Cure oncologiche sempre più efficaci, affidabili e personalizzate grazie a nuovi dispositivi smart e compatti in grado di misurare con precisione la dose di radiazione da utilizzare nell’adroterapia per la cura dei tumori, che distrugge in modo mirato la massa tumorale preservando i tessuti sani. È quanto emerge da uno studio realizzato da un team di ricercatori dell’ENEA e del Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), pubblicato sulla rivista Radiation Measurements[1]. Inoltre, ENEA ha progettato e realizzato un prototipo di sensore ottico compatto in grado di ‘leggere’ l’informazione sulla dose immagazzinata, anche più volte e senza cancellarla, così da poter ripetere e confrontare i risultati di differenti laboratori con diversi sistemi di misura.
Nello specifico, lo studio dimostra che i rivelatori di radiazione a stato solido basati sul fluoruro di litio (LiF), materiale sensibile alle radiazioni ionizzanti (raggi X, gamma, elettroni, protoni, ioni), possono essere impiegati efficacemente nella dosimetria clinica per la cura dei tumori. I risultati sono stati ottenuti sfruttando un fenomeno di emissione di luce, noto come radiofotoluminescenza, caratteristico dei difetti elettronici, detti centri di colore, che si formano nel LiF quando viene attraversato da radiazioni ionizzanti. L’innovazione ottenuta nell’ambito del progetto TECHEA[2] consiste nella tecnica di misurazione della dose di radiazione ionizzante tramite una sorgente laser blu che ‘eccita’ la radiofotoluminescenza, opportunamente raccolta con un fototubo e amplificata con tecniche elettroniche[3] sviluppate dalla Divisione ENEA di Tecnologie fisiche e sicurezza.
Il LiF è equivalente al tessuto umano nella sua interazione con le radiazioni e possiede altre interessanti caratteristiche come maneggiabilità, compattezza e insensibilità alla luce dell’ambiente, che consentono di semplificare e rendere più affidabili le procedure di misurazione della dose di radiazione richieste al fisico medico. Inoltre, questo tipo di rivelatori è riutilizzabile, non necessita di alimentazione elettrica e può essere usato sia in fantocci che per il monitoraggio dei pazienti.
Lo studio di caratterizzazione dosimetrica dei rivelatori è stato effettuato in una sala di trattamento presso la Fondazione CNAO, mediante irraggiamento dei campioni con fasci clinici di protoni di alta energia prodotti dal sincrotrone CNAO e sottoposti quotidianamente a severi controlli di qualità da parte del team di fisica medica della Fondazione medesima.
“La multidisciplinarietà di questa ricerca in cui fotonica, spettroscopia, radiazioni ionizzanti e scienza dei materiali si confrontano con le esigenze della fisica medica per affrontare la sfida della dosimetria clinica in adroterapia, richiede che i rapidi progressi ottenuti finora vengano ulteriormente sviluppati, traendo vantaggio dall’utilizzo delle tecnologie più avanzate, nell’interesse del paziente ed a beneficio della salute”, spiegano Massimo Piccinini, ricercatore ENEA del Laboratorio Micro e nanostrutture per la fotonica, e Maria Aurora Vincenti, responsabile dello stesso laboratorio.
“Questo studio rappresenta un esempio virtuoso di sinergia tra un ente di ricerca prestigioso, quale l’ENEA, e un centro altrettanto d’eccellenza per il trattamento dei pazienti oncologici mediante adroterapia (protoni e ioni carbonio), quale il CNAO, che da oltre dieci anni è impegnato nella ricerca e nell’innovazione tecnologica, per trattamenti sempre più efficaci e precisi”, dichiara Mario Ciocca, fisico medico, responsabile dell’Unità di Fisica Medica della Fondazione CNAO di Pavia.
[1] M. Piccinini, A. Mirandola, V. Nigro, M.A. Vincenti, M. Ciocca, R.M. Montereali, Radiophotoluminescence response of LiF:Mg,Ti pellets irradiated with clinical proton beams in the 70-200 MeV energy range, Radiation Measurements 174 (2024) 107153. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2024.107153 (open access).
[2] TECHnologies for Health – Linea di Attività “Photonics for Health”.
[3] F. Pollastrone, M. Piccinini, R. Pizzoferrato, A. Palucci, R.M. Montereali, Fully digital low frequency lock in amplifier for photoluminescence measurements, Analog Integrated Circuits and Signal Processing 115 (2023) 67. https://doi.org/10.1007/s10470-022-02125-9 (open access).
