottenutidalle cromatografie si è potuto analizzare lacinetica del radiofarmaco nel sangue e separatamentela cinetica delle radiofarmaco legato eslegato presente nel sistema circolatorio. Daivalori dei tempi di dimezzamento ottenuti tramitefit triesponenziali e biesponenziali si èipotizzato che entrino in gioco differenti processibiologici. Vi è una distribuzione veloce delradiofarmaco all’interno dell’organismo checorrisponde a T 1/2 di alcuni minuti, ad un T 1/2di alcune ore corrisponde la captazione delradiofarmaco nell’osso, mentre il T 1/2 di alcunigiorni descrive il lento rilascio di radiofarmacodall’osso dovuto ai processi metabolici.La cinetica nelle urine è paziente-dipendente,infatti il totale di radiofarmaco escretodipende dal numero di metastasi presenti nelloscheletro e dalla loro captazione. È comuneinvece a tutti i pazienti la modalità di escrezionedel radiofarmaco: considerando la totalità diradiofarmaco escreto il 70% è eliminato nelleprime 5 ore P.I., mentre il 90% dell’escrezioneavviene entro le prime 10 ore.Dall’analisi delle immagini scintigrafiche siè potuta studiare la cinetica del radiofarmaconel tessuto osseo sano e metastatico ottenendosia i tempi di dimezzamento biologico sia i rapportidi captazione per i differenti pazienti.Dai valori di T 1/2biol ottenuti si può ipotizzareche il processo che regola l’irraggiamentodel target è principalmente il decadimento fisicodel radiofarmaco.Ad un tempo di dimezzamento biologico370 Fisica in Medicina - 4/2004

eve corrisponde anche un rapporto di captazioneminore, e ciò influenzerà la dose ricevutadalla metastasi.Pz 1 Pz 2 Pz 3 Pz 4Osso metastaticoT 1/2 hid (h)83 156 134 88Osso sanoT 1/2 hid (h)Rapporto di captazioneal massimo731,71754972.22761.68della captazioneVALUTAZIONI DOSIMETRICHEUtilizzando il metodo MIRD, e in particolareil software MIRDOSE 3.1 è stato possibile valutarela dose ricevuta da midollo e dal target(metastasi). Per la dosimetria del midollo si èottenuta l’attività cumulata, e conseguentementeil tempo di residenza, dalle curve di escrezionedelle urine ipotizzando che tutto il radiofarmacoincorporato si distribuisca nel tessutoosseo ed in particolare il 38% nell’osso corticalee il 62% nell’osso trabecolare. È stato trascuratoil contributo dell’autodose del midollo, poichéinfluisce per circa 1%.Per la dosimetria delle metastasi si è ottenutal’attività cumulata tramite il calcolo dell’integralericavando l’attività dalle immagini scintigrafichee utilizzando per il calcolo la costantedi decadimento effettivo.SVILUPPO DI UN MODELLO COMPARTIMEN-TALE SPECIFICOTramite l’utilizzo del software SAAM II si ècercato di sviluppare un modello specifico peril radiofarmaco studiato, includendo in essotutti i risultati ottenuti con differenti metodiche.Il modello preliminare considera i dati deicampioni biologici uniti ai dati delle cromatografieed è stato applicato ad un solo paziente,trovando che il modello segue fedelmente i datisperimentali.È stata valutata la dose ricevuta dalla vescica,organo di cui non si dispongono dati sperimentaliottenendo come valore circa 1 Gy ed èemerso come l’irraggiamento avvenga soprattuttonelle prime 24 ore dopo la somministrazionedel farmaco. È possibile quindi ridurre ladose ricevuta dallavescica forzando l’idratazionedel pazientenelle prime ore.Si è calcolata anchela dose ricevuta dallametastasi ottenendo8.15 Gy, risultato inbuon accordo con quellorisultante dall’applicazionedel metodoMIRD: 8.37 GyCONCLUSIONIAttività t s osso t s osso Distribuzione Dose Dose totaleÈ necessario che il radiofarmacoal momento del-somministrata corticale trabecolare del assorbita assorbita(MBq) (h) (h) radiofarmaco (mGy/MBq) (Gy)Paziente 1Paziente 2Paziente 3Paziente 4Paziente 51355133315791685164426.6036.5429.1719.5618.3143.0559.1147.1931.5429.63tossicità.Con lo sviluppo del modello è stato possibileSuperficialeSuperficialeSuperficialeSuperficialeSuperficiale2.072.852.271.521.432.803.803.582.562.35l’iniezione sia puro affinchépossa legarsi allamatrice ossea, e vi è unaso all’interno dell’organismocon il trascorre deltempo. Il radiofarmaco èsico, ciò che ne limita laVolumetricaVolumetricaVolumetricaVolumetricaVolumetrica1.772.421.941.301.222.403.223.062.192.01dissociazione dello stes-efficace e poco radiotos-dose-escalation è la mielo-descrivere in modo unitario di tutte le informazioniraccolte con differenti metodiche avendoMassa AttivitàDose totalemetastasi cumulata S assorbita(gr) (Bq*s) (mGY*g/MBq-s) (Gy)conferma delle ipotesi fatte sul comportamentoPaziente 1Paziente 2Paziente 3Paziente 413.4713.1432.845.201.11*10 122.59*10 124*10 123.99*10 12 5.17*10 -25.17*10 -25.17*10 -25.17*10 -2 4.2610.198.374.57del radiofarmaco in vivo. Si è evidenziato che unaltro organo coinvolto nella terapia è la vescicama è possibile limitare la dose ricevuta da questoorgano forzando l’idratazione del pazientenelle prime ore dopo la somministrazione.4/2004 - Fisica in Medicina371

FUSIONE DI IMMAGINI TC-RM-SPETNELLA RADIOTERAPIA DEI TUMORICEREBRALI: VALIDAZIONE EIMPLEMENTAZIONE DI UN ALGORITMOBASATO SULLA MISURA DI ENTROPIAMarco DominiettoLo scopo di questo lavoro di Tesi (svoltopresso la Divisione di Radioterapia dell’AziendaOspedale Maggiore di Novara) è la validazionedi un sistema automatico di coregistrazione diimmagini intra e multimodali basato su misuredi correlazione e di entropia per il contornamentodei volumi nel trattamento radioterapicodei tumori cerebrali.Le informazioni ottenute da tali metodichesono di natura complementare. Mentre le immaginidi risonanza magnetica (RM) descrivono inmodo accurato i tessuti molli, quelle di tomografiacomputerizzata (TC) danno una rappresentazioneottimale dei tessuti ossei. Gli esamimedico nucleari come la tomografia a emissionedi singolo fotone (SPET) e la tomografia ad emissionedi positroni (PET) forniscono informazionisulla biologia e sull’attività metabolica deitessuti in esame. La possibilità di integrare tuttequeste informazioni in un’unica rappresentazionepermette un notevole miglioramentonella comprensione dello stato e dell’evoluzionedella malattia.L’implementazione clinica di un sistema chesvolga in modo automatico tali coregistrazioninecessita però di una validazione quantitativamolto accurata per definirne il grado di affidabilità.Materiali e metodiÈ stata valutata la robustezza degli algoritmiimplementati: mutual information, cross correlatione local correlation mediante misure di accuratezza,riproducibilità e tempo impiegato perogni singola coregistrazione in relazione al goldstandard. Tale gold standard è stato definitocome la soluzione ottenuta manualmente e congiuntamenteda due fisici e due radioterapisti.Per le misure di riproducibilità si sono perturbatele posizioni reciproche dei due set diimmagini per simulare gli errori di posizionamentoche si hanno nella pratica clinica.Gli errori di registrazione sono stati valutaticalcolando degli estimatori che tenessero contodegli errori di traslazione e rotazione lungo i treassi. Tali estimatori sono stati definiti a partiredalla matrice errore di rototraslazione Γ definitacome la differenza tra quella fornita dall’algoritmoe quella del gold standard.Gli estimatori TE e RE, definiti come segue,rappresentano rispettivamente gli errori di traslazionee rotazione:Rappresentando in coordinate polari (fig1)su un piano cartesiano l’errore TE e l’angolo ϑpossiamo definire un estimatore dell’errore globaleASono stati impiegati tre fantocci antropomorfi:Alderson Rando, fantoccio di Hoffman eRemedios. Quest’ultimo è costituito da unreperto autoptico di una testa al cui internosono stati ricostruiti i lobi cerebrali con unaapposita resina acqua equivalente. Il protocollodi studio prevede l’esecuzione di TC, MR eSPET.Tutti e tre i fantocci sono stati assemblati inmodo tale da essere visibili alle tre modalità. Lericostruzioni transassiali di ogni esame sonostati spediti via rete alla workstation di elaborazione(Syntegra Pinnacle – Adac).Fig1: L’errore globale A risulta essere l’area dellaparte di circonferenza individuata da TE e ϑ372 Fisica in Medicina - 4/2004

La stessa procedura è stata ripetuta su uncampione dieci pazienti affetti da glioblastomamultiforme e precedentemente sottoposti adintervento chirurgico per l’escissione totale oparziale della massa neoplastica. Il protocolloprevede l’esecuzione di: TC senza mezzo dicontrasto, RM T1-pesata dopo la somministrazionedi Gd-DPTA (15ml) e SPET con 99m Tc-MIBI(740 MBq).Tutti i pazienti sono stati candidati a radioterapiapostoperatoria.Fig 2: Esempio di fusione RM-SPET e individuazionedella lesione (GTV, gross tumor volume) sulla sola RM(rosso) e sulla sola SPET (blu). Si osserva come la zonacaptante alla SPET sia esterna alla lesione individuataalla RMRisultatiI risultati ottenuti sui fantocci mostranolivelli di accuratezza e precisione sub-voxel pertutti gli algoritmi. Gli errori risultano infattiinferiori alle dimensioni del voxel della metodicameno risoluta (SPET: 2.3 x 2.3 x 4.4 mm 3 ).I risultati sui pazienti mostrano livelli diaccuratezza superiori al voxel in un caso perl’algoritmo mutual information, e in due casiper gli algoritmi di cross e local correlation.Le misure di riproducibilità hanno mostratoche gli errori aumentano all’aumentare dellaperturbazione. Gli errori di registrazione risultanoinferiori alle dimensioni del voxel per perturbazionidell’ordine dei 3-6 cm e 5-6°.Il tempo impiegato è inferiore al minuto pertutti gli algoritmi, quello necessario alla definizionedel gold standard è dell’ordine dei 10-15minuti. Tali tempi dipendono dalla potenzadella workstation a disposizione ma sonocomunque compatibili con la routine clinica.Gli algoritmi basati sulle misure di correlazionepossono essere sfruttati solo per la coregistrazionedi immagini a contenuto informativosimile: sono indicati per coregistrazione TC-MR ma non per TC-SPET o MR-SPET. Questo èdovuto al fatto che la funzione di correlazioneconfronta le coppie di pixel nei due set diimmagini, se queste non sono simili la funzionedeterminata non è corretta. Gli algoritmi basatisulle misura di entropia non hanno questa limitazionein quanto confrontano gli istogrammidei due set di immagini, la complessità di calcolorisulta però molto più elevata.ConclusioniL’introduzione di un sistema automatico difusione d’immagini nella pratica clinica richiedenecessariamente un processo preliminare divalidazione al fine di determinare il suo gradodi affidabilità.La metodica risulta valida e garantisce valorisovrapponibili al gold standard per rotazionie traslazioni considerevoli tra i due set di immagini.La procedura risulta accurata con livelli dierrori compatibili con quelli delle attuali procedureradioterapiche ma rimane necessario uncontrollo visivo di un operatore.L’impiego di algoritmi basati su misure dientropia come la mutual information permettedi eseguire corregistrazione svincolandosi dalcontenuto informativo delle immagini. Questorisulta indispensabile nelle corregistrazione diimmagini anatomiche e funzionali.4th WSEAS INTERNATIONAL CONFERENCEON SIGNAL PROCESSING, ROBOTICS AND AUTOMATION (ISPRA 2004)ON ELECTRONICS, HARDWARE, WIRELESS & OPTICAL COMMUNICATIONS (EHAC 2004)Salisburgo, 13-15 febbraio 2005E-mail: nata@wseas.comWebsite: http://www.worldses.org/conferences/2005/austria/ispra/index.html4/2004 - Fisica in Medicina373

IMPIEGO DI UN SISTEMA DOSIMETRICOPLANARE A SCINTILLAZIONENELLA VERIFICA DELLA DISTRIBUZIONEDI DOSE IN TRATTAMENTIRADIOTERAPICI A INTENSITÀMODULATA CON FASCIDI FOTONI DA 6 E 18 MVGiovanna FrigerioI trattamenti radioterapici a intensità modulata(IMRT) necessitano di accurati controllidosimetrici prima di procedere alla loro esecuzionesu paziente. Questi controlli consistonoprincipalmente nella valutazione della coerenzatra la modulazione di dose pianificata e quellarealmente erogata, oltre che nella verifica delvalore assoluto della dose in punti prefissati.Essi vengono concordemente effettuati in condizionidi riferimento mediante pellicole posizionatein fantocci solidi acqua-equivalenti aprofondità fissate.Con questo lavoro di tesi è stata valutata lapossibilità di utilizzare, in sostituzione dellepellicole, un nuovo sistema dosimetrico (“BIS 2GBeam Image System”, Wellhofer) in grado dieffettuare stime della distribuzione di dose inpiani ortogonali all’asse del fascio (Fig. 1).Questo sistema consiste in uno scintillatoreplanare (Gd 2 O 2 S) preceduto da uno strato di 1mm di alpacca, una lega di rame (64%), nichel(18%) e zinco (18%), e accoppiato ad una cameraa CCD con matrice attiva pari a 820 × 820pixel. L’unità di controllo della camera a CCD èinterfacciata ad un personal computer medianteuna apposita scheda in grado di acquisiresingole immagini, integrarle in tempo reale egenerare sullo schermo del computer stessoun’immagine del fascio. Il numero di immaginiregistrate, la modalità della loro somma e iltempo di integrazione possono essere selezionatedall’utente prima di ogni misura.Prima di procedere alla verifica dell’impiegodel BIS nella validazione pre-clinica di campiIMRT, si sono studiate le caratteristiche delsistema ed è stata analizzata la sua risposta acampi omogenei. Tutte le misure sono stateeffettuate all’isocentro impiegando fasci fotonicida 6 e 18 MV generati da un acceleratorelineare Varian “Clinac 2100CD” dotato di uncollimatore multilamellare costituito da 60 coppiedi lamelle (“Millennium 120”).L’analisi della dipendenza della risposta delBIS dai parametri di misura (tempo di integrazionee numero delle singole immagini registrate)ha dimostrato che 200 ms e 40 immaginirappresentano un ottimo compromesso traqualità e durata della misura.Per stabilire l’esistenza di un eventuale“effetto memoria”, sono state eseguite le misuredescritte da A. Van Esch per un dispositivoportale elettronico al silicio amorfo (RadiotherOncol 71, 2004). I risultati mostrano l’assenzadi un effetto memoria a “lungo termine”. Inquesto lavoro è stata proposta anche la valutazionedi un effetto memoria a “breve termine”.Una serie di immagini senza fascio, con differentetempo totale di misura, è stata acquisitaimmediatamente dopo aver erogato con 500 UMun campo di 5 × 5 cm 2 . Una traccia della precedenteirradiazione risulta evidente al centrodell’immagine nel caso di un tempo totale dimisura pari a 1 s. Questo effetto tuttavia nonpossiede alcuna rilevanza clinica in quanto si èdimostrato alterare solo il rumore di fondo.Esso, inoltre, diminuisce all’aumentare deltempo di misura fino a scomparire per tempi dicirca 15 s.La risposta del BIS a campi omogenei didimensione 10 × 10 cm 2 e 20 × 20 cm 2 è stataconfrontata, per entrambe le energie, con lemisure di riferimento acquisite in acqua con undiodo (DEB010, Scanditronix) alla profondità di5 cm. Con il BIS sono state ottenute misure adiverse profondità aggiungendo sulla suasuperficie strati di materiale acqua-equivalente(RW3: 98% C 8 H 8 + 2% TiO 2 ) e tenendo in considerazionela presenza dello strato di alpacca (2cm acqua equivalente). Sovrapponendo i profili374 Fisica in Medicina - 4/2004

