Elaborazione di Piani di Trattamento e simulazione di Linee di Trasporto per fasci di protoni nel Progetto IDRA Pediatrico

Proton therapy is an emerging treatment modality for pediatric cancer because, compared to photon therapy, it offers conformal dose distribution for a variety of treatment sites, allowing for much lower normal tissue toxicity and reducing late effect, specially radiation-induced second cancers. In the European context of the battle against cancer, the Pediatric IDRA Project aims at building a proton-based treatment facility in Biella (Italy) able to provide highly specialized cancer care and to treat eye cancers and central nervous system tumors with proton beams, specially in the pediatric patients and, in minor quantity, also in the adults patients. In order to evaluate the capability of the Pediatric IDRA facility, the first purpose of this thesis is to simulate treatment plans for several pediatric (18) and adult (21) cases using a commercial Proton Treatment Planning System. Different malignant pathologies were included in the study, concentrating on the IDRA neoplastic diseases. The main purpose of the treatment planning study is not only to find the best treatment solution in terms of number of proton beams and dose distribution, but also to obtain useful information regarding the beam energies and the delivery system features as an input to the preliminary design of the Pediatric IDRA facility. The second part of this thesis concerns the whole transport line system design in order to bring the therapeutic proton beams from the accelerator system on the various treatment rooms.

La terapia con protoni offre numerosi vantaggi al trattamento di tumori pediatrici rispetto alla convenzionale terapia con fotoni per quanto riguarda la distribuzione di dose e il rischio di tumori secondari indotti. Il progetto IDRA Pediatrico si propone di costruire a Biella (Italia) un centro di protonterapia avanzato per la cura di tumori solidi soprattutto in pazienti pediatrici ed, in minor misura, anche negli adulti. Al fine di valutare le potenzialità dell'IDRA pediatrico, sono stati elaborati svariati piani di trattamento per pazienti pediatrici e adulti utilizzando fasci di protoni. L'obiettivo di questo studio non è soltanto quello di trovare la soluzione migliore di trattamento in termini di numero di fasci di protoni e distribuzione della dose, ma anche di ottenere informazioni utili riguardanti le energie di trattamento e le caratteristiche dei sistemi di distribuzione della dose. La seconda parte della tesi riguarda la progettazione dei sistemi di trasporto di particelle al fine di condurre i vari fasci terapeutici dal sistema di accelerazione alle sale di trattamento.