Un team internazionale di scienziati ha prodotto le prime immagini al mondo di tomografia computerizzata (TC) di tessuto biologico utilizzando protoni:un passo importante verso il miglioramento della qualità e della fattibilità della terapia protonica per i malati di cancro in tutto il mondo.

Il lavoro innovativo significa che ora è possibile creare immagini tridimensionali dettagliate dell'anatomia di un paziente utilizzando i protoni anziché i raggi X, e questo renderà la terapia protonica un'opzione più praticabile per milioni di malati di cancro.

La protonterapia è una nuova forma di radioterapia che sta rapidamente diventando sempre più importante come mezzo per trattare tumori difficili e fornire cure a bambini e giovani malati di cancro. Nel Regno Unito, due centri di protonterapia del NHS sono previsti per l'apertura entro i prossimi due anni, a Londra e Manchester.

Utilizzando i protoni per creare immagini TC dell'anatomia e del tumore di un paziente, scienziati e medici saranno ora in grado di indirizzare in modo più accurato il tumore stesso e garantire che si depositino molte meno radiazioni nel tessuto sano circostante.

Questo importante passo avanti è stato raggiunto dal consorzio internazionale PRaVDA, guidato dal Distinguished Professor of Image Engineering Nigel Allinson MBE presso l'Università di Lincoln, UK. Il suo team ha lavorato nella struttura di protonterapia presso iThemba LABS, Sud Africa, utilizzando il South African National Cyclotron - un tipo di acceleratore di particelle - e sono i primi al mondo a produrre immagini CT Proton di qualità clinica.

"Per produrre queste immagini Proton CT, abbiamo costruito una piattaforma di imaging medico unica che utilizza le stesse particelle ad alta energia utilizzate per distruggere un tumore durante il trattamento con terapia protonica, " ha spiegato il professor Allinson. "Come i raggi X, i protoni possono penetrare nei tessuti per raggiungere i tumori profondi. Però, rispetto ai raggi X, i protoni causano meno danni ai tessuti sani davanti al tumore, e nessun danno ai tessuti sani che si trovano dietro, che riduce notevolmente gli effetti collaterali della radioterapia.

"Le immagini che abbiamo creato sono infatti di un'umile costoletta di agnello, ma evidenziano il fantastico potenziale dell'utilizzo delle immagini TC Proton per aiutare il trattamento del cancro in un futuro molto prossimo - come parte del processo di pianificazione, così come durante e dopo i trattamenti.

"È probabile che la protonterapia diventi il ​​metodo di radioterapia preferito per la maggior parte dei tumori infantili, poiché l'esposizione indesiderata alle radiazioni dei tessuti sani è molto ridotta, e così è quindi il rischio di secondi tumori più avanti nella vita. Avere la capacità di somministrare una dose elevata in una piccola regione è il principale vantaggio alla base della terapia protonica, tuttavia una pianificazione accurata è assolutamente essenziale per garantire che la dose non manchi il tumore target".

Il team ha confrontato la loro prima immagine TC con protoni con una TC a raggi X convenzionale. Sebbene la Proton CT sia attualmente leggermente più sfocata dell'immagine a raggi X, mostra esattamente come i protoni interagiscono con i tessuti, allo stesso modo dei protoni del trattamento.

Attualmente in terapia protonica, vi è un significativo grado di incertezza nella gamma e nella precisione dei protoni durante il trattamento. Se pianificato utilizzando immagini TC a raggi X, potrebbe esserci una discrepanza del 3-5% in termini di dove il raggio di protoni colpisce e rilascia la sua energia, distruggendo le cellule. Con le immagini TC protoniche, questa incertezza è ridotta a meno dell'1%.

PRaVDA ha registrato i livelli di incertezza più bassi di sempre nel potere di arresto relativo dei protoni quando è stato testato su una gamma di surrogati di tessuti. Il relativo potere di arresto dei protoni è il parametro chiave per poter pianificare accuratamente i trattamenti di radioterapia.

Inoltre, il team PRaVDA ha scoperto che ci sono un certo numero di parametri misurabili dei protoni mentre passano attraverso il paziente, che produrrà una serie di immagini TC complementari. Questa scoperta apre un campo di imaging medico totalmente nuovo, che verrà sfruttato nella prossima generazione dello strumento di imaging medico unico di PRaVDA.

Questa tecnologia rappresenta uno degli strumenti medici più complessi mai sviluppati, poiché l'imaging con i protoni è così impegnativo. Milioni di protoni costituiscono una singola immagine e ogni particella deve essere tracciata individualmente dal punto in cui entra nel paziente fino al punto in cui esce.