così misurati con quelli ottenuti con il diodonon si è trovato in nessun caso un buon accordo,in particolare, le discrepanze molto marcateai margini del campo (sino al 4% per il fascioda 6 MV di dimensioni 20 × 20 cm 2 per profonditàdi misura corrispondenti) hanno evidenziatouna particolare sensibilità del BIS alla componentedi bassa energia della radiazione cheaumenta allontanandosi dal centro del campo. Èstato verificato che il valore del TPR 20 10 diminuisceallontanandosi dal centro del campo, inmodo più marcato per i campi grandi (20 × 20cm 2 ) e le energie minori (6 MV). Per ottenereuna risposta più omogenea su tutta l’area delrivelatore, sono stati posizionati sullo scintillatorealcuni strati di ferro e piombo. Gli spessorisono stati ottimizzati separatamente per ledue energie. In questo modo le differenze tra iprofili del campo da 10 × 10 cm 2 e 20 × 20 cm 2misurati con il BIS e il diodo sono risultate,rispettivamente, entro il ±0.5% e il ±1% per ifasci da 18 MV e entro il ±1.3% e il ±2% per ifasci da 6 MV, nella regione di campo omogeneo(80% del lato). Le discrepanze maggiori, riscontratenelle regioni ad alto gradiente, sono riconducibilialla diversa risoluzione spaziale dei duesistemi di rivelazione (2.5 mm diodo, 0.37 mmBIS). Mediante una simulazione matematica èstato approfondito l’effetto della diversa risoluzionedei rivelatori nella misura del bordo delcampo. La media del segnale sul volume sensibilefa sì che la risposta del diodo sia inferiorea quella del BIS in corrispondenza della spalladel profilo. Questo fenomeno è meno evidenteper i fasci da 6 MV a causa della significativapresenza di una componente di radiazione abassa energia e alla conseguente marcata variazionedel valore del TPR 20 10 (4.6 % per il fascioda 6 MV di dimensioni 20 × 20 cm 2 ).In Fig. 2 si riporta, come esempio, il confrontotra i profili di un campo 20 × 20 cm 2 peril fascio da 6 MV ottenuti con il diodo, con il BISalla profondità di 5 cm e con il BIS nella configurazioneottimizzata. I risultati ottenuti hannodimostrato che il BIS, ottimizzato nelle modalitàsuggerite in questo lavoro, si può ritenereun sistema affidabile per la dosimetria di campiconvenzionali.Nella fase successiva del lavoro sono statimisurati campi modulati di fasci di fotoni da 6e 18 MV. Come primo esempio sono stati confrontaticampi con cunei dinamici, in quantorappresentano una modulazione elementare delfascio. In particolare sono stati sovrapposti iprofili dei campi da 10 × 10 cm 2 e da 20 × 20cm 2 con cunei da 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 45° e 60°ottenuti con pellicole (“X-Omat V”, Kodak) infantoccio acqua-equivalente (RW3), con un“array” di diodi in acqua e con il BIS configuratonelle modalità precedentemente ottimizzate.Le dimensioni dei campi sono state scelte sullabase dei campi di uso clinico più frequente.Nel caso dei fasci da 18 MV il valore assolutodelle differenze tra i profili si è mantenuto,entro il 2.4% per i campi da 20 × 20 cm 2 e il 2%per quelli da 10 × 10 cm 2 , mentre per i fasci diraggi x da 6 MV esso è risultato, per i campi da20 × 20 cm 2 , entro il 2.5% e per quelli da 10 × 10cm 2 entro l’1.8%. Le discrepanze trovate sono ingenerale superiori se confrontate con i corrispondenticampi omogenei a causa della presenzasu tutta l’area del campo di fotoni a bassaenergia, generati nell’interazione del fascio conil collimatore in movimento.Si sono infine eseguiti confronti tra BIS e pellicoleper campi IMRT con particolari modulazionigeometriche della fluenza e per due casidi trattamenti reali ottenuti con la tecnica “slidingwindow”. In particolare, sono state misuratedue distribuzioni di dose a forma di “piramide”(campi 10 × 10 cm 2 e 20 × 20 cm 2 ) e duedistribuzioni di dose a forma di “forchetta”(campi 10 × 10 cm 2 e 20 × 20 cm 2 ) per entrambele energie, un campo di un trattamento alcollo con fotoni da 6 MV e un campo di un trattamentoalla prostata con fotoni da 18 MV. Iconfronti, eseguiti mediante valutazioni quantitativedell’indice g e sovrapposizione di profili,hanno mostrato una buona corrispondenza tra4/2004 - Fisica in Medicina375

i due sistemi di rivelazione, comunque in accordocon i valori riscontrati in letteratura relativial confronto tra film e camere a ionizzazionecon piccolo volume sensibile: ±3 % (D.Letourneau et al, 2004), ±2 % (H. Liu, 1997), ±2.7% (Leavitt et al, 1990). Per entrambe le energie,nel caso del campo a “piramide” di dimensionipari a 10 × 10 cm 2 , i profili risultano bensovrapposti e si sono ottenuti valori dell’indiceg quasi tutti inferiori ad 1 utilizzando 2% e 2mm come criteri di accettabilità. Per la maggiorcomplessità della mappa di fluenza e per lemaggiori dimensioni del campo, i risultatiriguardanti i campi a “forchetta” e il campo 20× 20 cm 2 a “piramide” sono leggermente peggiori:in questi casi si ottiene una distribuzionedell’indice g accettabile impostando 3% e 3 mmcome criteri di accettabilità. Come già verificatoper i campi omogenei, anche in quelli modulatii risultati per i fasci fotonici da 6 MV sono leggermentepeggiori se confrontati con i corrispondenticasi del fascio da 18 MV. La figura 3riporta, a titolo di esempio, la distribuzione didose (a) e dell’indice g (b) del campo a “forchetta”di dimensione 10 × 10 cm 2 di raggi x da 6MV.Tutti i confronti hanno dimostrato come ilBIS, ottimizzato nelle modalità suggerite in questolavoro, si possa ritenere uno strumento affidabilenella dosimetria di campi con cunei dinamicie nelle verifiche pre-cliniche di campiIMRT. Esso è risultato un sistema facile da utilizzaree in grado di velocizzare l’esecuzionedei controlli dosimetrici pre-trattamento, infattigrazie alla capacità di fornire risposte intempo reale, i ritardi legati alle procedure di sviluppodelle pellicole vengono definitivamenteeliminati.La distribuzione dei valori dell’indice γ (2% e 2mm) e la sovrapposizione dei profili mostranoun ottimo accordo tra BIS e pellicole nel casodel campo impiegato nel trattamento alla prostata.Per quanto riguarda il campo del trattamentoal collo, i valori dell’indice γ, calcolati con 3%e 3 mm quali criteri di accettabilità, risultanoquasi tutti inferiori a 1; le deviazioni maggiori siriscontrano solo in corrispondenza delle regionia più alto gradiente, vicino al bordo delcampo. Le sovrapposizioni dei profili confermanoinfine i risultati confortanti messi in evidenzacon la valutazione dell’indice γ.COURSE PRACTICAL & THEORETICAL RADIOTHERAPY PHYSICSTREATMENT MACHINES, QA, RADIOBIOLOGY, BRACHYTHERAPYAND RADIOTHERAPY IMAGINGChelsea, London - March 1 st -5 th 2005Info: Mrs. Sylvia Boucheré, RT Physics Course Secretary, The Joint Physics Department, Inst. ofCancer Research and The Royal Marsden Hospital, Downs Road, Sutton, Surrey SM2 5PT, U.K.Tel +44(0)20 8661 3704; Fax.+44(0)20 8643 3812; email: Sylvia.Bouchere@icr.ac.uk(Course information is also on www.icr.ac.uk/physics/rtcourse.html)376 Fisica in Medicina - 4/2004

IMAGING FUNZIONALE DI RISONANZAMAGNETICA: OTTIMIZZAZIONEE VERIFICHE SPERIMENTALIDELL’ACQUISIZIONE DEI DATIFrancesco GhielmettiTra le varie tecniche di imaging funzionalein risonanza magnetica (fMRI), la più diffusa eapprezzata in campo neuro-fisiologico è quellache sfrutta le proprietà magnetiche del sangue,che agisce da naturale agente di contrasto. Laformazione del segnale è determinata dellevariazioni di concentrazione, a seguito dell’attivitàcerebrale, di una sostanza fortemente paramagnetica:la deossiemoglobina (emoglobinadeossigenata). Tali variazioni producono disomogeneitàlocali di campo magnetico, rivelabilimediante sequenze pesate in T 2 *, come la EPI(Echo Planar Imaging) ad eco di gradiente, diffusamenteutilizzate negli studi funzionali graziealla sua rapidità di esecuzione. La fMRIbasata sull’effetto BOLD (Blood Oxygen LevelDependent ) permette di ottenere una mappaturadelle aree cerebrali che sono coinvolte quandoun soggetto è sottoposto a stimoli o compitidi vario tipo (motori, visivi, acustici,cognitivi,ecc.).Data l’esiguità delle variazioni di segnale aseguito delle variazioni di flusso ematico (3 – 5% circa del valorvalore medio del segnale), ènecessario effettuare per ogni voxel delle immaginiacquisite un’analisi di tipo statistico perrilevare l’eventuale correlazione tra il segnalead esso associato e lo stato di stimolo, rispettoal rumore statistico intrinseco dell’immagine. Ivoxel che posseggono questa correlazione inmodo statisticamente significativo sono dettiattivati e formano le mappe cerebrali di attivazione.Infine, le mappe relative a specifiche stimolazionidevono essere opportunamente resedisponibili ai medici per la valutazione clinica earchiviate in formato elettronico (DICOM) inmodo da essere anche utilizzate in sistemi dineurochirurgia assistita o radioterapia basatisull’imaging digitale (neuronavigatori, robot,sistemi di pianificazione del trattamentoradiante, ecc.).Il conseguimento del risultato di un esamedi risonanza magnetica funzionale avviene dunqueattraverso l’esecuzione di varie fasi di lavoro.L’esperto in fisica medica può prendereparte a tutte o solo ad alcune di esse; tuttavia ilsuo ruolo e le sue competenze sono indispensabiliin fase di definizione dei processi di esecuzionedell’esame, dei processi di ottimizzazionedelle sequenze di acquisizione e nell’impostazionedi controlli di qualità volti ad assicurareche le prestazioni del sistema sianobuone e stabili nel tempo.L’ottimizzazione della sequenza EPI costituisceuna fase molto importante che ha lo scopodi migliorare la capacità del sistema di rivelarele ridotte variazioni di segnale tra aree cerebraliin stato di attivazione e aree in stato di riposo.La scelta dei parametri di acquisizione èavvenuta inizialmente sulla base dei dati pubblicatiin letteratura scientifica. In seguito, ungruppo di controllo di quattro soggetti sani èstato sottoposto nelle medesime condizioni diacquisizione allo stesso task motorio. Dal confrontoe dalla valutazione delle mappe di attivazionedei quattro volontari, ottenute al variaredel tempo di eco (TE) e della matrice di acquisizione,si è giunti alla parametrizzazione ottimaleper sequenze EPI effettuate sullo scannerInfinion 1.5T Philips-Marconi. Il TE e la matricedi acquisizione sono i parametri che influenzanomaggiormente il rapporto contrasto/rumorenell’EPI. I valori ottimizzati dei parametri sonostati inseriti nel protocollo di acquisizione pergli studi fMRI.La complessità dell’intero processo, dall’acquisizionedelle immagini all’archiviazione deirisultati, richiede l’analisi ed il controllo rigorosodi ogni fase di lavoro. Particolarmente criticarisulta la fase di acquisizione in quanto lesequenze EPI, richiedendo elevate prestazionisia hardware che software del tomografo, possonodar luogo a malfunzionamenti ed instabilitàdel sistema di acquisizione.Per questo motivo è necessario predisporreun semplice ed efficace programma di controllodella qualità specifico per le sequenze velociutilizzate in questa metodica. Vi è da osservareche ad oggi non è ancora stato messo a puntoin modo sistematico e approfondito alcun protocollospecifico per controlli di qualità in fMRI.Tale argomento è stato scarsamente trattato enon si trovano ancora in letteratura scientifica4/2004 - Fisica in Medicina377

lavori completi su di esso.In questo contesto si è ritenuto interessanteadattare e svolgere sulla sequenza eco-planarealcuni dei controlli di qualità che si effettuanoabitualmente in risonanza magnetica.In particolare sono stati presi in considerazione:a) Il rapporto segnale rumore (SNR) e lavalutazione della stabilità del tomografo;b) L’ uniformità del segnale nell’immagine;c) Le distorsioni geometriche e la presenzadi artefatti.A questo scopo é stato applicato il protocollodi acquisizione fMRI ottimizzato ad uncomune fantoccio per risonanza magnetica. Adifferenza dei normali controlli, la valutazionedelle principali grandezze che determinano laqualità dell’immagine deve essere svolta suserie temporali di circa 3500 scansioni. Percompiere tale analisi è stato necessario sviluppareuno specifico software in grado di compiereoperazioni algebriche ricorsive su una lungaserie di immagini in formato digitale DICOM3.0.I principali risultati dell’analisi svolta sono:a) Il SNR oscilla nel corso di una serie temporaledi 130 immagini (protocollo fMRI) attornoal valor medio in un intervallo pari a circa ±20%. Progressivamente con il numero di immaginiacquisite, la retta di tendenza ha un leggerodrift pari a circa il 5% verso valori inferiori. Leoscillazioni del SNR nel corso di una stessaacquisizione confermano l’opportunità di compieresulle immagini EPI uno smoothing, sia spazialeche temporale, con filtro adeguato, primadell’analisi statistica delle stesse.Anche l’andamento del segnale medio presentaun leggero drift e un coefficiente di variazione(CV) di circa lo 0.5%. Tale valore, di pocosuperiore al valore di riferimento dello 0.3% persequenze non EPI, dimostra una sostanziale stabilitàdel segnale.L’analisi svolta sul SNR ha suggerito unmetodo alternativo per l’ottimizzazione deiparametri della sequenza EPI. In particolare ilconfronto del SNR, ottenuto al variare dei principaliparametri delle sequenze, permette lascelta dei valori di TE che comportano il piùalto valore del SNR contemporaneamente aduna buona stabilità del segnale. Il SNR ha unvalore massimo per TE ≈ 40 ms. Tuttavia considerazionisul tempo di rilassamento T 2 * portanoa concludere che il miglior compromesso travalore del SNR e contrasto si ha per TE = 50 ms.b) Su una sezione omogenea del fantoccio siè determinata l’uniformità integrale percentuale,definita dall’AAPM. Un tipico valore mediotrovato è UIP 70 % . Si tratta di un valore inferioreal limite di riferimento dell’80% (accettatoper sequenze non EPI) che indica come l’uniformitàdel segnale nell’immagine sia un parametrocritico per sequenze EPI.c) Sfruttando la sezione specifica del fantoccioè stata calcolata la distorsione geometrica. Irisultati medi ottenuti sono sempre inferiori al5%, quindi entro i limiti di accettabilità propostidall’AAPM. Si osservano comunque visivamentedelle incurvature nell’immagine dovute adistorsioni nella direzione del gradiente di codificadi fase.I principali artefatti in fMRI sono dovuti aimovimenti del paziente, compresi quelli indottidalla respirazione e dal battito cardiaco e possonoessere di entità tale da produrre false attivazioni,soprattutto nella zona periferica delcervello. Ad essi si può rimediare applicandoalla serie temporale di immagini un algoritmodi riallineamento ad una stessa immagine diriferimento.Un’altra classe di artefatti riscontrati è dovutaalle disuniformità del campo magnetico localegenerate dalle differenze nella suscettivitàmagnetica tra l’aria presente nelle cavità dellatesta e l’acqua dei tessuti cerebrali. Per questomotivo si possono avere sia distorsioni chemarcate perdite di segnale in prossimità deilobi frontali inferiori e delle cavità nasali.In corrispondenza dell’utilizzo dei dispositividi somministrazione degli stimoli (occhialini,cuffie) si è talvolta presentato un tipo di artefattoa bande posizionate sistematicamentelungo i bordi laterali delle immagini. La presenzadi questo artefatto non ha comunque compromessol’esito degli studi. Infatti, in fMRI, l’analisifinale si basa essenzialmente sulla valutazionedelle differenze tra immagini acquisite instati di attivazione (on) e immagini relative astati di riposo (off). Perciò un artefatto che siriproduce in modo identico nel corso di una378 Fisica in Medicina - 4/2004

