SISTEMA PER RADIOCHIRURGIA CYBERKNIFE

Premessa

Il Cyberknife è una tecnologia innovativa per Radiochirurgia, con lo scopo di offrire ai pazienti affetti da lesioni tumorali e non un più ampio spettro di intervento per la cura della malattia, in affiancamento alle già consolidate pratiche chirurgiche e radioterapiche offerte dalle Aziende Ospedaliere e più in generale dalla Medicina. Tale nuova tecnica di trattamento, chiamata Cyberknife, offre la possibilità di inviare dosi elevate di radiazioni a bersagli localizzati in qualsiasi parte del corpo. In tal modo si possono distruggere lesioni tumorali solide oppure trattare disordini funzionali come l’ epilessia, il morbo di Parkinson, il dolore cronico farmacorefrattario ( ad esempio la nevralgia del trigemino) e molti altri disturbi. Il sistema è del tutto non invasivo con una durata media per trattamento pari a circa 1 ora. Il trattamento può essere effettuato in day-hospital o addirittura senza ospedalizzazione su base puramente ambulatoriale. La radiochirurgia Cyberknife costituisce una delle più complesse ed efficaci tecnologie oggi disponibili in ambito medico e si sta diffondendo in tutto mondo con velocità impressionante. Circa 200 apparecchi sono stati ad oggi acquistati ( circa 100 solo negli USA), un dato impressionante considerando che l’ apparecchio è stato messo in commercio solo 5 anni fa. Il Cyberknife è stato inventato e sviluppato dal Prof John Adler, neurochirurgo presso la Stanford University, utilizzando una serie di innovazioni tecnologiche prontamente disponibili presso tale centro collocato nel cuore della Silicon Valley. Alcune tra le applicazioni cliniche più interessanti del Cyberknife ( per esempio la possibilità di trattare indicazioni funzionali come la nevralgia del trigemino, l’ epilessia, etc..) sono state sviluppate a Stanford da un italiano allievo del Prof Adler, il Dr Pantaleo Romanelli( vedi referenze in calce). Ad oggi, l’ Università di Stanford ha trattato più di 3000 pazienti affetti da patologie tumorali o funzionali in qualsiasi distretto dell’ organismo e rimane il principale centro di riferimento mondiale per la radiochirurgia Cyberknife. L’ Università di Stanford è aperta ad una piena collaborazione ai fini di sviluppare protocolli di ricerca in questo settore.

La Radiochirurgia e il Sistema CyberKnife TM

La Radiochirurgia utilizza alte dosi di radiazioni per colpire la lesione in maniera precisa, con l’obiettivo di sortire lo stesso effetto della open surgery, da qui il termine “radio-chirurgia”. Un trattamento di radiochirurgia può avvenire in singola seduta o in regime di ipofrazionamento, ossia in 2-5 frazioni. Essa si distingue dalla radioterapia, che utilizza invece dosi molto più basse erogate in numerose sedute, tipicamente 30, essendo una tecnica molto meno precisa. Oltre a colpire le cellule tumorali è infatti necessario salvaguardare gli organi critici e i tessuti sani circostanti e questo lo si ottiene solo con un’elevata accuratezza di irradiazione o somministrando dosi non letali per gli organi e i tessuti sani.

L’accuratezza necessaria per l’utilizzo di elevate dosi di radiazione è stata storicamente raggiunta per il trattamento di lesioni intracraniche grazie all’utilizzo di un sistema di immobilizzazione rigido, il casco stereotassico. Questo, fissato con delle viti alla testa del paziente mediante anestesia locale, permette di fissare la posizione della testa durante il trattamento e fornisce un sistema di riferimento per individuare le coordinate della lesione in fase di treatment planning e di trattamento. Tuttavia questo approccio, tipico della Gamma Knife e degli acceleratori lineari convenzionali, non consente di frazionare il trattamento (se non in casi particolarmente complessi e con perdita di accuratezza), né di trattare lesioni extracraniche con la stessa accuratezza richiesta per definizione di radiochirurgia. Con l’evolversi della tecnologia, la radiochirurgia è oggi praticabile senza la necessità di utilizzare un sistema di fissazione rigido come il casco stereotassico, ma avvalendosi di un sistema di riferimento ancora più affidabile perché fisso per natura rispetto alla lesione: la teca cranica stessa.

