La stampa 3D viene sfruttata oggi anche nella lotta contro il cancro. Succede a Trento, presso il Centro di Protonterapia di APSS (Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari) dove sono in fase di valutazione e validazione alcuni dispositivi sviluppati e stampati in 3D presso ProM Facility. Le tecnologie e i materiali in dotazione al laboratorio di prototipazione rapida e stampa 3D di Polo Meccatronica a Rovereto, l’incubatore high-tech di Trentino Sviluppo, hanno permesso la creazione dei prototipi di alcuni particolari strumenti per facilitare il lavoro quotidiano dei medici, dei fisici e dei tecnici ospedalieri che ogni giorno curano decine di pazienti.

La protonterapia in Trentino

La protonterapia è una forma particolare di radioterapia che, sfruttando le caratteristiche fisiche dei fasci di protoni, consente di conformare la dose al bersaglio, risparmiando al comtempo effetti collaterali acuti e cronici ai pazienti. È particolarmente indicata per il trattamento di tumori del sistema nervoso centrale, del distretto testa-collo, della colonna vertebrale, per patologie radioresistenti dove è necessaria una dose molto elevata, per i tumori solidi pediatrici, linfomi e patologie polmonari. Nel Centro di Protonterapia dell’Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari di Trento, che ha iniziato la propria attività clinica nell’ottobre del 2014, vengono curati ogni anno circa 300 pazienti. Il 75% di loro proviene da fuori provincia (anche da Paesi Ue ed extra-Ue), mentre il 25% è costituito da bambini.

L'intervista a Marco Cianchetti, Direttore F.F. Centro di Protonterapia - APSS Trento

Il progetto

Il progetto nasce da un bando della Fondazione VRT – Valorizzazione della Ricerca Trentina, vinto dall’Università di Trento e che ha coinvolto in qualità di partner Trentino Sviluppo attraverso ProM Facility, e l’Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari tramite il Centro di Protonterapia. L’idea di base era quella di capire se e come le tecnologie presenti nel laboratorio di prototipazione meccatronica potessero venire utili alle applicazioni mediche del centro trentino per la cura del cancro. In un settore di nicchia come quello della protonterapia, che vede solo due centri specializzati in tutta Italia (oltre a quello trentino ne è presente soltanto un altro a Pavia), trovare dispositivi alternativi a quelli presenti sul mercato, da customizzare in base alle proprie esigenze, è quasi impossibile. In quest’ottica, la presenza in Trentino di un laboratorio all’avanguardia, con tecnologie e competenze di altissimo livello che lo rendono un unicum non solo in Italia, ma a livello internazionale, ha rappresentato quindi un’occasione imperdibile per tutti gli attori in campo. La rete trentina della ricerca e dell’innovazione si è messa in moto, portando alla creazione di alcuni dispositivi che non solo aiutano nel proprio lavoro gli operatori del centro e alcuni ricercatori del TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications), ma che permetteranno soprattutto di fare un passo avanti in termini di innovazione all’intero settore della protonterapia. 

Scopri i prototipi sviluppati da ProM Facility

Fantoccio per il QA giornaliero

Si tratta del prototipo di fantoccio che potrebbe essere impiegato nelle procedure di Quality Assurance (QA) giornaliere del macchinario per il trattamento protonterapico. Uno strumento di questo tipo il Centro di Protonterapia di Trento lo aveva già ed era costituito da più volumi di PMMA (Polimetilmetacrilato) incollati l’uno all’altro. L’idea era quella di riprodurlo in un altro materiale e con una consistenza più compatta (possibilmente monopezzo) e omogenea. Per svilupparlo i tecnici di Prom Facility hanno scelto il PA12 e hanno utilizzato una stampante HP Multijet 4200 che permette di creare oggetti anche di grandi dimensioni e senza la necessità di supporti.

Mire per il posizionamento del lettino

Le mire servono per fornire dei punti di riferimento sul lettino e determinarne lo spostamento quando si muove dalla posizione di trattamento a quella di imaging TAC, nell’ambito di una campagna di rilievo topografico. La collaborazione con il laboratorio di Polo Meccatronica ha dato la possibilità di definire una geometria delle mire specifica e customizzata per l’uso richiesto. Per realizzare i dispositivi sono stati utilizzati: taglierina laser a CO2 per materiali plastici, stampante HP Multijet 4200 e stampante 3D SLM (Selective Laser Melting).

Modulatori di range

Il compito dei modulatori di range è quello di fare in modo che i protoni raggiungano tutti la stessa profondità in un’area circoscritta, così da colpire in modo uniforme il bersaglio, minimizzando l’esposizione delle zone limitrofe. Necessitano di un livello di risoluzione molto elevato che, in questo caso specifico, si attesta attorno al micron. Una precisione che ProM Facility, grazie ai macchinari di cui dispone, è in grado di fornire. Per i modulatori sono state sfruttate due tecnologie: la stampa stereolitografica (SLA) e la tomografia.

Sistema meccatronico per l’allineamento automatico

L’ultimo dispositivo, che è ancora in fase di realizzazione, è un sistema meccatronico di allineamento automatico di un rilevatore planare usato per la dosimetria di fasci di protoni. Viene posizionato al posto del lettino di trattamento e fa ruotare il rilevatore in modo solidale con la direzione di erogazione del fascio di protoni, assicurando che rimangano sempre perpendicolari l’uno all’altro. I tecnici del laboratorio di prototipazione hanno seguito il progetto nella sua interezza, dallo sviluppo dell’elettronica, del software e dell’hardware, fino alla stampa finale del dispositivo in PA12 con la stampante HP Multijet.