stessa serie temporale non dà contributo.Un buon sistema di immobilizzazione delpaziente può ridurre notevolmente gli artefattida movimento; il buon tuning dell’hardware edelle sequenze di acquisizione può ridurrenotevolmente i problemi dovuti a agli artefattidi altro tipo.Infine, si suggerisce di effettuare settimanalmenteo ogni quindici giorni l’analisi del SNR edella stabilità del tomografo; mentre le valutazionisull’uniformità del segnale, delle distorsionigeometriche e degli artefatti possonoessere effettuate con cadenza trimestrale osemestrale. Si consiglia comunque, prima dell’iniziodi una seduta giornaliera di studi funzionali,di effettuare almeno una volta il protocollodi acquisizione su fantoccio allo scopo di“portare in temperatura” il sistema di acquisizione.VALUTAZIONE DELLA DOSEAL PAZIENTE E OTTIMIZZAZIONEDELLE PROCEDURE IN RADIOLOGIAINTERVENTISTICALaura MantovaniLo scopo di questo studio è stato quello divalutare la dose al paziente in RadiologiaInterventistica (RI) e di ottimizzare le procedureprese in esame in termini di riduzione delladose al paziente, compatibilmente con la praticaclinica. Le procedure interventistiche consideratesono quelle relative all’apparato epatopancreatico(TACE e drenaggi biliari) e quellecerebrali (embolizzazione di aneurismi cerebrali)per le quali si è trovata in letteratura una statisticadi dati disponibili spesso limitata.Le apparecchiature impiegate (angiografiPhilips Integris V3000 e ALLURA) sono statecaratterizzate in termini di rateo di kerma inentrata al paziente (inclusa la retrodiffusione) equalità dell’immagine.Per ogni procedura è stato registrato ilnumero di immagini acquisite, il tempo di scopia,il prodotto kerma x Area (KAP) relativo allafluoroscopia e alla cine-grafia. Dallo studio èemersa un’ampia variabilità delle grandezzeconsiderate, legata all’elevato numero di parametriche intervengono nelle procedure.Questo studio ha permesso di individuare eimpostare un metodo per la valutazione delladose alla cute del paziente. Le valutazioni sonostate eseguite utilizzando i seguenti sistemi anostra disposizione:1. camera a trasmissione (KAP)2. pellicole radiografiche (Kodak X-Omat Ve EDR2)3. pellicole radiocromiche (GAFCHROMIC “XR type R)L’impiego di pellicole presenta il vantaggiodi fornire un’immagine della distribuzione didose sul paziente. Per ogni tipo di pellicola èstata ricavata la curva di risposta in funzionedella dose per fasci di diagnostica.Tra le pellicole radiografiche a nostra disposizionesi è optato per l’impiego di pellicoleKodak EDR2 in quanto presentano una soglia disaturazione più elevata (circa 1Gy) e un rangedi linearità della risposta più ampio. L’impiegodi queste pellicole ha mostrato dei limiti nellavalutazione della dose massima alla cute per letipologie d’intervento considerate in quanto,nella maggior parte dei casi, le dosi erogatesono superiori alla soglia di saturazione. Perl’acquisizione e l’elaborazione delle pellicole èstato utilizzato il software RIT113.La valutazione della dose massima alla cutee la distribuzione di dose sono state effettuateimpiegando le pellicole GAFCHROMIC ® XR typeR che hanno il vantaggio di avere una rispostaindipendente dallo sviluppo, dall’energia delfascio e dal rateo di dose. L’analisi delle pellicoleè stata eseguita utilizzando il softwarePicodose TA 8.0 PRO.I risultati ottenuti hanno permesso di individuareuna correlazione tra la dose in ingresso eil KAPtotale per interventi con modalità di esecuzionesimili (es. procedure sul fegato - Fig. 1).Il range di dosi massime trovate sono mostratenella Tab. 1.4/2004 - Fisica in Medicina379

Fig. 1 – dose massima in funzione del KAPTab 1 – dose massima misuratacon pellicole radiocromicheTipo intervento N° pazienti Range dose max (Gy)TACE 11 2,4 – 6,4Drenaggiobiliare5 0,7 – 2,5Emb. Aneurismacerebrale5 0,9 – 2,5Lo scopo è quello di stabilire valori di sogliadi KAP che il Medico può utilizzare per individuarele procedure che possono comportaredosi alla cute superiori alle soglie per gli effettideterministici. Nel caso delle embolizzazioni dianeurismi cerebrali sono state fatte anche considerazionidosimetriche legate alla presenza dimetallo nella zona trattata. Basandoci sui datiattualmente disponibili in prossimità delle spirali(entro alcune decine di micron), risulta unincremento medio di dose di 20 volte la doseche si avrebbe in assenza di metallo; ciò comportaun aumento del rischio nel tessuto circostantel’aneurisma.Per tutte le procedure esaminate, le dosiassorbite sono quasi sempre risultate maggioridi 1Gy, di conseguenza è stato necessario avviareun processo di ottimizzazione. I fattori sucui è stato possibile agire sono sia di caratteremetodologico (riduzione del tempo di fluoroscopia,collimazione, variazione dell’angolo dientrata, uso dell’ingrandimento) sia di caratteretecnico (tipo di fluoroscopia, aumento della tensione,uso di filtrazione aggiuntiva).L’applicazione di filtri aggiuntivi risultaessere un metodo efficace per ridurre in manierasignificativa la dose al paziente. A tale scoposono state applicate filtrazioni aggiuntive differentisu entrambe le apparecchiature ed è statomisurato con la camera a ionizzazione il rateodi kerma in ingresso ad un fantoccio di PMMAda 20cm. L’applicabilità di tale metodo è stataproposta ed in parte già valutata con il personaleMedico, in termini di qualità dell’immagine.I risultati ottenuti (Fig. 2) mostrano unasignificativa riduzione di dose (~ 40%), rispettoall’impiego della modalità senza filtro aggiuntivo.Fig 2 – confronto tra interventi TACE eseguiti con fluoroscopiacon filtro aggiuntivo e fluoroscopia senza filtro aggiuntivoL’obiettivo è quello di estendere tali valutazionia un più ampio numero di procedure, inmodo da fornire al Medico uno strumento conil quale poter ottimizzare l’esecuzione degliinterventi sulle diverse apparecchiature radiogenea disposizione.380 Fisica in Medicina - 4/2004

CARATTERIZZAZIONE DIUN TOMOGRAFO COMPUTERIZZATOMULTISTRATOSara ReI tomografi computerizzati multistrato(MSCT) rappresentano un’evoluzione dei tomograficomputerizzati spirale introdotti agli inizidegli anni 90; si basano sull’acquisizione simultaneadi più strati del paziente. I MSCT possonoessere utilizzati sia in modalità assiale che inspirale, ed è naturalmente in questa secondamodalità che trovano più ampio impiego.I vantaggi che i MSCT offrono rispetto aisistemi a singolo strato sono la possibilità difare la stessa acquisizione in tempi più brevi (oanalogamente di effettuare scansioni di volumimaggiori nello stesso intervallo di tempo), diridurre gli artefatti legati al movimento delpaziente, di acquisire strati sottili (migliorandola risoluzione spaziale lungo l’asse z). Di primariaimportanza, nei MSCT, è anche la versatilitànella ricostruzione delle immagini, cioè lapossibilità di ricostruire spessori di stratodiversi da quelli acquisiti.Il rapido diffondersi di tali sistemi rendenecessario da parte dell’esperto in fisica medical’approfondimento dei metodi di acquisizionee delle prestazioni, sia in termini di qualitàdell’immagine che in termini di dose.Per caratterizzare un tomografo multistratoè necessario innanzitutto identificare un insiemedi parametri che devono essere oggetto dimisura; inoltre, dal momento che le configurazionidisponibili a parità di strato ricostruitopossono essere molteplici, occorre scegliere uninsieme significativo di configurazioni sullequali eseguire le misure. Tale scelta deve permetteredi caratterizzare l’apparecchiatura intermini geometrici, dosimetrici e di qualità dell’immagineprodotta e deve costituire un buoncompromesso nell’analisi costo (tempo) e benefici.Tenuto conto che le acquisizioni in assialesono alla base di quelle in spirale, si è innanzituttoapprofondito lo studio di questa modalità,anche se nella pratica clinica non è la più utilizzata.In assiale sono stati valutati i seguenti parametri,utilizzando dei metodi che sono generalmentederivati da quelli per tomografi a singolostrato: spessore dello strato, efficienza geometrica,numero CT medio dell’acqua, uniformità,rumore, scala di contrasto, risoluzionespaziale, risoluzione a basso contrasto, CTDI 100e CTDI w .Le ditte costruttrici solitamente non prevedono,nei protocolli d’accettazione, alcunamisura in modalità spirale; si è tuttavia ritenutoopportuno integrare le misure in assiale conalcune misure in spirale: dose, profilo di strato(SSP), rumore e artefatti.Le misure sono state eseguite su un MSCT a4 strati (Siemens Volume Zoom). Abbiamo acquisitole immagini assiali utilizzando tutte le configurazionipossibili e ricostruendo ogni canaledi rivelazione. Tenuto conto delle numerosepossibilità di ricostruzione di un sistema MSCTcon numero di strati maggiore di quattro, puòessere consigliabile, per questi tomografi, impostarespessori sottili (0.5 mm) e intermedi (5mm) e utilizzare tutte le configurazioni disponibiliper acquisire gli spessori scelti.Per le acquisizioni in spirale invece i parametridi qualità immagine sono stati valutati alvariare del pitch e della velocità di avanzamentodel lettino, ricostruendo immagini di 5 mmnominali. Anche in questo caso lo stesso spessorepuò essere ricostruito con diverse configurazionie/o velocità di avanzamento del lettino.Alcuni parametri (spessore dello strato,numero CT, uniformità e rumore) sono stativalutati su tutti gli strati acquisiti simultaneamente,per verificare che le prestazioni deltomografo sugli strati periferici siano confrontabilicon quelle sugli altri strati.Le misure di spessore dello strato hannomostrato situazioni in cui negli strati perifericisi hanno differenze anche superiori al 10%.Per quanto riguarda il numero CT dell’acqua(fig. 1), i risultati ottenuti mettono in evidenzala necessità di avere delle tolleranze non solosul valore medio ma anche sulle differenze tranumero CT inter-slice (abbiamo infatti riscontratodifferenze abbastanza marcate - 10 n. CT- tra uno strato e l’altro). Queste variazioni possonoportare ad un incremento del rumore inspirale, dove si combinano i dati provenienti dapiù canali di rivelazione. Le misure di rumoremostrano che la variabilità inter-slice è minore4/2004 - Fisica in Medicina381

per spessori maggiori, mentre quelle di uniformitàmettono in evidenza che tale parametro,valutato su strati diversi, non si discosta significativamentedal valore medio.L’efficienza geometrica è un parametro particolarmentecritico per tomografi MS, in quanto èun indice della percentuale della dose incidenteche viene effettivamente utilizzata per la formazionedell’immagine. L’analisi dei risultati ottenuti(figura 2) ha mostrato innanzitutto che taleparametro cresce all’aumentare della collimazione,arrivando comunque ad un valore di saturazioneche non è ulteriormente migliorabile.Nei sistemi MS si verifica infatti il fenomenodell’”overbeaming”, cioè si impiega un fascio diradiazione più largo di quello che sarebberichiesto in sistemi a singolo strato, per assicurareche tutti i rivelatori siano irradiati uniformemente.Questa parte di fascio “extra” è generalmentefissata ed è in proporzione maggioreper spessori minori, spiegando in questo modola caduta dell’efficienza alle basse collimazioni.Questo è anche il motivo per cui la norma CEIobbliga ad indicare chiaramente all’operatore lemodalità per cui l’efficienza geometrica siainferiore al 70%. Poiché la norma CEI ha recentementemodificato la definizione di questoparametro, sono stati confrontati i valori di efficienzamisurati secondo le due modalità. I risultatiottenuti sono confrontabili ad eccezionedegli strati sottili per i quali la prima definizionedi efficienza tende a dare valori più alti.I valori di risoluzione spaziale, della scala dicontrasto e della risoluzione a basso contrastovengono valutati secondo le modalità standarde fanno parte della consueta caratterizzazionedi un tomografo (non differiscono da un tomografoa singolo strato).Figura 1: variabilità per il numero CT dell’acquaFigura 2: confronto tra le definizionidi efficienza geometricaIl CTDI misurato in aria presenta l’andamentogià evidente nelle misure di efficienza geometrica,cioè aumenta al diminuire della collimazione.Per quanto riguarda le misure in spirale, unparametro che viene modificato da questamodalità di acquisizione è lo spessore dellostrato. Le misure eseguite con i fantocci disponibiliin commercio (Catphan, fantoccio AAPM efantoccio QRM) hanno dato risultati in accordotra loro e dimostrano l’effetto degli algoritmi diricostruzione sulla forma dello strato ricostruito(tale andamento dipende dal tipo di tomografo).Slice sensitivity profileFWHM (mm)FWTM (mm)configurazione pitch slice (mm) QRM CTP AAPM QRM CTP AAPM4x1 0,5 1 1,15 1,14 1,17 2,06 1.94 2.002x0,5 0.5 0,5 0.69 0.66 0.75 1.18 1.15 1,214x2.5 1 5 4.93 4.90 4.86 7.52 7.44 7.11Tabella 1: misure di SSP382 Fisica in Medicina - 4/2004

Si è inoltre verificato che i valori di dosemisurati in spirale sono ben correlati con i mAse il pitch impostati.Il rumore è a sua volta legato all’allargamentodello spessore dello strato in spirale e per iltomografo in studio, dove non si è registrato unaumento dello spessore dello strato, anche ilrumore è rimasto costante, a parità di dose(mAs).Un altro parametro che si è ritenuto opportunoanalizzare in modalità spirale è la presenzadi artefatti; sulle immagini acquisite è stataeseguita una analisi visiva poiché non sonoancora stati sviluppati metodi per un’analisioggettiva degli artefatti. Da tale analisi risultache gli artefatti sono dipendenti dalla configurazionecon cui vengono acquisite le immagini eche peggiorano all’aumentare del pitch. Si tengapresente che si è sentita l’esigenza di avere adisposizione oggetti test dedicati, con dettagliche simulano possibili situazioni reali.Nel lavoro è stato infine analizzato il parametroQ, indice sintetico della qualità dell’immagine,proposto da Impact (MDA - Departmentof Health - UK) per valutare se poteva essereutile nell’ambito dell’ottimizzazione dei protocolliclinici. Questo processo infatti è spessooneroso, si basa quasi esclusivamente sullavalutazione di immagini cliniche da parte dispecialisti radiologi ed è molto soggettivo epoco quantificabile. Nei sistemi MSCT inoltre laquantità di parametri che è possibile variareaumenta in modo importante. Sarebbe utilequindi identificare un parametro che permettadi oggettivare la qualità diagnostica.I risultati ottenuti per due tomografi differenti(Siemens Volume Zoom e GE Light Speed4x) e per il protocollo “Torace standard” hannomostrano che il significato di Q sembra esserelegato strettamente al confronto di apparecchiaturementre risulta poco utile nel processodi ottimizzazione dei protocolli clinici.Le due apparecchiature prese in esame, purcon parametri diversi, hanno dato risultati simili,dimostrando che i livelli di qualità dei duetomografi sono confrontabili.Ci sembra viceversa necessario introdurrenella valutazione dei protocolli clinici altri parametrimolto importanti nella qualità immagine,come gli artefatti, problema critico dei sistemiMSCT, risoluzione a basso contrasto e risoluzionelungo z, parametro importante nell’utilizzodella post-elaborazione delle immaginiacquisite.Bibliografia1. Edyvean S. et al The relationship betweenimage noise and spatial resolution of CTscanners, 2002 (www.impactscan.org)2. Edyvean S. et al, Comparison of definitions ofgeometric efficiency in CT scanners, 2003,(www.impactscan.org)3. Edyvean S. et al Understanding Imagingperformance: artefacts, 2004 (www.impactscan.org)4. Edyvean S. et al., Measurement of the performancecharacteristics of diagnostic X-raysystems used in medicine, Institute of physicsand engineering in medicine, 20035. Eur 16262 EN European guidelines on qualitycriteria for computed tomography6. ImPACT report, Four slice CT scanner comparisonreport (version 7.11), MedicalDevices Agency, 19987. ImPACT report, Eight and sixteen slice CTscanner comparison report (version 7),Medical Devices Agency, 19988. ImPACT report, Sixteen slice CT scannercomparison report (version 9), MedicalDevices Agency, 20039. Kalender W. A. Computed Tomography:Fundamentals, System Technology, ImageQuality, Applications, Publicis MCD Verlag,20004/2004 - Fisica in Medicina383