Il Sistema Robotico per Radiochirurgia CyberKnife TM rappresenta tale evoluzione tecnologica. Si tratta di un acceleratore lineare compatto montato su un braccio robotico con sei gradi di libertà guidato da computer.

Il cyberknife

Grazie a un sistema di guida mediante immagini radiografiche, il Sistema CyberKnifeTM individua e segue la posizione della lesione da trattare durante l’intero trattamento. Questo garantisce l’accuratezza sub-millimetrica necessaria, poiché gli eventuali spostamenti del paziente sono compensati da una correzione della direzione del fascio da parte del robot. L’accuratezza clinica totale del CyberKnife da specifiche è inferiore a 0.95mm per lesioni fisse. Essa comprende tutti i possibili errori derivanti dalla scansione TAC su cui si prepara il piano di trattamento, gli errori dovuti all’accuratezza del sistema di imaging nella individuazione della posizione del target, l’errore meccanico di riposizionamento e puntamento del robot. Prove pubblicate eseguite su fantoccio mostrano come l’accuratezza sia generalmente migliore rispetto a tale specifica (Yu C, Main W, Taylor D, Kuduvalli G, Wang M, Apuzzo M, Adler J. An Anthropomorphic Phantom Study of the Accuracy of CyberKnife Spinal Radiosurgery. Neurosurgery 55(5):1138-1149, November 2004). I dati dimostrano che la precisione raggiunta grazie al sistema di imaging è del tutto paragonabile a quella ottenuta con l’utilizzo del casco stereotassico.

Enormi sono i vantaggi che comporta l’eliminazione del casco:

maggior comfort per il paziente e snellimento dei tempi della procedura clinica,

possibilità di frazionare il trattamento,

possibilità di estendere a tutto il corpo questo tipo di trattamento.

Mentre con un sistema come la Gamma Knife è possibile effettuare trattamenti esclusivamente intracranici e relativi alle prime vertebre cervicali in singola seduta, con il CyberKnife la radiochirurgia è applicabile non solo al distretto cranico, ma lungo tutta la colonna vertebrale, al massiccio facciale, ai polmoni, al fegato, al pancreas, alla prostata. E’ inoltre possibile frazionare il trattamento; ciò è fondamentale in molti casi in cui la lesione è adiacente a strutture critiche come ad esempio il midollo spinale o quando il paziente ha già subito irradiazione e i tessuti sani non possono ricevere ulteriore dose in quantità dannosa.

Tutto questo rappresenta una assoluta innovazione nel campo della radiochirurgia e il CyberKnife si differenzia da qualsiasi altra apparecchiatura presente oggi sul mercato.

Le applicazioni cliniche, sviluppatesi inizialmente nell’ambito neurochirurgico, sono oggi in costante crescita per quanto riguarda tutti gli altri distretti corporei. Ad oggi nel mondo, il 50% dei trattamenti riguarda siti extracranici, visto anche il continuo sviluppo di questa tecnologia per rendere sempre più affidabili e precisi i trattamenti di lesioni che si muovono con il respiro e comunque localizzate al di fuori della teca cranica. Il CyberKnife, grazie al modulo SynchronyTM , è l’unico sistema al mondo che permette trattamenti con un’accuratezza di 1.5mm su lesioni che si muovono con il respiro.

I dati dimostrano come il peso delle applicazioni extracraniche sia importante, in affiancamento all’ambito prettamente neurochirurgico, per la realizzazione di un reparto di radiochirurgia che fornisca un ampio spettro di possibilità per ciascun tipo di paziente. Sono qui sotto riportati i grafici che mostrano il trend dei pazienti trattati con CyberKnife nel mondo per i diversi distretti corporei:

Trend dei pazienti trattati con radiochirurgia mediante Sistema CyberKnife per i diversi distretti corporei: polmoni

Trend dei pazienti trattati con radiochirurgia mediante Sistema CyberKnife per i diversi distretti corporei: cervello.ss

Trend dei pazienti trattati con radiochirurgia mediante Sistema CyberKnife per i diversi distretti corporei: prostata

Trend dei pazienti trattati con radiochirurgia mediante Sistema CyberKnife per i diversi distretti corporei: pancreas

Trend dei pazienti trattati con radiochirurgia mediante Sistema CyberKnife per i diversi distretti corporei: fegato

