Pianificazione e trattamento radioterapico della neoplasia polmonare con tecnica 4D

La radioterapia è una delle tre principali modalità utilizzate nei trattamenti di cura del cancro, insieme alla chemioterapia e alla chirurgia. Essa consiste nell'impiego di radiazioni ionizzanti a scopo curativo, con l'obiettivo di realizzare una terapia localizzata e indolore per distruggere una neoplasia provocando la morte delle cellule tumorali, senza indurre gravi e irreversibili alterazioni ai tessuti sani circostanti.

La radioterapia può avere differenti obiettivi: può essere effettuata a scopo radicale, per distruggere completamente la malattia, con intento preoperatorio, per ridurre al minimo le dimensioni del tumore prima di un intervento chirurgico, a scopo adiuvante, per ridurre la possibilità che la neoplasia si ripresenti in forma recidiva dopo un intervento, o con scopo palliativo, per limitare il dolore. Spesso è effettuata in concomitanza a una chemioterapia.
A seconda dell'obiettivo del trattamento si prescrivono dosi differenti di radiazione, e quindi si incorre in diversi gradi di tossicità.
La probabilità di controllo del tumore (TCP= TumourControlProbability) è maggiore
quanto più elevata è la dose al bersaglio, mentre la probabilità di effetti collaterali indesiderati è tanto più bassa quanto più è ridotta la dose agli organi a rischio. E' necessario quindi trovare un giusto compromesso fra la probabilità di controllo del tumore e il rischio di danneggiare i tessuti sani
(NTCP= NormalTissueComplicationProbability). Le curve riportate nella figura mostrano la probabilità di controllo della malattia e di complicazioni ai tessuti sani. Entrambe hanno delle soglie e sono di natura sigmoidale.
Lo sviluppo della radioterapia ha l'obiettivo di distanziare il più possibile le due curve, in quanto il controllo del tumore è inutile se non si è in grado di preservare i tessuti sani adiacenti durante l'irradiazione.
Le modalità con cui vengono effettuati i trattamenti variano a seconda della sede, delle dimensioni e dello stadio del bersaglio, delle condizioni del paziente e degli obiettivi della terapia. In generale, si può effettuare radioterapia esterna, irradiando con fasci provenienti da acceleratori, o brachiterapia, trattamento che si effettua inserendo una sorgente radioattiva sigillata all'interno del corpo, nelle vicinanze del bersaglio da irradiare.
In questa sede si descriverà la radioterapia a fascio esterno, eseguita con radiazioni ionizzanti. L'effetto indotto da tale radiazione nella materia è la ionizzazione, ovvero il processo con cui un atomo neutro acquista una carica positiva (nel caso in cui venga liberato un elettrone) o negativa (nel caso in cui venga acquistato un elettrone). Le radiazioni ionizzanti sono suddivise in due categorie principali, entrambe utilizzate in radioterapia:

. Le particelle direttamente ionizzanti, quali elettroni, protoni, particelle . e ioni pesanti, che hanno sufficiente energia cinetica per liberare elettroni attraverso collisioni quando penetrano nel materiale; l'energia iniziale della particella viene persa in un gran numero di interazioni casuali con gli elettroni del mezzo, ionizzando o semplicemente eccitando.

. Le particelle indirettamente ionizzanti, ovvero i fotoni X o . e i neutroni, che liberano particelle secondarie cariche responsabili della ionizzazione della materia.

La quasi totalità dei trattamenti radioterapici viene eseguita con fotoni X o con elettroni. I fotoni X interagiscono con la materia in tre modi differenti:

. effetto fotoelettrico: il fotone X incidente interagisce con un elettrone atomico legato e viene assorbito dall'atomo. L'elettrone colpito viene poi espulso;

. produzione di coppie: il fotone X incidente interagisce con il campo elettrico di un nucleo e scompare trasformandosi in una coppia elettrone-positrone. L'energia del fotone incidente deve essere maggiore di 1,02 MeV ;

. effetto Compton: è l'effetto più importante che si verifica ai livelli energetici usati in diagnostica e in radioterapia. Il fotone X incidente espelle l'elettrone con il quale ha interagito ed al quale ha ceduto parte della sua energia, e viene deflesso.

L'elettrone espulso a sua volta interagisce con la materia:

-producendo altre ionizzazioni attraverso il meccanismo della collisione;

-producendo radiazione X con il meccanismo della radiazione di frenamento.