Riassunti delle Tesi di Specializzazionediscusse presso l’Università degli Studi di NapoliAnno Accademico 2003-2004IMPLEMENTAZIONE DI UN SISTEMAPER STEREOTASSI EXTRACRANICALaura BottalicoPresso l’Ospedale Casa Sollievo dellaSofferenza è stato messo a punto un sistemaper la realizzazione di trattamenti stereotassiciextracranici. Parti fondamentali del sistemasono l’acceleratore, il sistema per piani di trattamentoe il sistema di immobilizzazione elocalizzazione. L’acceleratore utilizzato è ilPrecise Plus della ditta Elekta di energie nominalidi elettroni 6, 8, 10, 12, 15, 18, 20 e 22 MeVed energie nominali di fotoni 6,8 e 15 MV.L’acceleratore è dotato di un collimatore multilamellarecostituito di 40 coppie di lamelle dellalarghezza proiettata all’isocentro di 1 cm. Ilsistema per piani di trattamento è il Plato3D,corredato di un modulo per la fusione di immagini.Il sistema di immobilizzazione e localizzazioneè il Body Frame commercializzato dallaElekta, dotato di cuscini a vuoto, compressoridiaframmatici e laser di riposizionamento.Per la messa a punto del sistema sono stateeseguite preliminarmente due serie di misureper la caratterizzazione dosimetrica dell’acceleratoree per l’implementazione del sistema perpiani di trattamento. La prima serie di misure(dosimetria richiesta da Plato3D) ha compresomisure in campo aperto di dose percentualeprofonda, di rendimento in acqua (S cp ) e in aria(S c ), caratterizzazione della fluenza primaria emisure, con cuneo, di rendimento in acqua(S cpw ) e in aria (S cw ). La seconda serie di misure(misure di ottimizzazione) ha compreso misurein campo aperto di dose assoluta, profili AB eGT e misure con cuneo di dose percentualeprofonda, di dose assoluta a d max e profili AB eGT. Tali misure sono state eseguite per tutte leenergie disponibili. La strumentazione impiegataè costituita da fantoccio ad acqua, miniphantomin PERSPEX, rivelatori a stato solido, cameraa ionizzazione, elettrometro e un software perl’acquisizione dei dati sperimentali.Successivamente è stata eseguita una seriedi misure per la caratterizzazione del sistemadi immobilizzazione e localizzazione. Infattitale sistema non si adatta con il sistema perpiani di trattamento. È stato dunque necessariovalutare l’attenuazione del Body Frame per poitenerne conto in fase di pianificazione del trattamento.La strumentazione utilizzata è costituitada fantoccio in fogli di PERSPEX, camera aionizzazione ed elettrometro.È stato inoltre messo a punto un metodo perl’analisi della qualità del piano di trattamento.Tale metodo si basa sulla definizione di alcuniparametri volumetrici, Target Coverage (TC),Conformal Index (CI) e Conformation Number(CN), attraverso i quali è possibile valutarequanto bene la distribuzione di dose copra ilvolume bersaglio, e quanto siano implicati nell’irradiazioneorgani e tessuti sani ad esso adiacenti.Come valore di riferimento per un pianodi buona qualità abbiamo scelto un valore di CNpari a 0,6 .Con il nostro sistema sono stati eseguiti 8trattamenti stereotassici: 4 lesioni polmonari dicui 2 primitive, 2 lesioni epatiche, 2 lesioni surrenaliche.Nella tabella che segue sono riassuntii dati tecnici relativi ai trattamenti realizzati(sede della lesione, dimensione del volume bersaglio,numero di campi, energia dei fasci,numero di frazioni, dosi), i risultati dell’analisidella qualità del piano di trattamento, in terminidel CN e i risultati clinici in termini dei refertidi esami TC eseguiti successivamente al trattamentostereotassico.384 Fisica in Medicina - 4/2004

ID SEDE DIM. N° ENERGIA DOSE PER n° DOSE CN REFERTO TACPTV CAMPI (MV) FRAZIONE FR. TOTALE controllo(cm 3 ) (cGy) (cGy)1 Polmone 34,2 5 6 625 3 1875 0,66 Riduzione delloespanso polmonare2 Surrene 118,8 7 6 555 5 2775 0,57 Lieve riduzionevolumetrica del tessutoeteroplastico3 Fegato 28,2 5 6 1250 3 3750 0,58 Quadro clinico stazionario4 Polmone 32,8 5 6,15 889 3 2667 0,53 Riduzione volumetricadella neoformazione5 Fegato 54,9 5 6 1250 3 3750 0,62 Necrosi e regressionedella lesione6 Polmone 294 4 6 500 2 1000 0,53 Deceduto dopo 1 frazione7 Surrene 36,5 4 6 900 2 1800 0,66 Riduzione volumetricadella lesione8 Polmone 31,4 5 8 1000 5 5000 0,75 Nessun controlloL’efficacia del trattamento può essere valutata in termini del controllo della malattia. La maggioranzadei referti riportati è negativa e questo è certamente un fatto positivo ma il numero di casi trattatiè limitato e insufficiente per poter affermare l’efficacia della tecnica.TECNICHE DI INTEGRAZIONEDI IMMAGINI MULTIMODALI E LOROAPPLICAZIONI IN RADIOTERAPIAPietro CastelloneL’integrazione multimodale delle immaginicostituisce un passo in avanti importante nellaconformazione della dose alla geometria delbersaglio in radioterapia: le immagini (differentiper posizione, orientazione, dimensioni), chein precedenza erano paragonate solo visivamente,grazie alla fusione diventano sovrapponibili,permettendo un’indagine comparativapunto per punto. Il presente lavoro ha volutoinserirsi in questa linea di ricerca e nasce dauna collaborazione tra l’Università “Federico II”di Napoli, e l’Ospedale “S. Raffaele” di Milano.L’integrazione delle immagini è stata effettuatautilizzando tecniche differenti: la tecnicadel surface matching, basata sulla minimizzazionedella distanza tra superfici anatomichecorrispondenti nelle due scansioni, e la tecnicacon i marker puntiformi, basata sulla minimizzazionedella distanza tra i reperi di riferimento.Per tracciare i contorni sulle immagini multimodaliCT-RM e CT-PET, è stato utilizzato unmodulo del software sviluppato in ambienteMATLAB presso l’ospedale S. Raffaele [Rizzo2004], che consente di utilizzare le immaginimultimodali per definire i contorni della lesionetumorale e degli organi a rischio.Sono stati effettuati tre studi, diversi perquanto riguarda la seconda modalità di imagingutilizzata e il distretto anatomico analizzato,ma aventi un obbiettivo comune: analizzare evalutare l’impatto delle immagini multimodalisulla definizione dei volumi di trattamentoradioterapici e come diretta conseguenza sulpiano di cura. Di seguito saranno elencate leconclusioni a cui hanno portato i suddetti studi.r Fusione di immagini CT-PET nel distrettotoracico: In questo studio, per 12 pazientiaffetti da carcinoma polmonare è stata realizzatala fusione di immagini CT-PET ed èstata valutata la conseguente variazionedel target; inoltre in due casi particolarmentesignificativi è stato effettuato ancheun confronto tra i due piani di trattamento“rivali” (piano CT e piano CT-PET). Nel 75%dei casi si è registrata una variazione nelvolume del target. Queste modifiche sisono riflesse nella progettazione delmiglior piano di cura che nei casi discussiha portato, a parità di dose rilasciata neltumore, un migliore risparmio degli OARlimitrofi.4/2004 - Fisica in Medicina385

Fusione di immagini CT-RM distrettotesta: Variabilità inter-osservatore. In questostudio è stata effettuata: L’analisi della variabilità inter-osservatorenella delineazione del tumore sullascansione CT (simulazione) post-operatoria,utilizzando due differenti approcci:3 La tecnica standard (CT) usandoimmagini di simulazione CT e unacomparazione visiva con i radiogrammidella RM pre-operatoria;3 La tecnica di immagini multimodali(CT+RM) utilizzando gli studi CT(post-operatoria) e RM (pre-operatoria)coregistrati. La valutazione dell’impatto della delineazionedel target sul piano di cura.Da questo studio emerge che esiste unagrande variabilità inter-osservatore nella delineazionedel volume tumorale, in pazienti conglomi di alto grado, in seguito alla resezionedella malattia.L’uso di immagini multimodali CT-RM riducel’incertezza nella localizzazione spaziale delvolume del target all’interno della teca cranica.Questo risultato è evidente soprattutto quandola posizione della testa del paziente è moltodiversa nei due studi CT e RM [Cattaneo G.M.].r Fusione di immagini CT-CT nel distrettopelvico: studio delle variazioni anatomichedovute alla prostatectomia. In questostudio, per un campione di sei pazienti, èstato valutato l’impatto della prostatectomiaradicale sulla definizione del CTV,sulla posizione della vescica e del retto e leloro implicazioni nella radioterapia conformazionaletridimensionale (3D-CRT).Questo studio ha permesso, grazie all’allineamentodelle due scansioni CT pre- epost- intervento chirurgico, di analizzare intermini quantitativi le variazioni dell’anatomiapelvica in seguito allo stesso interventoe il loro impatto sulla pianificazionedel trattamento radioterapico [Sanguinetti2004].Bibliografia- [Cattaneo 2004]: GM Cattaneo, M Reni, G Rizzo,P Castellone, GL Ceresoli, C Cozzarini,AJM Ferreri, P. Passoni, R. Calandrino. Targetdelineation in post-operative radiotherapyof brain gliomas: interobserver variabilityand impact of simulation CT-MR (pre-operative)matching. Submitted Radiother Oncol.- [Rizzo 2004]: Rizzo G. et al., “Multi-ModalMedical Image Integration to Optimize RadiotherapyPlanning in Lung CancerTreatment”, Annals of Biomedical Engineering,(Oct. 2004), 32, 1399-1408.- [Sanguinetti 2004]: Sanguinetti G, CastelloneP, Foppiano F, Franzone P, Mercenaro M,Tognoni P, Bolognesi A, Ceresoli G.L, FiorinoC. Anatomic variations due to radical prostatectomy.Strahlenther Onkol. 2004; 9:563-572CONTROLLI DI QUALITÀ E DI SICUREZZASU TOMOGRAFI RM AD ALTO CAMPOValentina D’AlessioNegli ultimi anni le apparecchiature di risonanzamagnetica si sono particolarmente diffusesul territorio in seguito a importanti perfezionamentitecnologici e significativi incrementidella richiesta clinica. Le innovazioni tecnologichehardware e software di tomografi RM indirizzanosempre più verso l’utilizzo di tali sistemia più alto campo magnetico (3T) nella praticaclinica. Il loro uso, mancando alcuna autorizzazioneper l’uso clinico, è stato confinato almomento esclusivamente alla ricerca clinica.Secondo la normativa Italiana (DM 542,1991) l’autorizzazione all’installazione di apparecchiatureRM 2T – 4T è consentita esclusivamentepresso grandi Istituti di Ricerca ed è giustificatasolo nell’ambito di progetti di ricercascientifica o clinica che rendano necessariol’uso di RM a campi elevati.Attualmente in Italia sono presenti 6 tomografiRM a 3T; la prima istallazione è stata realizzataper un tomografo della General Electricall’IRCSS Casa Sollievo della Sofferenza a SanGiovanni Rotondo (2001); nell’ultimo anno sonostati istallati e resi operanti gli altri 5 tomogra-386 Fisica in Medicina - 4/2004

fi: un tomografo della GE all’IRCSS Bellaria diBologna, un tomografo della Siemens all’IRCSSSanta Lucia di Roma e 2 tomografi della Philips,uno all’IRCSS San Raffaele di Milano e unoall’Azienda Ospedaliera Policlinico di Modena.Scopo del lavoro di tesi è quello di effettuareun programma completo di Garanzia diQualità che comprenda sia la stesura di lineeguida specifiche per la sicurezza in un repartoRM ad alto campo che un protocollo per i controllidi qualità periodici da eseguire su tomografiad alto campo.I protocolli internazionali per i controlli diqualità esistenti in letteratura sono il protocolloAAPM e il protocollo EUROSPIN; la loro validitàè stata testata, fino a questo momento, pertomografi a campi magnetici fino a 1.5 T. Taliprotocolli e i relativi fantocci sono idonei adeffettuare confronti tra tomografi RM sia percampi magnetici uguali che diversi.Nella presente tesi sono stati applicatientrambi i protocolli AAPM ed EUROSPIN atomografi a 3T per verificarne la loro validità edevidenziarne eventuali limiti. Si è eseguito inoltreun confronto tra i parametri fisici ottenibilida un controllo di qualità tra un tomografo a1.5 T e uno a 3 T con il protocollo EUROSPIN.Tale lavoro è stato svolto presso l’IRCSS di SanGiovanni Rotondo e l’IRCSS Santa Lucia diRoma.Dopo una descrizione dei tomografi ad altocampo, i vantaggi e gli svantaggi che questotipo di apparecchiature presentano, si è descrittoin dettaglio la problematica dei controlli diqualità, i protocolli utilizzati e i relativi parametrifisici impiegati nelle misure. Una descrizionedella spettroscopia è stata eseguita con loscopo di introdurre brevemente la problematicadei controlli di qualità in MRS. Vengono infinepresentate le misure eseguite e i risultati sperimentali.La tesi si conclude con un appendice incui sono riportate le linee guida per la sicurezzadi un reparto RM in cui sia istallato un tomografoa 3T a scopo di ricerca. Tali linee guida siriferiscono ai volontari sani e/o pazienti chesono sottoposti ad un esame RM, al personaleaddetto al reparto e ai visitatori.I risultati ottenuti permettono di evidenziarei seguenti aspetti:1. I protocolli AAPM ed EUROSPIN e i relativifantocci sembrerebbero poter essere impiegatianche per i controlli di qualità a campimagnetici superiori a 2 T.2. Dal confronto con le misure sul tomografoad 1.5 T sono stati evidenziati degli accorgimentida seguire durante i controlli di qualitàsu un tomografo ad alto campo: il tempodi ripetizione TR della sequenza di acquisizionedeve essere maggiore rispetto a quellousato per tomografi a campi magnetici < 2T;deve essere inoltre raccomandato l’utilizzodi un anello di carico per ottenere dai controllidi qualità valori di SNR più conformialla realtà clinica.3. I controlli di qualità preliminari eseguiti inspettroscopia mettono in luce la necessità diavere a disposizione mezzi che permettanouna quantificazione assoluta dei metaboliti;da tale punto si può partire per realizzareun protocollo per i controlli di qualità inMRS.4. Il confronto tra i 2 tomografi a 3 T ha evidenziatodelle caratteristiche più spinte peril tomografo della Siemens rispetto a quellodella GE; le motivazioni vanno cercate nellatecnologia più recente e più selettiva delprimo tomografo.È importante che tali controlli di qualità sipossano poter eseguire utilizzando le sequenzedi acquisizione di immagini più veloci; talisequenze sono sempre i più diffuse nella praticaclinica e, ancora di più, nei protocolli di ricercaclinica utilizzati su macchine ad alto campo.Uno sviluppo futuro è quello di mettere apunto un protocollo per i controlli di qualità inspettroscopia con metodi di quantificazioneassoluta dei metaboliti e, infine, è di estremointeresse riuscire a valutare il SAR con metodi estrumentazione indipendenti dall’apparecchiatura,soprattutto per esami RM eseguiti contomografi ad alto campo e sequenze semprepiù sofisticate.4/2004 - Fisica in Medicina387

IMPLEMENTAZIONE DI UNA TECNICADI IRRADIAZIONE CORPOREA TOTALE(ICT): DOSIMETRIA CLINICA E MESSA APUNTO DI UN SISTEMA DI DOSIMETRIAIN VIVO PER LA VERIFICA DELLA DOSEAL PAZIENTERaffaele Danilo EspositoNel 1907 il fisico medico tedesco FriedrichDessauer ipotizzò per la prima volta l’uso dellapan-irradiazione corporea (“bagno di raggi X”)per la cura di neoplasie diffuse. La sua utilizzazionefu, tuttavia, notevolmente limitata finquando non venne associata a protocolli di supportodel midollo emopoietico e a tecniche emetodi di calcolo per assicurare una corretta econtrollata somministrazione della dose diradiazione. Oggi l’ICT è un mezzo terapeuticoefficace, sebbene complesso nella sua esecuzionee gestione, per la cura delle malattie e neoplasieematologiche. La sua caratteristica fondamentaleè rappresentata dal fatto che il volumebersaglio è l’intero organismo, compresa lacute, e la dose terapeutica deve essere somministratauniformemente (con una tolleranza del±10%) a tutto l’individuo. Il fisico è responsabiledi tutti gli aspetti dosimetrici e di posizionamentodel paziente atti a garantirne non soloun’esposizione uniforme (o più in generale a farsì che i vari distretti corporei siano trattati conla dose prescritta), ma anche a misurare le dosirealmente somministrate durante il trattamentoin punti di riferimento predefiniti. Le lineeguida all’implementazione della ICT seguite, sianazionali (Rapporto dell’Istituto Superiore diSanità 02/39) che internazionali (EuropeanGroup for Blood and Marrow Transplantation),non possono essere considerate linee guidaoperative, in quanto non esistono, per tale tecnica,condizioni fisico-geometriche di riferimento.Il trattamento dell’ICT è realizzatomediante due campi AP-PA con paziente inposizione quasi eretta ed appoggiato su un sellinodi bicicletta. La distanza fra sorgente-emilineadel paziente (350 cm) è ottenuta ruotandola testata del linac di 90° rispetto all’asse soffitto-pavimento.I collimatori primari sono ruotatidi 45° al fine di includere tutto il paziente nelcampo radiante. È stato utilizzato il fascio difotoni X da 20 MV, la cui caratterizzazione dosimetricaè stata realizzata con fantoccio in acrilicoe camera a ionizzazione (c.i.) posti sul sellinodel sistema di posizionamento. Lo spoiler di2 cm di acrilico, fra sorgente e paziente, permettedi somministrare in superficie il 98%della dose massima (depositata a 15 mm diprofondità). A 30 cm di profondità acqua equivalenteè risultata una dose pari al 50% delladose massima. Ciò permette di avere un irraggiamentouniforme (entro lo 0,8%) di un fantocciodi 30 cm di spessore, con due campi AP-PA.Il profilo del fascio è risultato uniforme (entroil 2%) su una distanza di circa 180 cm. A partiredalle misure di TMR e di rendimento in configurazioneICT (R ICT ) è stato implementato unalgoritmo (accurato entro lo 0,2%) per la determinazionedelle unità monitor necessarie persomministrare la dose di prescrizione all’emilinea.Il valore massimo del fattore correttivo(F CV ) del R ICT, per tenere conto del minore volumedel fantoccio rispetto a quello di un pazientereale, è risultato pari al 2%. È stata inoltreverificata l’applicabilità del protocollo AAPMTG21 del 1983, per la determinazione di dose inacqua a partire da misure in acrilico, nelle condizionidell’ICT. Il confronto con misure inacqua, applicando il protocollo IAEA TRS 398del 2000 in condizioni ICT, ha mostrato unaccordo entro l’1%. Sono state valutate le causee le entità delle disomogeneità nell’irraggiamentodi un paziente. Esse sono essenzialmentericonducibili ai diversi spessori (massimo+25% rispetto alla regione di prescrizione), allediverse densità (massimo +12% per i polmoni) ealle diverse distanze fra sorgente e superficiedelle regioni anatomiche del paziente. Per ognunodi tali fattori è stato formulato un algoritmoper il calcolo di compensatori. Infine, è statoimplementato un sistema di dosimetria in vivobasato su rivelatori a semiconduttore. I diodisono stati calibrati per misure di dose in ingresso(D in ) e in uscita (D out ) per confronto con lac.i. posta rispettivamente al build up e al builddown.L’algoritmo che, in un fantoccio omogeneo,meglio stima la dose all’emilinea a partireda D in e D out è quello della media geometrica.L’accordo con le misure della c.i. è entro l’1%per spessori acqua equivalente fino a 25 cm edentro il 3% per spessori fino a 40 cm. La realizzazionedel primo trattamento su paziente ècomunque subordinata alla verifica dosimetricasu fantoccio antropomorfo dei risultati ottenutie alla correzione degli algoritmi formulati alfine di adattarli a una situazione più simile allarealtà clinica. Dati forniti dall’Istituto Superioredi Sanità, aggiornati al 2002, riportano che sonodue i centri in Italia meridionale ad effettuarel’ICT. L’Istituto Nazionale per lo Studio e la Curadei Tumori ‘Fondazione Pascale’ di Napoli, pressoil quale il presente lavoro è stato realizzato,sarà dunque la prima sede in Campania adeffettuare tale tipologia di trattamento.388 Fisica in Medicina - 4/2004