Si ritiene un limite pensare oggi alla radiochirurgia come a una tecnica adatta solo all’ambito cerebrale o applicabile solo a questo. I dati epidemiologici relativi ai tumori in Italia – analogamente a quanto avviene nel mondo – mostrano che l’incidenza è maggiore per lesioni polmonari, della prostata, della mammella. L’Associazione Italiana Registri Tumori, AIRTUM (www.registri-tumori.it) dichiara 253.000 casi di tumore incidenti stimati in Italia nel 2006 (età 0-84 anni). I dati ricavati tramite i Registri tra il 1998 e il 2002 indicano i primi cinque tumori in termini di frequenza, per età, riportati in tabella:

Una chiara idea dello sviluppo dei tumori nelle diverse sedi corporee è delineabile dai dati sottostanti. Statisticamente, un uomo su 15 e una donna su 71 sviluppano cancro ai polmoni, un uomo su 16 sviluppa cancro alla prostata, un uomo su 139 e una donna su 188 sviluppano cancro al sistema nervoso centrale.

Table 03: sviluppo dei tumori nelle diverse sedi corporee

I dati epidemiologici fanno quindi prediligere un’apparecchiatura che permetta di trattare il maggior numero possibile di patologie e soprattutto che permetta di affrontare l’ampia casistica extracranica con la stessa pratica di quella intracranica.

Un altro aspetto da non sottovalutare è quello organizzativo. La radiochirurgia elimina i lunghi tempi di ospedalizzazione tipici della chirurgia, tuttavia la preparazione del paziente, l’elaborazione del piano di cura e il trattamento stesso richiedono una buona organizzazione e una ottimizzazione del tempo per ciascun operatore. La flessibilità nella programmazione clinica diventa un punto fondamentale. La necessità di fissare un casco stereotassico alla testa del paziente si traduce in quella di preparare il paziente, effettuare l’imaging, realizzare il piano di trattamento e trattare il paziente tutto in una singola giornata e a step successivi e serrati. Il CyberKnife offre invece la possibilità di programmare ciascuno di questi punti in momenti o giorni diversi, a seconda del caso.

Per quanto riguarda il numero di trattamenti che si possono effettuare giornalmente con il Sistema CyberKnife, questi possono essere da 2 a 3 pazienti (con un massimo di 4).

 Lista pubblicazioni.

Romanelli P, Chang S, Koong A, Adler J: Extracranial radiosurgery using the Cyberknife, Techniques in Neurosurgery, Settembre 2003

Romanelli P, Heit G, Chang S, Pham C, Martin D, Adler J: Frameless radiosurgery for trigeminal neuralgia, Stereotactic and Functional Neurosurgery, Gennaio 2004

Romanelli P, Esposito V,Adler J: Neuroablative procedures for chronic pain ,

Neurosurgery Clinics of North America, Luglio 2004

Lim M, Villavicencio,A, Burneikiene S, Chang S, Romanelli P ed altri: CyberKnife Radiosurgery for Idiopathic Trigeminal Neuralgia, Neurosurgery Focus, Maggio 2005

Lim,M, Cotrutz C, Romanelli P, Schaal D, Gibbs I, Chang S, Adler J: Stereotactic Radiosurgery Using CT Cisternography and Non-Isocentric Planning for the Treatment of Trigeminal Neuralgia, Minimally Invasive Neurosurgery, Giugno2005

Romanelli P, Schweikard A, Schlaefer A, Adler J : Computer aided robotic radiosurgery. Computer Aided Surgery, Giugno 2006.

Romanelli P, Anschel D: Radiosurgery for epilepsy. Lancet Neurology, Giugno 2006.

Stancanello J, Romanelli P, Modugno N, Cantore GP: Atlas based identification of targets for functional radiosurgery, Medical Physics, Luglio 2006.

Romanelli P, Schaal D, Adler J: Image-guided radioablation for intracranial and extracranial lesions. Technology in Cancer Research, Agosto 2006

Romanelli P, Adler J, Cantore G: Radiosurgery for spinal lesions, Nature Clinical Practice Oncology , in stampa

Villavicentio A,Lim M, Burneikine S,Romanelli P,et al: Cyberknife radiosurgery for trigeminal neuralgia, Neurosurgery, in stampa.