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Projets de recherche et de formation

Depuis sa création, le CNAO s'est engagé à participer à des projets de recherche et de formation nationaux et internationaux.

En 2002 a été créée la plate-forme ENLIGHT (European Network for Light Ion Hadron Therapy), un réseau de plus de 300 membres de 20 pays européens. Le but de la création de ce réseau est de rassembler des professionnels qui, bien que de spécialisations différentes (cliniciens, physiciens, biologistes, ingénieurs), sont unis par des expériences et des intérêts dans les thérapies impliquant l'utilisation de particules.

Parmi les projets de la plateforme ENLIGHT, 2 sont ceux auxquels CNAO a participé:

PARTNER (Particle Training Network for European Radiotherapy)
ULICE (Union of Light Ion Centres en Europe)

À ceux-ci s'ajoutent les projets

Horizon 2020 : MEDICIS PROMED (s’est achevée en 2019 avec l’achèvement de la recherche du jeune chercheur ESR qui a développé un tool GPU pour recalculer la dose physique et biologique, dont les résultats originaux sont contenus dans la thèse de doctorat discutée en janvier 2020)
OMA (Optimization of Medical Accelerators s’est achevée le 31 janvier 2020 par la discussion de la thèse de doctorat en ingénierie du jeune chercheur qui a mené avec succès son activité de recherche en CNAO dans le groupe des Systèmes de Contrôle)

Dans les deux projets, le CNAO joue un rôle actif de promoteur.
Enfin, le CNAO est le promoteur de deux projets de développement opérationnel régional: OTERO et INSPIRIT.

OTERO a pris fin en juin 2019, avec la réalisation complète et satisfaisante du séquenceur, un dispositif capable de réduire les temps de distribution du faisceau adrothérapie et de la dose physique, qui a une interchangeabilité facile avec l’installation existante, et permet de développer ultérieurement l’accélérateur en fournissant les mécanismes d’optimisation requis. La collaboration avec l’INFN au sein de OTERO a permis de contribuer à l’instrumentation à disposition de la ligne de recherche expérimentale au CNAO avec un dispositif (Dose Profiler) apte à mesurer le profil de dose délivré dans un volume à irradier. Le Dose Profiler peut encore être optimisé du point de vue de l’ingénierie en vue d’un éventuel transfert de technologie.

INSPIRIT est un projet coordonné de CNAO, présenté à Mars 2019 dans le domaine du Call "HUB Recherche et Innovation" à l’intérieur du Programme Opérationnel Régional de Regione Lombardia 2014-2020, et admis au financement par décret du 6 octobre 2019.

Le projet INSPIRIT prévoit la mise en œuvre de la facilité d’irradiation de CNAO, en la dotant d’une source innovante capable de produire de nouvelles espèces ioniques, comme l’oxygène, l’hélium et le lithium, qui seront accélérés par le synchrotron, destinés à la salle expérimentale et mis à disposition à la fois pour des activités de recherche et cliniques.

Le projet implique un Organisme de Recherche, INFN, avec les Sections de Pavia et Catania, et la PME HiFuture, et vise à long terme à doter le territoire lombard d’une structure de recherche adéquate.
Cela constituera une opportunité européenne unique pour la recherche expérimentale et industrielle en physique nucléaire, en physique atomique, en plasma et en antimatière, en radiohardness pour la microélectronique, l’aérospatiale et la spectrométrie, la biologie et les sciences biomédicales.

Dans le même temps, dans le cadre du financement obtenu, l’infrastructure consacrée à la recherche (les facilités de laboratoire et de préparation) sera mise en place afin de l’adapter à l’utilisation d’un plus grand nombre d’utilisateurs. INSPIRIT élargira donc le potentiel du CNAO dans le domaine de la recherche, avec pour objectif à plus long terme d’introduire dans la pratique clinique de nouvelles espèces ioniques pour le traitement du cancer.

La disponibilité de ces faisceaux permet la personnalisation de la thérapie: un plan de traitement qui maximise l’efficacité thérapeutique en fonction des caractéristiques de la tumeur et du patient lui-même. L’utilisation simultanée de la machine soit pour les traitements de la adrothérapie, soit pour des activités de recherche clinique et industrielle représentera un considérable pas en avant pour le complexe d’accélérateurs de CNAO, qui constitue l’état de la technique dans son secteur et se présente comme un exemple significatif d’innovation de service.

PROJET PARTNER

Le projet, qui a débuté en 2008 pour une durée de 4 ans, a été créé dans le but de mener des recherches sur les thérapies ioniques et d'améliorer la formation des professionnels impliqués dans l'essor émergent de la thérapie hadronique.

L'objectif du projet était de former des chercheurs de divers pays afin d'améliorer l'efficacité de la thérapie ionique pour le traitement du cancer.
Le CNAO, en tant que membre du projet, a accueilli 2 radiothérapeutes d'Inde et de Singapour et un physicien de Colombie.