APPLICAZIONE DI UN SISTEMA DICOMPUTER AIDED DETECTION (CAD)IN MAMMOGRAFIAAdele LauriaDiversi studi dimostrano che la mammografiaè la modalità diagnostica più efficace percombattere il tumore al seno ed è dimostratoche quando i mammogrammi sono letti indipendentementeda due radiologi (doppia lettura)si ottiene un aumento di sensibilità (frazionedi casi malati correttamente riconosciuti)fino al 15%. Poiché, sia da un punto organizzativoche economico, è difficile che un centrodiagnostico si possa avvalere di due radiologi dipari esperienza per realizzare la doppia lettura,sono stati sviluppati dei sistemi computerizzatida utilizzare come supporto per i radiologinella fase diagnostica. Lo scopo di questi sistemi,denominati CAD (Computer AidedDetection), è di focalizzare l’attenzione deiradiologi sulle aree sospette.Studi preliminari hanno dimostrato chel’uso del computer nella rivelazione di lesionisospette in mammografia porta ad un aumentosignificativo della percezione di anormalità, siaper le lesioni massive che per le microcalcificazioni,con un conseguente aumento della sensibilità.È in questo ambito che è stato svilupato dal1998 al 2001 il progetto CALMA (ComputerAided Library in MAmmography) finanziatodall’INFN, il cui scopo è stato quello di realizzareil sistema CAD-CALMA per la ricerca dellelesioni sospette in mammografia. Il lavoro ditesi si inserisce all’interno del progetto. Il contributoinizialmente è consistito nella raccolta enella digitalizzazione delle immagini mammografichenecessarie per la realizzazione di ungrande database, da cui successivamente trarreun campione per il training ed il test della reteneurale implementata. Quindi il sistema è statovalutato in termini di sensibilità e specificità. Apartire da questo, per testare la validità delsistema CALMA rispetto ad un sistema commerciale(il Second Look), è stato condotto unostudio su come variano la sensibilità e la specificitàdi tre radiologi con e senza l’aiuto dei duediversi sistemi CAD.I risultati raggiunti, in termini di sensibilitàe specificità, confermano la validità del sistema,pronto per essere utilizzato nella pratica clinica.Nel 2002, terminato il progetto CALMA, si ècontinuato a lavorare nell’ambito del progettoGPCALMA (Grid Platform for CALMA), che èfinanziato dall’INFN e che vede coinvolte leSezioni di Bari, Cagliari, Napoli, Palermo, Pisa eTorino, oltre che gli Ospedali di Napoli, Torinoe Sassari. Lo scopo di questo nuovo progetto èla realizzazione di un database distribuito econsultabile da siti remoti senza necessità difar viaggiare le immagini, applicando la tecnologiaGRID basata su AliEn. Questa in praticaconsente agli utenti distribuiti sul territorionazionale di viaggiare dentro il database comein un sito WEB, con la possibilità di consultareimmagini con o senza CAD, fare query ed altro.Il lavoro svolto pone le basi per ulteriori sviluppi.Da una parte, infatti, è possibile realizzareun sistema distribuito in cui vengono messein comune risorse quali immagini e softwareapplicativi, tramite la tecnologia GRID.Dall’altra si può pensare di estendere le applicazionifin qui sviluppate ben oltre i confinidella mammografia, e di fatto già è in atto unostudio per la realizzazione dello stesso progettoapplicato al polmone, utilizzando immaginiTC a bassa dose.I risultati ottenuti nell’ambito della tesi sonostati spunto per diversi lavori pubblicati su rivisteinternazionali:1. S. Ciatto et al.“Comparison of standard reading and computeraided detection (CAD) on a nationalproficiency test of screening mammography”- European Journal of Radiology Vol. 45,pp.135-138, 2003.2. A. Lauria et al.The CALMA system: an artificial neuralnetwork method for detecting masses andmicrocalcifications in digitised mammograms- Nucl Instrum Meth A Vol. 518,pp. 391-393, 2004.3. A. Lauria, R. Palmiero, G. Forni, M.E. Fantacci,M. Imbriaco, A. Sodano and P. L. Indovina“A study on two different CAD systems formammography in the search of microcalcificationclusters as an aid to radiological diagnosis”- accettato per pubblicazione daEuropean Journal of Radiology (2004).4/2004 - Fisica in Medicina389

Notizie varieSul n. 15 di “European ALARA Newsletters” è stato pubblicato un breve resoconto di un “incidenteradiologico” accaduto recentemente in Spagna, e connesso con un uso “imprudente” di unasorgente di alta attività di 192 Ir per gammagrafia industriale. Incidenti analoghi potrebbero verificarsianche nell’impiego di apparecchiature per brachiterapia contenenti sorgenti radioattivesigillate; i suggerimenti (“lessons learnt”) riportati sono estremamente utili anche per tutti gli operatorisanitari (medici radioterapisti, fisici sanitari, TSRM) che svolgono attività di brachiterapia,che non dovrebbero mai abbassare il livello di attenzione nello svolgimento di un’attività potenzialmentead alto rischio di esposizione. Altri articoli interessanti relativi all’applicazione del principioALARA e all’ottimizzazione della radioprotezione si possono reperire visitando il sitohttp://ean.cepn.asso.fr, dal quale è possibile scaricare articoli e documenti, che è consentito utilizzaree anche pubblicare senza la necessità di una specifica autorizzazione.Analysis of a radiological IncidentCase study (no 15):Radiography incident occurred in Spain on April - 2004L. Urteaga, B. Tamayor Description / Radiological ConsequencesOn 28 April, the Spanish RegulatoryAuthority (CSN) was notified of an eventresulting in the overexposure of two radiographersbecause they were working near toradioactive source while it was in unsafeposition. There were no personnel dosimetryrecords but estimated doses were 158 mSvand 79 mSv. The device involved in the eventwas a Technical Operations, model TO-660serial number 653, with a 19,79 Ci (733 GBq)Ir-192 source.The incident took place because the operatorfailed to follow the required operationalprocedures on radiation protection formobile gammagraphy activities. This producedthe following deviations:- The operator did not receive from hissupervisor a prior assessment of thework to be carried out describing theassociated risks and specific requirementson radiological protection,including the need to optimisingdoses. Such prior assessments havebeen required by law in Spain since2001.- The operator worked all the timewithout a radiation monitor, so it wasnot possible for him to know whetherthe radioactive source was in a safe orunsafe position.- Both the operator and the assistantwere not wearing an individual dosimeter,so it was not possible to determinethe doses received.r Lessons LearntCSN considers that special attention isneeded on the following issues, to preventsimilar incidents occuring:1. The radiological protection supervisorresponsible for each job (mobile gammagraphy),shall prepare a prior assessmentto inform the operators of theassociated risks and specific radiationprotection requirements to be followed.2. Operators and assistants shall carryout every job in accordance with wellestablishedoperational procedures.These operational procedures shallinclude provisions to prohibit startingany work until equipment for detectingand measuring radiation (radiationmonitor and personal dosimeters), arefully operable.3. An additional effort shall be made toimprove refresher training on radiologicalprotection for operators and assistants,in order to assure they understandand recognise the importance ofcarrying out the work in a safe manner,to protect not only themselves butalso the general public.390 Fisica in Medicina - 4/2004

Conferenze, Congressi, WorkshopCONVEGNO RESIDENZIALEIl cancro localizzato della prostata oggi:attualità terapeuticheIstituto Nazionale per la Ricerca sul CancroGenova, 15 settembre 2004Resoconto a cura di Marco Mapelli e Simonetta NavaDipartimento di Radioterapia e Fisica Sanitaria – Policlinico di MonzaIl Convegno Residenziale organizzato dallaRadioterapia Oncologica e dalla FisicaMedica dell’Istituto Nazionale per la Ricercasul Cancro (IST) di Genova era rivolto aimedici radioterapisti, agli oncologi, agli urologie agli esperti in fisica medica impegnatinel trattamento del tumore prostatico. Essoera inserito tra gli eventi accreditati per ilprogramma di Educazione Continua inMedicina (ECM).La giornata ha fornito lo stato dell’arte,disciplina per disciplina, nel trattamento deltumore prostatico localizzato. È stato datospazio in apertura e in chiusura all’esperienzamaturata all’estero.La lettura magistrale ha focalizzato l’attenzionesui due aspetti cardine dellamoderna radioterapia: le prospettive e i limitidell’imaging attuale (risonanza magneticaspettroscopica o sMRI) e la richiesta di“dipingere” la dose sul volume bersagliofacendo riferimento alla brachiterapia (BT) ealla radioterapia a intensità modulata (IMRT).Il medico radiologo ha evidenziato lepotenzialità offerte dalla risonanza magnetica(RM). Si è accennato all’impiego di mezzidi contrasto superparamagnetici, che permettonouna definizione più accurata deilinfonodi in termini di positività o negativitàrispetto ai mezzi di contrasto tradizionali.Parallelamente alla rapida evoluzione dellatecnologia dei tomografi a risonanza magnetica(bobine phased array), per quanto riguardala sMRI permane la limitazione delladimensione minima del voxel. L’impiego dibobine transrettali consente una miglioredefinizione dei volumi di interesse su immaginidi RM; tale vantaggio viene mitigato dallaconseguente alterazione dei rapporti anatomicitra gli organi interni, con conseguentiproblemi nella fase di registrazione con leimmagini di tomografia computerizzata (TC)per la pianificazione e la dosimetria del trattamento.È stata evidenziata la necessità didisporre di immagini “combinate”, ovvero incui siano abbinati il contenuto morfologico equello funzionale.Il medico nucleare ha posto l’attenzionesulle potenzialità offerte dalla tomografia aemissione di positroni (PET) nell’evidenziazionedel tumore e delle metastasi con ilradiofarmaco 11 C-colina.Il medico urologo ha illustrato i protocolliinterni adottati con le relative indicazioniin funzione della stadiazione secondo i criteriTNM.Il medico radioterapista ha posto innanzituttol’attenzione sui volumi di trattamentospecificando i margini da adottare tra ClinicalTarget Volume (CTV) e Planning TargetVolume (PTV), mettendo in guardia sul fattoche il volume prostatico individuato sulleimmagini RM è inferiore di circa il 30% rispettoa quello individuato sulle immagini TC.Sono stati illustrati i protocolli di trattamentoper la prevenzione della ginecomastiada antiandrogeni, sottolineandone i beneficie l’assenza di controindicazioni.L’impiego della metodica IMRT nell’irraggiamentodei linfonodi pelvici (fino a 54 Gy)e della prostata (fino a 76 Gy) consente dirispettare i vincoli di dose al retto in modopiù soddisfacente rispetto a ciò che è ottenibilecon la radioterapia conformazionale(CRT). Nel trattamento del tumore prostatico4/2004 - Fisica in Medicina391

la presenza dell’uretra e del bulbo del penerappresentano una limitazione all’erogazionedella dose piena al PTV. Rispetto al frazionamentoconvenzionale, l’iperfrazionamentoconsentirebbe di ottenere una diminuzionedella tossicità rettale, mentre l’ipofrazionamentosembrerebbe produrre benefici solo intermini di costi e di riduzione della duratadel trattamento radiante.Riguardo alla dose escalation sono statipresentati dati incontrovertibili sulla sua utilitàper quanto riguarda il controllo biochimicodella malattia. Essa è ritenuta prognosticamenteutile per i pazienti con PSA d’esordiomaggiore di 10 ng/ml.Nell’intervento dell’esperto in fisica medica,è stato discusso l’impatto del posizionamentosia sulla dose agli organi a rischio, siasui movimenti della prostata. Sono state dateanche indicazioni, basate sulla pratica, inmerito al sistema di immobilizzazione daadottare. Riguardo alle tecniche IMRT, è statomesso in evidenza il rischio di carcinogenesiindotta associato all’irradiazione a basse dosidi ampi volumi. Inoltre, l’indice terapeuticodel trattamento IMRT è comparabile conquello ottenibile con tecniche CRT.Nella modellizzazione della tossicità rettaleassociata al trattamento radiante del carcinomaprostatico, è stata evidenziata lanecessità di valutare diversi livelli di dosevolumeda correlare ai diversi tipi di tossicitàriscontrati. Sono stati proposti dei vincoli didose per il retto come orientamento per lapianificazione.Nell’ultimo intervento della giornata èstata proposta un’interessante analisi in terminidi modelli di Tumor Control Probability(TCP). Sono stati riesaminati i parametriradiobilogici relativi alle linee cellulari dellaprostata, derivando nuovi valori per α e β; idati a supporto di questo modello hannomostrato che l’ipossia nella prostata di certipazienti limita il successo nella cura del carcinomaprostatico mediante radioterapia.Nel corso della giornata è stata relazionatal’attività del Gruppo Prostata dell’AssociazioneItaliana di Radioterapia Oncologica,illustrando il percorso storico di tale gruppodi lavoro e le prospettive degli studi in corso.In conclusione, la giornata ha fornito unpunto di vista multidisciplinare su un temadi grande rilevanza clinica.EPS 13 GENERAL CONFERENCE“BEYOND EINSTEIN, PHYSICS FOR THE 21st CENTURY”Bern, 2005-07-11 - 2005-07-15in University of Bern, SwitzerlandE-mail: o.fornari@uha.fr - Website: http://www.eps.org/eps13/eps13.htmlManifestazioni 2005NPDC19 - 19th NUCLEAR PHYSICS DIVISIONAL CONFERENCE NEWTRENDS IN NUCLEAR PHYSICS APPLICATIONS AND TECHNOLOGYPavia, 5-9 Settembre 2005Organized by:• the Board of the Nuclear Physics Division of the EPS• the Department of Nuclear and Theoretical Physics of the University of Pavia• the INFN Structure of PaviaWebsite: http://www.pv.infn.it/~npdc19392 Fisica in Medicina - 4/2004

