Il trial clinico FLASH di Pisa

Negli ultimi anni, la radioterapia ha vissuto una trasformazione profonda grazie ai progressi tecnologici che permettono di colpire i tumori con grande precisione, riducendo al minimo i danni ai tessuti sani. In questo contesto è nata la radioterapia FLASH, una delle innovazioni più promettenti in oncologia moderna. Questa tecnica si basa sulla somministrazione di dosi terapeutiche ad altissima velocità (oltre 40 Gray al secondo), sfruttando il cosiddetto effetto FLASH, che consente di proteggere i tessuti sani senza ridurre l’efficacia contro il tumore.

Le prime ricerche, condotte soprattutto su modelli animali, hanno mostrato una riduzione significativa dei danni ai polmoni, alla pelle e al cervello rispetto ai trattamenti tradizionali. Tuttavia, i meccanismi biologici alla base dell’effetto FLASH non sono ancora del tutto chiari. Si pensa che abbiano un ruolo importante l’ossigenazione dei tessuti, lo stress ossidativo e la dinamica dei radicali liberi, ma servono ulteriori studi per capire come tutto ciò si traduca in una minore tossicità.

Dal punto di vista tecnico, applicare la radioterapia FLASH in clinica è una sfida enorme: servono macchine in grado di erogare dosi altissime in pochi millisecondi, mantenendo al contempo un controllo dosimetrico molto preciso. Inoltre, mancano ancora software di pianificazione (TPS) dedicati a questo tipo di trattamenti, poiché quelli commerciali sono pensati per le dose-rate convenzionali e non riescono a gestire correttamente le caratteristiche fisiche e biologiche dei fasci UHDR.

A livello internazionale, molti centri di ricerca stanno lavorando per definire protocolli standard e sviluppare nuovi strumenti di simulazione e dosimetria per la radioterapia FLASH. Anche in Italia la ricerca in questo campo sta crescendo rapidamente, grazie alla collaborazione tra istituti di ricerca, centri clinici e industrie.

Un ruolo di primo piano lo ha il Centro Pisano di Radioterapia FLASH (CPFR), tra i più attivi nel Paese. Grazie all’acceleratore ElectronFlash sviluppato da SIT-Sordina, è oggi possibile erogare fasci di elettroni a bassa energia (meno di 10 MeV) in modalità UHDR, permettendo le prime sperimentazioni cliniche su pazienti con tumori cutanei.

All’interno di questo contesto nasce la proposta di sviluppare un sistema di pianificazione basato su simulazioni Monte Carlo (MC) dedicato alla radioterapia elettronica FLASH (FLASH-eRT). Utilizzando il codice FLUKA, ampiamente validato in fisica medica, sarà possibile modellare con grande precisione la distribuzione della dose, tenendo conto delle interazioni multiple e delle caratteristiche energetiche dei fasci di elettroni.

Questo nuovo TPS non solo renderà i trattamenti più personalizzati, ma permetterà anche di integrare parametri biologici legati all’effetto FLASH, confrontando piani di trattamento basati su criteri fisici con altri che tengano conto della risposta biologica dei tessuti.

Dal punto di vista clinico, il progetto pisano rappresenta un modello pionieristico a livello nazionale, con l’obiettivo di trattare circa 100 pazienti con tumori cutanei, raccogliendo dati preziosi sulla fattibilità, l’efficacia e la sicurezza del metodo. L’integrazione tra sviluppo tecnologico, sperimentazione clinica e simulazione computazionale permetterà di esplorare nuove frontiere della radioterapia.

Nel lungo periodo, l’evoluzione di sistemi di pianificazione come questo potrà contribuire alla standardizzazione dei protocolli FLASH e favorire l’estensione di questa tecnica ad altri tipi di tumore e di fasci, come protoni e fotoni UHDR. La collaborazione tra centri di ricerca europei e internazionali sarà fondamentale per trasformare la radioterapia FLASH da una promettente innovazione sperimentale a una nuova realtà clinica consolidata nella lotta contro il cancro.

Il contributo di ARPG

Riguarda la validazione clinica e all’applicazione della radioterapia elettronica FLASH (FLASH-eRT). In particolare, il lavoro si concentra sullo sviluppo di un sistema di pianificazione dei trattamenti (TPS) basato su simulazioni Monte Carlo, integrando innovazione tecnologica, verifica sperimentale e applicazione clinica all’interno del Centro Pisano di Radioterapia FLASH (CPFR).

Il progetto prevede vari obiettivi principali, tutti strettamente collegati e orientati a migliorare la precisione, l’affidabilità e la comprensione dei trattamenti a dose ultrarapida (UHDR).

1. Sviluppo del sistema di pianificazione (TPS)

Un primo obiettivo è la creazione di un sistema di pianificazione Monte Carlo pensato appositamente per i fasci di elettroni a bassa energia in modalità FLASH.

Il software utilizzerà il motore di simulazione FLUKA, riconosciuto per la sua accuratezza nel descrivere il trasporto delle particelle e la distribuzione della dose anche in geometrie complesse.

A differenza dei sistemi commerciali tradizionali, questo TPS includerà una modellazione temporale e spaziale della dose con risoluzione sub-millisecondo, indispensabile per rappresentare correttamente le dinamiche di dose-rate tipiche dell’effetto FLASH.

Il sistema sarà progettato per essere affidabile, semplice da validare e mantenere, con un’interfaccia chiara e output visivi dettagliati: mappe di dose, istogrammi dose-volume (DVH) e altri indicatori come omogeneità della dose, indice di conformità e protezione degli organi a rischio.

L’obiettivo è rendere il TPS intuitivo e clinicamente utilizzabile, così che i medici possano valutare rapidamente la qualità dei piani di trattamento e scegliere quello ottimale.

2. Validazione dosimetrica del TPS

Un altro obiettivo riguarda la validazione sperimentale del sistema in condizioni di dose ultrarapida (UHDR), utilizzando l’acceleratore ElectronFlash.

Saranno impiegati film radiochromici e rivelatori a diamante per confrontare le dosi simulate con quelle misurate, verificando la precisione, riproducibilità e robustezza del motore Monte Carlo.

L’obiettivo è assicurarsi che il sistema rispetti gli standard clinici di accuratezza, così da poter essere usato con sicurezza nella pianificazione dei trattamenti.

3. Test clinici sul campo

Un altro obiettivo prevede la valutazione del sistema durante i trattamenti reali dei pazienti coinvolti nello studio clinico del CPFR.

Questa fase servirà a verificare la stabilità e l’affidabilità operativa del TPS in un contesto clinico, confrontando i dati pianificati con quelli effettivamente erogati.

Le eventuali discrepanze serviranno per ottimizzare gli algoritmi e migliorare ulteriormente precisione e adattabilità del sistema.

Questa fase è prevista per il 2026, ma potrebbe subire ritardi nel caso in cui l’autorizzazione allo studio clinico non venga rilasciata entro l’inizio dell’anno.