En particulier, les radiothérapeutes ont traité des aspects cliniques de l'hadronthérapie, de l'identification de nouvelles études cliniques et de l'identification de nouvelles indications potentielles de l'hadronthérapie sur la base de données épidémiologiques.

Le physicien a été impliqué dans la conception d'un gantry innovant à ions carbone en collaboration avec le groupe ULICE.

ULICE PROJECT

Lancé en 2009 pour une durée totale de 4 ans, le projet, coordonné par le CNAO, était composé de 20 centres primaires de recherche européens pour répondre au besoin d'un plus grand accès aux installations de recherche sur la thérapie par particules.

Le projet reposait sur trois piliers:

Activité de recherche commune centrée sur le développement de nouveaux outils et protocoles : conception d'un gantry, amélioration de l'administration des doses 4D, plan de soins adaptatifs, mécanismes de sélection des patients dans toute la Communauté européenne, développement d'une base de données de tumeurs spécifiques qui peuvent être mieux traités en utilisant des ions carbone.
Réseautage pour améliorer la collaboration entre les structures de recherche et les communautés qui ont l'intention de travailler avec les centres de recherche.
Accès transnational par le biais de programmes d'essais cliniques pour permettre aux chercheurs d'accéder aux structures et mener des essais.

L'objectif était d'ouvrir les centres d'hadronthérapie actifs en Europe à la communauté scientifique, en leur fournissant des ressources et des structures afin de diffuser une technique innovante pour le traitement des tumeurs.

En plus de la coordination générale, le CNAO était chargé de coordonner la recherche et le développement d'un gantry ionique innovant, de sensibiliser et d'informer les autorités locales et européennes sur l'hadronthérapie, de définir des procédures de normalisation des protocoles qui facilitent l'accès aux systèmes d'hadronthérapie et la comparaison des résultats de recherche.

Pour plus de détails sur les projets, voir http://enlight.web.cern.ch

Dans le cadre du programme européen Horizon 2020, axé sur la recherche et l'innovation, le CNAO est bénéficiaire de deux projets.

PROJET MEDICIS PROMED (coordinateur du projet : CERN de Genève)

Projet MEDICIS PROMED Le projet, démarré en 2015 et d'une durée de 4 ans, vise à former une nouvelle génération de 15 scientifiques entrepreneurs capables de répartir les différentes compétences entre les établissements privés et hospitaliers dans le but de commercialiser rapidement de nouveaux équipements et des médicaments radio pour le traitement des pathologies oncologiques.

L'objectif principal de ce projet est de fournir une large gamme de radio-isotopes, dont certains ne peuvent être produits qu'au CERN, destinés à des applications dans les hôpitaux et centres de recherche européens, ou pour effectuer des traitements d'hadronthérapie utilisant l'imagerie TEP avec des ions carbone. Les radio-isotopes sont déjà largement utilisés par la communauté médicale pour l'imagerie, le diagnostic et la radiothérapie. Cependant, beaucoup ne combinent pas les propriétés physiques et chimiques les plus appropriées et, dans certains cas, un type de rayonnement différent pourrait être plus approprié.

À partir de novembre 2015, un physicien coréen a été recruté au CNAO pour mener des recherches visant le traitement de l'hadronthérapie personnalisée par TEP 11C.

THE OMA PROJECT (coordinator of the project: University of Liverpool)

The project was launched in 2016 for a total duration of 4 years.

It is coordinated by the University of Liverpool and CNAO is one of its 14 beneficiaries. The project joins universities, research centers and ion beam treatment facilities with industry partners to train 15 young researchers for the development of advanced technologies and the use of innovative imaging techniques.

As part of this project, two research and training programmes have begun and the two students, included in the doctoral programme of the Bioengineering Department at the University of Pavia, are obtaining the first results of their research at CNAO, in particular for 4D tumour tracking and the development of a data exchange system in an ion accelerator for medical use.

PROJET OTERO

Projet promu par le CNAO en collaboration avec l'INFN d'une durée de 20 mois et activé en mars 2017.

OTERO a pour objectif la réalisation d'un prototype de séquenceur, qui sera réalisé, testé au banc, installé et vérifié sur la ligne de faisceau expérimentale et permettra de réduire le temps de prestation du faisceau d'hadronthérapie et la dose physique. Dans le même temps, la synchronisation de la transmission des informations réduira les temps d'arrêt entre un traitement et le suivant et garantira également la possibilité d'octroyer le faisceau dans la salle d'expérimentation (via la ligne de faisceau dédiée). La disponibilité d'une ligne de faisceau pour la recherche, mise en œuvre par le nouveau séquenceur, permettra aux chercheurs italiens et étrangers de pouvoir irradier des échantillons cellulaires, des tissus, des petits animaux, des cartes électroniques, de nouveaux types de détecteurs pour la physique des particules, pour l'hadronthérapie, pour la surveillance en ligne de la distribution des doses, pour les appareils de mesure pour l'imagerie hadronique.