Giornata di approfondimento sull’utilizzo delleMetodiche di Medicina Nucleare in OncologiaAgrigento 26 Novembre 2004Evento inserito in un bilancio molto positivo dell’attività congressualee di aggiornamento in Sicilia nell’anno 2004Salvatore PiraneoResponsabile U.O. di Fisica Sanitaria Azienda Ospedaliera S. Giovanni di Dio di AgrigentoIl 26 Novembre u.s. si sono svolti adAgrigento i lavori del gruppo interregionale diMedicina Nucleare. E’ stata una giornata riccadi contributi in cui i fisici hanno dato unapporto determinante e qualificato sia per gliargomenti trattati che per lo spessore professionaledei colleghi intervenuti, il cui livello dicompetenza è stato apprezzato e sottolineatoda tutti.Ma la giornata di Agrigento, è stata, in ordinedi tempo, solo l’ultima delle iniziative diapprofondimento, sia delle associazioni mediche,sia anche dei fisiciin medicina, chehanno avuto comesede di svolgimento laSicilia.Durante tutto il2004, infatti si sonosvolti in Sicilia eventiimportanti a caratterenazionale, a partiredal 41° congressonazionale SIRM, svoltosi a Palermo dal 7 al 11Maggio e, successivamente, dal 15 al 19Ottobre sempre a Palermo si è tenuto il VIICongresso Nazionale AIMN e ImagingMolecolare.Due congressi nazionali nei quali la nostrapartecipazione è stata molto significativa siaper il livello dei relatori e dei moderatori, siaper la rilevanza riconosciutaci anche sul pianoformale, nella fase inaugurale, alla quale erapresente, per il congresso SIRM, il sottoscrittoper delega del Presidente Giancarlo Candiniimpossibilitato a partecipare, mentre all’aperturadel congresso dell’Associazione Italianadi Medicina Nucleare era presente lo stessoPresidente.A queste due importanti manifestazioni siaggiungono le numerose attività della nostraassociazione organizzate localmente, ma chehanno visto interventi di relatori e partecipantianche di altre regioni.Il 12 Luglio, inoltre a Catania è stato organizzatodall’Università di Catania e dallaScuola di specializzazione in Fisica Sanitaria ilconvegno “Il ruolo del Fisico sanitario nellaSanità del duemila”; sono stati presenti tra glialtri, il Prof. F. Latteri, Magnifico Rettoredell’Università di Catania; il Prof. S. Lo Nigro,direttore della Scuola di Specializzazione inFisica Sanitaria dell’Universitàdi Catania;il Prof. G. Gialanella,coordinatorenazionale Scuole diSpecializzazione inFisica Sanitaria delleUniversità Italiane; ilsottoscritto in rappresentanzadell’AIFM;l’On. Prof. G. Palumbo,Presidente Commissione Affari Sociali dellaCamera e il Prof. E. Cittadini, AssessoreRegionale alla Sanità per la Regione Sicilianapro tempore.Dal 11-15 Ottobre sempre a Catania si èsvolto il corso accreditato ECM “La risonanzaMagnetica nelle applicazioni mediche: Qualitàe Sicurezza”; corso qualificatissimo con relatorilocali, di altre regioni e dell’ISPESL e unapartecipazione andata oltre le aspettative.Ancora a Palermo presso ARNAS il 4-5Novembre “Tomografia Computerizzata edangiografia dose al paziente e controlli di qualità”Il 2 e 3 Dicembre a Catania un corso su “Irivelatori di radiazioni in radioterapia”organizzato dall’Università degli Studi di4/2004 - Fisica in Medicina393

Catania, dall’Azienda Policlinico, dalla Scuoladi Specializzazione in Fisica Sanitaria, daiLaboratori Nazionali del Sud e dal CentroSiciliano di Fisica Nucleare e di Struttura dellaMateria. Anche questo corso è stato un successoper i contenuti e la partecipazione dei colleghidella Regione Sicilia e di altre regioni.Il 16 Dicembre prossimo si terrà a Palermoil XXX Raduno Regionale SIRM-Sicilia e XIIMemorial Cignolini in cui il sottoscritto dovràfare un intervento su flat panel e riduzionedella dose al paziente.Ma desidero ora soffermarmi sulla giornataorganizzata ad Agrigento dai Medici Nucleari;in quella sede abbiamo dato, con una presenzanotevole per la qualità e per il numero di relazioni,un contributo altissimo. Il Dott. AntonioGarufo direttore dell’U.O. di Medicina Nuclearedell’Azienda Ospedaliera S. Giovanni di Dio diAgrigento, mi ha chiesto oltre al patrocinio, dipartecipare all’evento come AIFM, assegnandociuno spazio di intervento molto ampio, mache, sicuramente come fisici e come associazione,meritiamo. Preciso che lo meritiamoper ciò che facciamo quotidianamente e ancorapossiamo fare per la Medicina Nucleare: trerelazioni di fisici assieme a due di oncologi ecinque di medici nucleari.Sono stati presenti colleghi di: Messina,Taormina, Catania, (sia gli Ospedalieri cheINFN), Caltagirone, Ragusa, Palermo, Bagheriae Agrigento. La fisica sanitaria siciliana eratutta presente.A me è stato affidato il compito di contattaretre relatori della nostra Associazione perparlare di dosimetria, di PET-CT e della gestionedel ciclotrone in un ospedale. Avendo sentitoa Palermo il collega dell’Istituto NazionaleTumori di Milano Carlo Chiesa sullo stessoargomento, e, poiché fa parte del gruppo distudio di dosimetria AIFM, ho ritenuto chefosse la persona più indicata.Per quanto riguarda il ciclotrone avevoinvitato il collega Gianni Borasi per portarci lasua esperienza di un centro che prima ricevevadall’esterno il 18F-FDG, poi la produzionecon il ciclotrone interno e in programma ladistribuzione. Gianni non poteva essere presentee mi ha segnalato la Collega FedericaFioroni, che ha esposto l’esperienza di ReggioEmilia.Per quanto riguarda i tomografi ho decisodi invitare un collega del S. Raffaele di Milanoin quanto il dipartimento di Medicina Nucleareè la struttura in Italia in cui sono arrivate sempreprima che altrove, le apparecchiature diultima generazione: le prime PET e le primePET-CT. Nel Congresso di Agrigento 2003aveva collaborato molto attivamente AnnaritaSavi e ho deciso di chiedere la sua disponibilità.Ecco i risultati: Carlo Chiesa, che ha presentatola relazione “Dosimetria in terapia conradionuclidi: aspetti metodologici” ha effettuatouna presentazione che Lui stesso riassume:”le richieste legislative contenute nel D.L.vo187/00, ad una prima interpretazione, nondistinguono gli obblighi di effettuare piani ditrattamento tra radioterapia esterna o mediconucleare. Tuttavia è un fatto ben noto che neitrattamenti mediante acceleratori lineari o abrachiterapia i TPS vengono effettuati da partedei fisici per la stragrande maggioranza deicentri e dei pazienti, mentre sono pochi nelleradioterapie metaboliche. Le cause di questodistacco culturale sono da ricercare nella esigenzadi maggiori risorse in termini di tempouomo necessarie ad uno studio dosimetricomedico nucleare. Quest’ultimo aspetto è tuttaviagarantito su base empirica mantenendo leattività ad un livello decisamente inferiore allemassime somministrabili, con evidente riduzionedell’efficacia dei trattamenti. L’esempiodella terapia con 111In-pentetreotide infattimostra che l’introduzione di una valutazionedosimetrica permetterebbe di aumentare diquattro volte l’attività somministrata. Ancoranei trattamenti medico nucleari non si hannoinformazioni quantitative precise sulla doseerogata al bersaglio, con la difficoltà di impostarequalunque approccio scientifico alla correlazionetra dose assorbita ed efficacia terapeuticain questi trattamenti a basso rateo didose continuo. A questo punto le motivazioniper intraprendere il cammino della dosimetriain radioterapia metabolica sono non solo diordine legislativo, ma scientifico e soprattuttoetico: perché i pazienti soggetti a radioterapiametabolica debbono essere trattati con metodiche in radioterapia esterna sono stati superatida decenni? È chiaro che la soluzione del pro-394 Fisica in Medicina - 4/2004

lema sta innanzitutto in investimenti sostanziosiin termini di numero di fisici dedicati emoderati in termini tempo macchina, come èavvenuto nei decenni passati per la terapia confasci esterni”.Dopo questo intervento si passa al sistemaciclotrone PET. La collega Federica Fioroni haportato l’esperienza dell’Arcispedale S. MariaNuova di Reggio Emilia con la relazione “ 18 F-FDG: caratteristiche, modalità di approvvigionamentoe aspetti radioprotezionistici” la suaesposizione ha avuto i seguenti contenuti daLei stessa così sintetizzati: “Nel nostro centro,per i primi 18 mesi di attività, il radiofarmaco( 18 F-FDG) è stato acquistato in Austria da unaDitta Produttrice (Iason) e trasportato per viaaerea e su ruote fino al nostro Ospedale. Le difficoltàeconomiche e logistiche connesse a questotipo di approvvigionamento esterno ed iltravolgente sviluppo della tomografia ad emissionedi positroni cui abbiamo assistito in questiultimi anni, ci ha spinto a valutare l’opportunitàdi disporre in sede oltre che del tomografoPET anche di un piccolo ciclotrone per la produzionedei radiofarmaci.La donazione di una Fondazione beneficadella nostra città (Manodori), ha consentito l’avviodel progetto. La scelta dell’area da adibireall’Unità Operativa Ciclotrone ha richiestoun’attenta valutazione della strategia d’intervento,ossia la possibilità di utilizzare locali giàesistenti oppure la creazione di una nuovastruttura.In generale la collocazione di un ciclotronein locali preesistenti pone problemi tecnici rilevantisia per il peso intrinseco dell’apparecchio(più di 50 tonnellate) che per la complessità dell’impiantisticarichiesta. D’altro canto la costruzionedi un edificio nuovo, oltre ad essere economicamentemeno vantaggiosa, può renderepiù difficili i collegamenti con il reparto diMedicina Nucleare dove il radiofarmaco vieneutilizzato.La soluzione adottata è, in un certo senso,intermedia: il ciclotrone ed il Laboratorio diRadiochimica sono posizionati in una nuovacostruzione sotterranea, posta in adiacenza alpalazzo che ospita la Medicina Nucleare. Sonostati così risolti in modo (relativamente!) agevolei problemi della collocazione della macchinae della strutturazione impiantistica mentre si èmantenuto un percorso diretto e rapido versola Medicina Nucleare.Infatti, per il trasferimento del radiofarmaco,si sfrutta un montacarichi interno che collegadirettamente il locale ciclotrone con laTerapia Metabolica e la Medicina Nucleare.Importante è anche la vicinanza con l’impiantodi smaltimento dei rifiuti liquidi radioattivi. Lapossibilità di avere nel nostro ospedale unCiclotrone ha portato indubbi vantaggi legatialla produzione di 18 F-FDG, pur trattandosi diun impianto complesso sia per gli aspetti di funzionamentoche di manutenzione.In questi primi due anni di utilizzo di talesistema, dai rilievi effettuati non si è riscontratoun significativo incremento delle dosi a caricodegli operatori.Le prospettive che si sono aperte in questiultimi anni, legate alla produzione e all’utilizzodi nuovi radiofarmaci, caratterizzati da molecolealtamente specifiche, è di forte stimolo perproseguire nel cammino intrapreso”. La relazioneconteneva tutte le problematicheimpiantistiche e radiopotezionistiche riportatein dettaglio, dal progetto alla realizzazione.Questa relazione rappresenta un’esperienzapreziosa da tenere in considerazione tenutoconto della professionalità e la precisione concui lavorano i colleghi di Reggio Emilia.Chiude il contributo della nostra associazione,la collega Annarita Savi con un interventodal titolo “Tomografi PET e PET-CT: criteridi valutazione”. Il suo intervento è statomolto seguito sia dai Medici Nucleari che dagliOncologi, oltre che, ovviamente, dai Fisici.Ultima relazione prima della pausa pranzo,protrattasi oltre il tempo prestabilito, ma nessunoè uscito dalla sala, anzi molte domande.Il notevole interesse suscitato ha reso giustiziaal nostro lavoro di fisici che è grande e determinanteper molte attività mediche, anche setalvolta poco visibile. Riporto una sintesi cheho chiesto alla collega e Lei stessa gentilmenteha inviato. “L’evoluzione dei tomografi PETnegli anni, orientata dapprima all’ottimizzazionedi tale strumentazione per studi cerebrali,si è ora focalizzata su studi di tipo total bodyin oncologia. Un miglioramento della risoluzionespaziale e del rapporto segnale rumore con-4/2004 - Fisica in Medicina395

sentirebbe un aumento della sensibilità dellametodica nell’individuazione di piccole lesioni edi lesioni con basso contrasto. Il rapportosegnale rumore è strettamente legato alla sensibilità,risoluzione energetica, risoluzione temporalee alla frequenza di conteggio del sistemaPET. Questi parametri sono influenzati siadalla scelta del cristallo scintillatore, sia dallaconfigurazione dello scanner, intesa comedimensioni assiali e transassiali, sia finestraenergetica, schermi, uniformità di risposta, ecc.Anche le diverse modalità di acquisizione,2D o 3D, influenzano grandemente questiparametri. In particolare la modalità 2D consenteuna eccellente riduzione della radiazionedi scatter e delle coincidenze casuali a scapitodella sensibilità del sistema. La modalità 3D hauna sensibilità 4-5 volte maggiore della precedente,ma scatter e coincidenze casuali aumentanopesantemente. Inoltre il rate di conteggioper ogni elemento di rivelazione può essere cosìalto da creare problemi di tempo morto.L’obiettivo principale per migliorare le prestazionedi un tomografo PET per studi total bodyè, quindi, lo sviluppo di un sistema che consentadi sfruttare la sensibilità della modalità 3Dma che allo stesso tempo consenta una riduzionedella radiazione di scatter e delle coincidenzecasuali. Per quanto riguarda la scelta deicristalli questo si traduce nell’utilizzo di scintillatoricon un alta efficienza di scintillazione, unbreve tempo di decadimento e una buona risoluzioneenergetica. Tutto questo deve essereperò supportato da un elettronica che consentadi sfruttare al meglio le performance del cristalloutilizzato”.Infine, mi piace riportare tra tutti, un commento:“Le relazioni dei fisici sono state eccellentiper contenuto, per chiarezza di esposizionee per l’interesse che hanno suscitatovista l’utilità delle stesse”.In definitiva, ad Agrigento in una giornatadi studio di medici è emersa l’insostituibilefunzione dei fisici in alcune attività medichecome la Medicina Nucleare. Questo era il mioobiettivo e che credo che sia stato raggiunto,tanto è vero che il dott. Antonio Garufo, organizzatoredella giornata e delegato regionaleper la Sicilia dell’AINM eletto in quella sede,così ha commentato la giornata e i nostri interventi:“La giornata del 26 Novembre, a pocopiù di un mese dal Congresso Nazionaledell’AIMN celebratosi a Palermo, è stata un’ulterioreoccasione di approfondimento su alcunedelle problematiche più interessanti relativealle applicazioni delle metodiche di MedicinaNucleare in Oncologia. Presente tra gli altrianche il Presidente dell’AIMN Prof. EmilioBombardieri che con l’autorevolezza che gli èpropria ha presentato una lettura magistralerelativa ai futuri scenari che aspettano laMedicina Nucleare. La giornata ha visto il contributodi numerosi relatori tra medici nucleari,oncologi e fisici. E certamente l’aspetto chepiù merita di essere sottolineato è il successoregistrato dall’intervento di questi ultimi chehanno avuto il merito di proporre problematichecomplesse riuscendo a suscitare l’interessedell’uditorio testimoniato dai numerosiinterventi successivi e richieste di chiarimento.Il compiacimento per l’esito dell’eventoè notevole e si dimostra ancora unavolta che operare insieme è motivo di continuagratificazione e premessa per il raggiungimentodi obiettivi sempre più importanti”.Concludo, ricordando l’esperienza del 2003Congresso Nazionale AIFM e il progetto:Forum Mediterraneo di Fisica Medica, in programmaper l’autunno del 2005, sempre inSicilia, salva l’approvazione del ConsiglioDirettivo del 13 Dicembre.Mi sia consentita infine una nota personale,mi sento orgoglioso e mi dà grande soddisfazionelavorare per la nostra associazione, inuna grande regione, la mia Sicilia, la cui crescitami rende fiero e a cui ritengo di dare ognigiorno il mio modesto contributo. La nuovastruttura dell’Ospedale “S. Giovanni di Dio” diAgrigento mostrata all’inizio dell’articolo èstata aperta il 3 Giugno 2004 grazie all’impegnodel nostro Direttore Generale Dott.Gaetano D’Antoni. In essa nuovi reparti specialistici,tecnologia all’avanguardia e unaradiologia esclusivamente digitale con tecnologieCR, DR, telecomandati digitali e MSCT.Inoltre è in corso di completamento una medicinanucleare di altissimo livello, con diagnosticain vivo e in vitro, radioterapia metabolicacon degenza protetta e terapia ambulatoriale.396 Fisica in Medicina - 4/2004

RecensioniICRU Publication 93Managing Patient Dose in Digital RadiologyVol. 34 – No. 1 – 2004a cura di Giampiero TosiServizio di Fisica Sanitaria – Istituto Europeo di Oncologia, IRCCS – MilanoLa tendenza a sostituire le radiografie tradizionalisu pellicola con immagini basatesu tecniche di acquisizione digitali è ormaiinarrestabile nei Paesi cosiddetti “sviluppati”.Non è azzardato prevedere che entro pochissimianni oltre il 90% delle immagini radiograficheverranno prodotte con tecniche digitali.Una previsione analoga si può fare perquanto riguarda la fluoroscopia, dove i sistemidigitali nei quali l’immagine che si formasullo schermo di uscita dell’intensificatoreverrà in misura sempre maggiore ripresa conuna videocamera o con una camera CCD,piuttosto che essere proiettata su filmmediante un sistema di lenti. I benefici attesidalla diffusione delle tecniche digitali sonoenormi. In particolare, il radiologo, o qualunquealtro medico, potranno esaminare, anchea distanza, le immagini praticamente intempo reale sul video di un PC; le stesseimmagini, inoltre, potranno essere registratesu compact disk e consegnate in tale formaai pazienti.A questi vantaggi di carattere gestionale siaggiunge quello, sostanziale, dell’ampiezzadel range dinamico, che nei cosiddetti flatpanel detectors può raggiungere 10 4 , controun range dinamico non superiore a 10 1.5 tipicodei sistemi basati sull’accoppiamentoschermo-pellicola. Anche grazie a questacaratteristica, un’immagine sovraesposta puòessere facilmente recuperata grazie alla postelaborazione;un’immagine sotto-esposta,per contro, deve necessariamente essereripetuta, in quanto priva di un contenutointrinseco di informazione sufficiente.La tecnologia digitale ha la potenzialità diridurre le dosi ai singoli pazienti e la dosecollettiva da esposizioni mediche, che oggicontribuisce per oltre il 95% alla dose dovutaa impieghi pacifici delle radiazioni ionizzantie costituisce, come è ben noto, la maggiorfonte di esposizione, dopo quella dovuta al“fondo naturale”.In pratica però, se non utilizzate in modoappropriato e consapevole, le tecniche digitali,anziché a una riduzione porteranno a unaumento sia delle dosi ai singoli pazienti, siadella dose collettiva: questo aumento saràprovocato, in parte dalla tendenza a “sovraesporre”le singole immagini, affidando alletecniche di post-processing il compito di recuperareimmagini di alta qualità, in parte allafacilità e alla rapidità di acquisizione, chepotranno facilmente portare ad acquisireimmagini inutili o ridondanti per la formulazionedella diagnosi. È peraltro necessario eurgente rivedere i valori dei Livelli Diagnosticidi Riferimento (LDR), in quanto quellirecepiti nelle legislazioni nazionali, mutuatidalle tecniche analogiche, non sono trasferibiliautomaticamente a specifiche tecnichedigitali simili.L’ICRP ha colto questi problemi e li haaffrontati tempestivamente, producendo unaPubblicazione (la n. 93) estremamente approfondita,nonostante la relativa brevità (pocopiù di 70 pagine), approvata nel novembredel 2003 e pubblicata nel 2004. Le parolechiave che accompagnano la Pubblicazione:Managing patient dose in diagnostic radiology;Dose records; Patient dose reduction;Post processing; Image compression ne caratterizzanoe sintetizzano adeguatamente ilcontenuto.La Pubblicazione si articola su:- una Presentazione, nella quale ne vengonoillustrati gli scopi;- un Glossario di alcune decine di voci specifichedella tecnologia digitale, comprendentei numerosi acronimi dei quali, mentreviene fatto un uso sempre maggiore, avolte non si conosce il significato preciso;4/2004 - Fisica in Medicina397

- un’Introduzione, nella quale vengonodescritte e confrontate le tecniche digitalie quelle analogiche;- un Capitolo su Dose al paziente e qualitàdell’immagine nella radiologia digitale, nelquale sono particolarmente meritevoli diattenzione il paragrafo sulla “qualità dell’immaginenecessaria per ottenere unaspecifica informazione diagnostica” equello sulle esigenze di “addestramento”(training) per radiologi e tecnici sanitari diradiologia medica;- un Capitolo su Aspetti regolatori e gestionedella qualità;- un brevissimo Capitolo contenente la sintesidelle Raccomandazioni ICRP per laradiologia digitale.Due Appendici: Fondamenti e vantaggi deisistemi digitali (in cui di particolare interessesono i paragrafi relativi al “processamentodelle immagini”) e Dosimetria del paziente:grandezze e unità, completano la Pubblicazione,la cui attenta lettura contribuirà certamentead accrescere il bagaglio culturale ele capacità professionali degli Esperti inFisica Medica, responsabili del controllo diqualità e della radioprotezione dei pazienti.SCUOLA PREPARATORIA PER L’ABILITAZIONEDEGLI ESPERTI QUALIFICATI NELLA SORVEGLIANZA FISICADELLA RADIOPROTEZIONEBologna 28 febbraio/02 marzo 2005 per il 1° e 2° grado3/4 marzo 2005 per il 3° grado14° Corso con il patrocinio dell’ANPEQBologna – Area della ricerca C.N.R. Note organizzativeTE.SI.A. Srl –Tecnologie e Sinergie Applicate00137 Roma - Via A. De Stefani n. 60Tel. 06-82.00.45.15/06-82.00.06.29 Fax 06-82.00.61.13E-mail: tesiasrl@tesiasrl.itManifestazioni 2005FORUM MEDITERRANEO DI FISICA MEDICALampedusa (Ag), 27-28-29-30 settembre 2005Lo stato dell’arte e le prospettive future delle apparecchiaturedi diagnostica per immaginiImmagini morfologiche, funzionali e multimodali:fisica, tecnologia, informaticaProvincia Regionale di Agrigento - Comune di LampedusaInfo: U.O. di Fisica Sanitaria Ospedale “S. Giovanni di Dio” di AgrigentoSig.ra Monica Tel. 0922 442136 dal Lunedì al Venerdì dalle ore 9:00 alle ore 12:30Fax. 0922 449807 - E-mail: forum.mediterraneo.aifm@agrigento-hospital.itVerrà richiesto l’inserimento del Forum nel Programma Nazionale ECM398 Fisica in Medicina - 4/2004

Point/Counterpoint: rubrica di Medical PhysicsRassegna a cura di Fabrizio LevreroServizio di Fisica SanitariaAzienda Ospedale Università S. Martino – GenovaI concetti di equilibrio secolare e transientesono descritti in maniera inesatta inmolti libri di testo e vengono in questomodo insegnati alla maggior parte degli studentie degli specializzandi in fisicaMed. Phys 31 (6), June 2004Molti fisici medici credono che l’equilibriotransiente tra radionuclide padre e radionuclidifigli abbia luogo quando questi ultimidecadono al tasso del padre. Gli stessi credonoche l’equilibrio secolare avvenga quandoesiste grande differenza tra il tempo didimezzamento del padre rispetto a quellodei figli, nel momento in cui due attivitàsiano uguali. Queste affermazioni sono l’oggettodella rubrica di questo mese.A favore di quanto enunciato nel titolo sipronuncia WR Hendee, Senior Associate Deane Vice President and Dean della GraduateSchool of Biomedical Sciences al MedicalCollege del Wisconsin. Egli comincia dalledefinizioni del sostantivo equilibrio e degliaggettivi transiente e secolare. In radioattivitàcon il termine equilibrio si intende un bilanciamentotra il tasso di formazione e quellodi decadimento di un radionuclide; equilibriotransiente indica una condizione di equilibrioche esiste soltanto per un istante, mentreequilibrio secolare indica una condizione diraggiungimento asintotico dell’istante diequilibrio transiente: questi secondo l’autoresono i termini corretti con cui devono esseredescritti i due fenomeni.Contrario a questa opinione risulta inveceDR Bednarek, Professore del Dipartimento diRadiologia dell’Università dello Stato di NewYork a Buffalo. Egli afferma che l’uso di unaterminologia diventa scorretta soltanto quandorisulta difforme dall’uso comune: le definizionicontestate sono ormai entrate nell’usocomune per indicare le due condizioni, atal punto che anche il National Council onRadiation Protection and Measurements le haassunte.I fasci di elettroni a scansione elettromagneticaad altissima energia costituisconouna promettente alternativa all’IMRT confotoniMed. Phys 31 (7), July 2004I fasci di elettroni da 150-250 MeV (VeryHigh Energy Electron – VHEE) presentanopotenziali vantaggi per il trattamento ditumori se paragonati ai fasci X a scansione oall’IMRT mediante fotoni. Alcuni fisici credonoche la terapia VHEE dovrebbe essere sviluppatain quanto costituisce una interessantesfida tecnologica e può offrire miglioramentinel trattamento di certe categorie ditumori. Altri pensano che i vantaggi sianolimitati specie se paragonati ai costi di sviluppo.Di opinione concorde con il titolo si professaL Papiez, Associate Professor e Directorof Radiation Physics all’Università dell’Indiana.Nel suo intervento egli paragona la tecnologiadei sistemi MLC esistenti per l’IMRT confotoni a una metodologia per ottenere immaginistatiche di dose al bersaglio realizzatenel tempo di trattamento; il futuro dellaradioterapia è costituito dall’Image Guided4D IMRT che si può paragonare a una metodologiacinematografica di rilascio delladose, per la quale i MLC non costituiscono lostrumento ideale. La scansione elettromagneticadi un fascio elettronico a energia dell’ordinedel keV è comunemente presente neimonitor a tubo catodico; una tecnica analogapuò essere impiegata nei trattamenti IMRTcon fasci nell’ordine dei MeV. Fasci di elettronia queste energie riescono a crearedistribuzioni di dose in qualsiasi sede anatomicae presentano caratteristiche di deposizionedi dose migliori rispetto ai fasci difotoniQuesta tesi viene contestata da T Bortfeld,Associate Professor alla Harvard MedicalSchool di Boston. Egli non considera la terapiaVHEE quale una reale alternativa alla4/2004 - Fisica in Medicina399

IMRT con fotoni per la semplice ragione chementre questa è una reale opportunità terapeuticaampiamente diffusa, la prima nonesiste ancora. È evidente che con fasci di elettronialtamente energetici si possono realizzarefasci a minore diffusione laterale, ma ilprezzo da pagare è una distribuzione inprofondità alquanto piatta, in quanto i fasciVHEE non si fermano nel paziente e al primoordine sono dosimetricamente equivalenti aifasci di fotoni da 15 MeV. Inoltre secondol’autore il costo è tale da poter ridefinire l’acronimoquale Very Highly EspensiveElectrons!L’angiografia rotazionale tridimensionale(3DRA) apporta sostanziali informazionirispetto all’angio-TC e all’angio-RM nellarealizzazione di piani di trattamento radiochirurgiciper malformazioni arterio-venose(AVM)Med. Phys 31 (8), August 2004Uno dei due partecipanti al dibattito di questonumero di P/CP è Carlo Cavedon, nostro collega diVicenza, nella cui breve biografia riportata nellarubrica originale viene citata la sua affiliazioneall’AIFM, e con il quale ci congratuliamo per il prestigiosointervento.La 3DRA è ormai disponibile in molte istituzioniche trattano AVM con la radiochirurgia.Alcuni fisici credono che la 3DRA debbaessere scelta quale guida al trattamentoradiante, mentre altri ritengono che l’angiografiaCT sia ancora da preferirsi.A favore della proposizione del titolo sischiera C Cavedon, Fisico Sanitario pressol’Ospedale di Vicenza. Egli premette che leimmagini angiografiche sono state utilizzatediffusamente nella pianificazione radiochirurgicadelle AVM, anche se la sovrapposizionedelle immagini angiografiche planari conquelle tomografiche non è possibile. Questodifetto di correlazione visuale tra le due tecnichepuò essere completamente superatocon l’impiego delle nuove modalità di 3DRA,che permette ricostruzioni tomografiche eproduzione di immagini registrabili sui datiTC. Per quanto riguarda la diffusione dellametodica, un’indagine ha dimostrato che inEuropa il numero di centri dotati di 3DRAeguaglia quello dei centri di trattamentoAVM, anche se non sempre le sedi coincidono.Tutto questo viene contestato da FJBova, Einstein Fund Professor di Computed-Assisted Stereotactic Neurosurgeryall’Università della Florida. Egli afferma lasuperiorità dei dati acquisiti con modalitàtomografiche quali la TC o la RM, realmentetri-dimensionali. Egli sostiene, portandoanche alcuni esempi concreti, che alladomanda circa quali coordinate stereotassicheconsiderare bersaglio e quali al contrariorisparmiare, possa rispondere in manieraesauriente una CT a strato sottile, una metodicache viene considerata tuttora il goldstandard.400 Fisica in Medicina - 4/2004

Lettere al DirettoreLettera del Prof. Giroletti del Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica dell’Università di Pavia a proposito di“Soluzioni alle code nei Pronto Soccorso”Caro Direttore,ti scrivo in merito alla campagna pubblicitaria,promossa dalla Philips, che recentemente è apparsain TV nelle ore di massimo ascolto, nella quale laTAC spirale è proposta come “soluzione alle code”nei Pronto Soccorso dei nostri Ospedali. Il targetdella “aggressiva” (come hanno esordito i managerdella Philips presentando la campagna, da Il Mondodel 8-10-2004) campagna europea da 80 M euro (dicui il 10% spesi in Italia) è quel 20% della popolazionein ogni Paese europeo che gestisce l’80% (!)del fatturato, sia in ambito personale che professionalee la cui età è compresa fra i 35 e i 55 anni e hareddito e istruzione elevati. Gli spot della campagnasono visibili anche sul sito www.tvcommercials.philips.com(TC Brillance Scanner).Questa campagna pubblicitaria può indurre nelcittadino l’idea che i potenziali problemi di attesadegli Ospedali, in parte, possono essere risolti conuna tomografia computerizzata. Esame che è tra i più“invasivi” radiologicamente parlando - soprattuttoquelli effettuati con i modelli più recenti -, come ènoto ai fisici sanitari e, purtroppo, forse meno aimedici che non siano specialisti e per nulla allapopolazione. Una simile compagna, in una manciatadi secondi, può vanificare (quantomeno rendere piùdifficile) gli sforzi che anche la nostra Associazione,il Ministero della Salute e le Regioni (penso alleLinee Guida pubblicate recentemente in materia digiustificazione) sta facendo per informare medici epopolazione della possibile nocività dei raggi X e,conseguentemente, della necessità di evitare esamiinutili (giustificazione soprattutto!). Quante richiestedi esami TAC verranno rivolte dai pazienti direttamenteal proprio medico curante, ignari delle dosiche la tomografia comporta, ma convinti di evitareinutili attese nelle strutture sanitarie.Vorrei che la nostra Associazione – così comequella dei Medici Radiologi – prendesse posizionedi fronte a simili campagne di marketing, che, purmantenendo il loro obiettivo, potrebbero esser fattein modo diverso e tenendo conto delle indicazioninegative e fuorvianti fornite al cittadino. La Philipspotrebbe mostrare la propria capacità di fatturato nelsettore sanitario (6 miliardi di euro nel 2003, il 21%del totale) utilizzando altri argomenti. Ti ringrazioper l’attenzione che vorrai dare a questa mia lettera,anche eventualmente sulla nostra Rivista.Cordiali salutiElio GirolettiCaro Elio,non ero al corrente della campagna promossadalla Philips per incrementare la diffusione neiPronto Soccorso dei nostri Ospedali delle apparecchiatureper TC-spirale (probabilmente, anche, conmultibanco di rivelatori), e Ti ringrazio per avernedato informazione, tramite il nostro Periodico, oltreche a me, a tutti i Soci dell’AIFM. Condivido le Tueperplessità, alla quale ne aggiungo una che si leggefra le righe della Tua lettera: mi sembra che individuareun target di cittadini in base non solo all’età(il che, pur con molte riserve, potrebbe essere accettabile),ma anche ai livelli di istruzione e di reddito,sia contrario al “diritto alla salute” di tutti i cittadini,sancito esplicitamente dalla nostra Costituzione.Come è ben noto, i ritardi nell’esecuzione di prestazionidiagnostiche importanti, come la TC, nonsono certo dovuti alla mancanza di apparecchiature(siamo fra i Paesi europei con il maggior numero diapparecchiature TC pro capite!) ma, credo, soprattuttoa problemi di tipo logistico e organizzativo;questi ritardi, peraltro, sono spesso incrementatidalla “pressione” che molti cittadini, informati inmodo non adeguato e spesso condizionati dalle notiziediffuse dai media, esercitano sui medici, in particolaresui “medici di famiglia”.Io credo che il Consiglio Direttivo della nostraAssociazione, pur senza demonizzare nessuno,dovrebbe prendere subito l’iniziativa di un incontrocon la SIRM [che lodevolmente e tempestivamente,nelle sue recenti Linee Guida in Diagnostica perImmagini, “ha concentrato la propria attenzione sutre aspetti fondamentali: la giustificazione delleindagini (e quindi l’appropriatezza), la radioprotezionee il contenimento della spesa, avendo comeobiettivo la riduzione degli esami radiologici inappropriatamenterichiesti ed eseguiti”], con ilMinistero della Salute e con le stesse grandi Aziendeproduttrici di apparecchiature radiologiche. Scopodi questo incontro dovrebbe essere quello di concordareinsieme una “politica dell’informazione” a tuttii livelli che, senza trascurare (ci mancherebbe!) didare anche al largo pubblico notizie sulle innovazionitecnologiche, non possa in nessun modo esserefuorviante.Un caro salutoGiampiero Tosi4/2004 - Fisica in Medicina401

4° CONGRESSO NAZIONALE AIFMPalazzo della Gran Guardia - Verona 14-17 giugno 2005È in fase di organizzazione il Congresso Nazionale della Associazione in programma a Verona alPalazzo della Gran Guardia, di fronte all'Arena, da martedì 14 a venerdì 17 giugno 2005.Il Congresso si articolerà in due sessioni parallele, suddivise nelle quattro aree principali: Radiologia,Medicina Nucleare, Radioterapia e Radioprotezione. Le presentazioni avverranno sotto forma di corsidi aggiornamento, relazioni a invito e comunicazioni libere sia orali che poster. Sono inoltre previstesessioni speciali dedicate all'attività professionale, didattica e di ricerca nonché una sessione riservataalla presentazione di tesi di specializzazione e di dottorato. Spazio sarà anche lasciato ad interventi diAziende di settore.I lavori scientifici sono organizzati in collaborazione con altre Società Scientifiche quali SIRM,AIRO, AIMN ed AIRP che hanno già offerto la loro più ampia disponibilità.Il Congresso AIFM sarà preceduto dal Convegno Nazionale della Sezione di Radiologia Informaticadella SIRM che prenderà l'avvio, nella stessa sede, nella giornata di lunedì 13 giugno per concludersiil mercoledì successivo, rendendo in tal modo possibile l'organizzazione di incontri congiunti(nella giornata di martedì 14) tra le due Associazioni. Nella prospettiva di promuovere maggiori collaborazionicon le Associazioni dell'Area Radiologica, ciò rappresenta senz'altro una opportunità davalorizzare.ARGOMENTI PRINCIPALI- RIS-PACS - Dose al personale nella recente tecnologia diagnostica- Ecografia - Dose collettiva alla popolazione- RM - Protezione del paziente- Mammografia - Sicurezza in RM- Nuovi rivelatori digitali - Tecniche avanzate in brachiterapia- Dose CT multislice - IMRT- Diagnostica PET-CT - Dosimetria in radioterapia- Metodi dosimetrici in medicina nucleare - Integrazione dati e immagini in radioterapia- Nuovi radiofarmaci - Modelli radiobiologici- Radioterapia metabolica - Imaging molecolareECM - È previsto l'accreditamento ECM, anche per singola giornata, per Fisici Sanitari,Radioterapisti, Radiologi e Medici Nucleari.MOSTRA TECNICA - Verrà allestita importante mostra tecnica alla quale le principali Ditte hannogià confermato la loro adesione.CALL FOR ABSTRACTS - I lavori verranno presentati in formato digitale come "short abstract"(una pagina) da sottoporre al Comitato Scientifico.DEADLINE 31 gennaio 2005All'interno del sito AIFM è presente il link di Verona 2005 (www.aifm2005.org) ove è possibileaccedere a tutte le informazioni generali e scientifiche relative al Congresso ed in particolare alle preciseistruzioni di compilazione e presentazione degli abstracts.Il Comitato Organizzatore esprime caloroso invito a tutti i Soci a predisporre contributi scientificiche numericamente e qualitativamente saranno testimonianza della vivacità culturale dellanostra Associazione.Il Presidente del CongressoGiorgio Chierego402 Fisica in Medicina - 4/2004

Notizie societarieBREVI NOTE AL BILANCIO CHIUSO AL 31 DICEMBRE 2003Gentilissimi Consiglieri e Associati,il bilancio al 31 dicembre 2003, quinto anno di vita della nostra Associazione, che portoalla Vostra approvazione, presenta un avanzo di € 8.139 che, anche se inferiore a quellodello scorso anno, è sempre più che positivo.Le ragioni di questo risultato sono da individuare essenzialmente nel successo del terzocongresso AIFM tenutosi ad Agrigento.Analizzando le poche voci di bilancio, che peraltro sono già chiare, si rileva una buonadisponibilità liquida: € 37.250 risultante dalla somma dei saldi risultanti sul c/c bancarioe sul c/c postale.I Ratei attivi di € 6.446 riguardano quote 2003 incassate nel 2004.I debiti sono composti da bonifici di quote associative relative al prossimo esercizio per€ 5.028, ritenute IRPEF da versare nel gennaio 2004, premi assicurativi incassati dai nostriassociati e da versare al broker.I ratei passivi ammontanti a € 12.064 sono dovuti a altre spese di competenza dell’esercizioin esame ma pagate o ancora da pagare nel 2004.Passando al Rendiconto Economicoanno, e le erogazioni liberali hanno contribuito alnotevole avanzo per il 2003.I Proventi finanziari, sono costituiti dal interessi attivi di c/c bancario e postale maturatinel corso dell'esercizio, pari ad € 417.Per quanto riguarda i Costi, penso che le voci di bilancio non abbisognino che deiseguenti chiarimenti:- i contributi ad altre Associazioni si riferiscono al saldo 2003 in linea con quanto versatonel 2002.- per la stampa sociale il costo è diminuito rispetto alla previsione.- le spese viaggi sono state contenute rispetto al preventivo.- un notevole incremento alle attività sociali è stato dato dal buon risultato avuto in occasionedel congresso AIFM di Agrigento.Il preventivo che presento alla Vostra approvazione tiene già conto di tutti quegli aggiustamentiche porteranno il bilancio 2004 in pareggio, anche tenendo conto dell'avanzodelle gestioni precedenti.Per concludere, la nostra Associazione ha chiuso in modo soddisfacente questo quintoanno di attività, non mi resta che ringraziare tutti i Consiglieri ed Associati che hanno collaboratoper il raggiungimento di tale risultato.Il Segretario e Tesoriere(Dott. Lorenzo Bianchi)Busto Arsizio, 14 dicembre 20044/2004 - Fisica in Medicina403

BILANCIO AL 31 DICEMBRE 2003Esercizio 2002 Esercizio 2003STATO PATRIMONIALEATTIVODisponibilità liquide- banche c/c e c/c postale 22.697 37.25022.697 37.250Crediti diversi- Villa Cagnola fondo spese 14.049 5.149Ratei e risconti- risconti attivi 518- ratei attivi 231 6.446749 6.446TOTALE 37.495 48.845PASSIVOFondo patrimoniale- avanzo di gestione 1999 11.200 11.200- disavanzo di gestione 2000 -5.823 -5823- disavanzo di gestione 2001 -33 -33- avanzo di gestione 2002 12.996 12.996- avanzo di gestione 2003 8.13918.340 26.479Debiti a breve- verso diversi 3.310 10.302RATEI E RISCONTI- ratei passivi 15.845 12.064TOTALE 37.495 48.845RENDICONTO ECONOMICOENTRATEENTRATE ORDINARIE- Quote associative 34.267 41.454- Erog.ni liberali 8.45034.267 49.904PROVENTI STRAORDINARI- Avanzo Convegno AIFM/SIRM 11.682- Sopravvenienze attive 11811.800 0PROVENTI FINANZIARI- Interessi attivi c/c 223 417TOTALE 46.290 50.321404 Fisica in Medicina - 4/2004

Esercizio 2002 Esercizio 2003USCITE- Omaggi- Telefoniche 99- Servizi di segreteria e da terzi 5.164 2.747- Contributi ad altre associazioni 2.757 2.801- Stampa sociale 17.857 17.516- Sito Internet ed abb.to 347 720- Convegni e corsi e congressi 5.801- Borse di studio- Spese postali 277- Corrieri- Consulenze amm.ve e notarili 1.836 1.959- Collaborazioni 2.500- Spese viaggi e ristoranti 4.554 6.048- Cancelleria e stampati 656- Spese bancarie e arrotond. Passivi 779 1.058- Tasse CC.GG./IRAP33.294 42.182Disavanzo di gestioneAvanzo di gestione 12.996 8.139TOTALE 46.290 50.321DETTAGLI AL BILANCIO 31.12.2002RATEI ATTIVI- Quote 2002 inc nel 2003 231 6.029- Interessi attivi c/c bancario 417DEBITI DIVERSI- Vers. quote assoc. anno successivo 810 5.028- Ritenute irpef da versare 300- Premi per tesi da erogare 2.500- Cruccolini conto assicurazioni 4.9743.310 10.302RATEI PASSIVI- Istituto Edit. Poligr. 8.059 5.500- Studio Colella - cons. fiscale-amm.va 1.836 1.959- Quote EFOMP 2002 1.469- Quote IOMP 2002 1.138- Omicron s.r.l. 1.822 2.831- 9Netweb 230 18- Centro Volta 1.291 91- Rimborso quota 2003 da effettuare 6- Spese posta a Banca Sella 141- Rimborso spese e comp.so Turrini 1.518TOTALE 15.845 12.064DETTAGLI REND. ECON. - 31.12.2002CONTRIBUTI AD ALTRE ASSOCIAZIONI- IOMP 1.469 1.182- EFOMP 1.138 1.469- FIRR 150 1502.757 2.801STAMPA SOCIALE- Rivista "Fisica in Medicina" 9.600 12.016- Collabor. grafica "Fisica in Medicina"- Rivista "Phisica Medica" 8.257 5.500TOTALE 17.857 17.5164/2004 - Fisica in Medicina405

BILANCIO PREVENTIVO 2004ENTRATEAvanzo gestioni precedenti 26.479Quote associative anno 2004 (460 soci ordinari) 41.400Quote associative anno 2004 (150 soci juniores) 6.750Interessi attivi c/c 400Proventi straordinari II Congresso Nazionale 0Erogazioni liberali 8.000TOTALE 83.029USCITERimborsi spese direttivo 10.000Spese postali 300Commercialista 2.100Spese per segreteria 6.000Physica Medica 7.000Fisica in Medicina 16.000Spese bancarie (Banca Sella 4%) 600Spese bancarie BCI e c/c postale 600Spese sito internet (www.aifm.it) 1.500Consiglio prof.le e gruppi regionali 4.000Oneri accreditamento Provider ECM 10.500Quota per adesione EFOMP 1.700Quota per adesione IOMP 1.230Quota per adesione FIRR 150TOTALE 61.680Avanzo previsto 21.349NPDC19 - 19th Nuclear Physics Divisional ConferenceNEW TRENDS IN NUCLEAR PHYSICSAPPLICATIONS AND TECHNOLOGY5-9 settembre 2005 - PAVIAObiettivo della Conferenza è discutere i più recenti progressi sperimentali e teorici nel campodelle applicazioni della Fisica Nucleare e ampio spazio sarà dato anche alla Fisica Medica.Organized by• The Board of the Nuclear Physics Division of the EPS• The Department of Nuclear and Theoretical Physics ofthe University of Pavia• The INFN Structure of PaviaPer ulteriori informazioni, consultare il sito:http://www.pv.infn.it/

GE Healthcare apre una nuova era nell’ultrasenologia volumetrica:l’ecografia 3D/Real Time 4D come approccio rivoluzionario nell’indagine clinico-diagnosticaIl Voluson 730 di GE Healthcare è in grado di generare immaginitridimensionali e riprodurre movimenti del feto in “Real Time”GE Healthcare, in occasione del Primo Convegno Italiano sull’ecografia 3D/4D inOstetricia, presenta il Voluson 730, la prima unità Volume Ultrasound al mondo.Volume Ultrasound significa l’unica apparecchiatura ad ultrasuoni che possiede tuttele funzionalità in grado di fornire, attraverso l’acquisizione e la rappresentazione diimmagini tridimensionali statiche ed in movimento (Real Time 4D), un superiore gradodi dettaglio della regione anatomica in esame.Il Voluson 730 ha caratteristiche tecniche di eccellenza con elevate capacità di memoriaed una gamma completa di trasduttori micro4D dedicati che permettono di copriretutte le applicazioni, dalla diagnostica ostetrico-ginecologica, a quella pediatrica einternistica.L’hardware del sistema è stato adeguatamente implementato per supportare la processazionedi imponenti volumi di dati a seguito di acquisizioni tridimensionali statiche edacquisizioni in movimento (ad oltre 20 frame/s) che caratterizzano l’unica ecografia4D, il Real Time imaging.Grazie a queste caratteristiche, il Voluson 730 consente di:• analizzare patologie con comprovata validità clinica e fornire supporto alla diagnosidi anomalie fetali (fra le quali in particolare quelle relative al sistema nervoso centrale,al volto fetale, alle estremità ossee, allo scheletro nel suo complesso e, ancora piùimportante, al sistema cardiovascolare con particolare attenzione al cuore fetale);• facilitare la comprensione dei rapporti spaziali tra le strutture acquisite e consentireall’operatore misurazioni lineari e volumetriche del feto più precise;• acquisire, memorizzare e rielaborare dati che possano essere visualizzati in modalitàmultiplanare e permetterne la successiva gestione e consultazione fra vari specialisti;• ridurre i tempi dell’esame permettendo all’operatore un’immediata analisi dei volumiacquisiti grazie ad un solo movimento della sonda ecografica.“Il sistema ecografico Voluson 730 è riconosciuto a livello internazionale quale tecnologiadi riferimento in ostetricia e ginecologia, in grado di migliorare significativamentela qualità dell’indagine diagnostica nel corso di tutta la gravidanza” - dichiaraFederico Gavioli, General Manager GE Healthcare Ultrasound. “L’acquisizione di Kretzha rafforzato GE nel segmento diagnostico ecografico più sofisticato e ci consente diproporre la gamma di prodotti più completa ed innovativa per consolidare la nostraleadership nel mercato italiano ed internazionale”.4/2004 - Fisica in Medicina407

Dear Researcher,PRINCIPLES OF RADIATIONINTERACTION IN MATTER ANDDETECTIONPub. Date: November 2004Pages: 718ISBN: 981-238-909-1Web Site: http://www.worldscibooks.com/physics/5578.htmlContents• Electromagnetic Interaction of Radiation in Matter• Nuclear Interactions in Matter• Scintillating Media and Scintillator Detectors• Solid State Detectors• Ionization Chambers• Principles of Particle Energy Determination• Superheated Droplet (Bubble) Detectors• Medical Physics ApplicationsFor more information, please visit the publisher’s web site.World Scientific Publishing wishes to proposeto your attention the book Principles ofRadiation Interaction in Matter and Detectionby Claude Leroy (Université de Montréal,Montréal, Canada) & Pier-Giorgio Rancoita(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Milan,Italy). The Table of Contents is attached here.This book provides abundant informationabout the principles of interactions betweenradiation and matter, the processes of electromagneticand hadronic energy depositionin matter, radiation and particle detectors,principles and conditions of detector operation,as well as limitations and advantages inthe use of specific detectors.The collision energy losses and energy lossfluctuations for massive charged particles,electrons and positrons, in addition to photoninteraction and radiative phenomena, aretreated using the same formalism, with acomprehensive coverage. The Cherenkovand transition radiation emissions aredescribed paying special attention to numericalexamples. Mass attenuation and massenergy-absorption coefficients are reportedwith reference to their latest values.The nuclear properties, photonuclear,evaporative and spallation processes, phenomenologyof coherent and incoherentnuclear interactions are discussedwith respect to both fundamentalprocesses and their effectson energy deposition.The concepts and principles ofoperation of scintillating devices,silicon detectors, ionization chambers,superheated droplet detectors,SPECT and PET tomographsand magnetic imaging resonancedevices are exposed in detail, aswell as effects reducing the detectorperformance, like recombinationsoccuring during charge transportin solid state detectors andionization chambers. Applicationsare illustrated with practical examples.The parallelism in phenomenaand operation between differenttypes of detectors is underlined. Forinstance, the Hecht equation employedto determine the charge collection efficiencyin the case of silicon detectors has itscounterpart with the same purpose in ionizationchambers. The electromagnetic andhadronic intrinsic calorimetric properties arediscussed together with the calorimeter energyresolution, energy response, compensationcondition, ways to achieve the compensationcondition, electron-hadron separationand to account for the properties of extensiveair showers.Furthermore, the book addresses situationswhere detectors have to be modified andoffers guidelines to achieve full optimization bythe users. The book presents a description ofdetector principles and techniques used inhigh-energy and space physics, medicalphysics, radioprotection and nuclear engineering.In addition, an updated reference setof tables of physical properties is presented.Receive a 20% discount on your order ifyou buy direct from World Scientific PublishingCompany. This promotion ends on 20February, 2005. Just mention the discountcode “WSPC5578”. Do feel free to recommendthis to a colleague or to your librarian ifyou have found it useful.Sincerely,The Physics Marketing Team408 Fisica in Medicina - 4/2004