Outcome analysis of predictors in locally advanced pancreatic cancer

Guidelines report a wide range of options in locally advanced pancreatic cancer (LAPC): definitive chemotherapy or chemoradiotherapy or the emerging stereotactic body radiotherapy (SBRT) (+/- chemotherapy). On behalf of the AIRO (Italian Association of Radiation Oncology and Clinical Oncology) Gastrointestinal Study Group, we collected retrospective clinical data on 419 LAPC from 15 Italian centers. The study protocol (PAULA-1: Pooled Analysis in Unresectable Locally Advanced pancreatic cancer) was approved by institutional review board of S. Orsola-Malpighi Hospital (201/2015/O/OssN). From this large database we performed tree different studies. The first was a retrospective study about 56 LAPC treated with SBRT at a median biologically equivalent dose of 48 Gy +/- chemotherapy. We demonstrated a statistically significant impact of biologically equivalent dose based on an α/β ratio of 10Gy ≥ 48Gy for local control (LC) (p: 0.045) and overall survival (p: 0.042) in LAPC. The second was a retrospective matched-cohort case-control study comparing SBRT (40 patients) and chemoradiation (40 patients) in LAPC in terms of different endpoints. Our findings suggested an equivalence in terms of most outcomes among the two treatments and an advantage of SBRT in terms of LC (p: 0.017). The third study was a retrospective comparison of definitive chemotherapy, chemoradiotherapy and SBRT (+/- chemotherapy) in terms of different outcomes in LAPC. A predictive model for LC in LAPC was also developed reaching an AUC of 68% (CI 58,7%-77,4%). SBRT treatment emerged as a positive predictive factor for improved LC. Findings deriving from our three studies suggest that SBRT is comparable to standard of care (definitive chemotherapy and chemoradiotherapy) in terms of outcomes. SBRT seems to be an emerging therapeutic option in LAPC significantly improving local control. Furthermore, we have shown the potential of a predictive model for LC. Randomized trials are needed to compare these different therapeutic options in LAPC.

Proton radiotherapy: a therapeutic opportunity for pediatric brain tumor patients

Proton radiation therapy is a form of external radiation that uses charged particles which have distinct physical advantages to deliver the majority of its dose in the target while minimizing the dose of radiation to normal tissues. In children who are particularly susceptible even at low and medium doses of radiation, the significant reduction of integral dose can potentially mitigate the incidence of side effects and improve quality of life. The aim of the first part of the thesis is to describe the physical and radiobiological properties of protons, the Proton Therapy Center of Trento (TCPT) active for clinical purpose since 2014, which use the most recent technique called active pencil beam scanning. The second part of the thesis describes the preliminary clinical results of 23 pediatric patients with central nervous system tumors as well as of two aggressive pediatric meningiomas treated with pencil beam scanning. All the patients were particularly well-suited candidates for proton therapy (PT) for possible benefits in terms of survival and incidence of acute and late side effects. We reported also a multicentric experience of 27 medulloblastoma patients (median age 6 years, M/F ratio 13/14) treated between 2015 and 2020 at TPTC coming from three Pediatric oncology centers: Bologna, Florence, and Ljubljana, with a focus on clinical results and toxicities related to radiotherapy (RT). Proton therapy was associated with mostly mild acute and late adverse effects and no cases of CNS necrosis or high grade of neuroradiological abnormailities. Comparable rates of survival and local control were obtained to those achievable with conventional RT. Finally, we performed a systematic review to specifically address the safety of PT for pediatric CNS patients, late side effects and clinical effectiveness after PT in this patient group.

The FOOT experiment: Trigger and Data Acquisition (TDAQ) development and data analysis

Hadrontherapy employs high-energy beams of charged particles (protons and heavier ions) to treat deep-seated tumours: these particles have a favourable depth-dose distribution in tissue characterized by a low dose in the entrance channel and a sharp maximum (Bragg peak) near the end of their path. In these treatments nuclear interactions have to be considered: beam particles can fragment in the human body releasing a non-zero dose beyond the Bragg peak while fragments of human body nuclei can modify the dose released in healthy tissues. These effects are still in question given the lack of interesting cross sections data. Also space radioprotection can profit by fragmentation cross section measurements: the interest in long-term manned space missions beyond Low Earth Orbit is growing in these years but it has to cope with major health risks due to space radiation. To this end, risk models are under study: however, huge gaps in fragmentation cross sections data are currently present preventing an accurate benchmark of deterministic and Monte Carlo codes. To fill these gaps in data, the FOOT (FragmentatiOn Of Target) experiment was proposed. It is composed by two independent and complementary setups, an Emulsion Cloud Chamber and an electronic setup composed by several subdetectors providing redundant measurements of kinematic properties of fragments produced in nuclear interactions between a beam and a target. FOOT aims to measure double differential cross sections both in angle and kinetic energy which is the most complete information to address existing questions. In this Ph.D. thesis, the development of the Trigger and Data Acquisition system for the FOOT electronic setup and a first analysis of 400 MeV/u 16O beam on Carbon target data acquired in July 2021 at GSI (Darmstadt, Germany) are presented. When possible, a comparison with other available measurements is also reported.

Magnetic Resonance Imaging-Derived biomarkers of Isocitrate-Dehydrogenase mutation in diffuse gliomas: a conventional MR and Diffusion Weighted Imaging study.

The introduction of molecular criteria into the classification of diffuse gliomas has added interesting practical implications to glioma management. This has created a new clinical need for correlating imaging characteristics with glioma genotypes, also known as radiogenomics or imaging genomics. Whilst many studies have primarily focused on the use of advanced magnetic resonance imaging (MRI) techniques for radiogenomics purposes, conventional MRI sequences still remain the reference point in the study and characterization of brain tumours. Moreover, a different approach may rely on diffusion-weighted imaging (DWI) usage, which is considered a “conventional” sequence in line with recently published directions on glioma imaging. In a non-invasive way, it can provide direct insight into the microscopic physical properties of tissues. Considering that Isocitrate-Dehydrogenase gene mutations may reflect alterations in metabolism, cellularity, and angiogenesis, which may manifest characteristic features on an MRI, the identification of specific MRI biomarkers could be of great interest in managing patients with brain gliomas. My study aimed to evaluate the presence of specific MRI-derived biomarkers of IDH molecular status through conventional MRI and DWI sequences.

Anatomical biomarkers of body composition in oncological population: application and development of artificial intelligences

In the Era of precision medicine and big medical data sharing, it is necessary to solve the work-flow of digital radiological big data in a productive and effective way. In particular, nowadays, it is possible to extract information “hidden” in digital images, in order to create diagnostic algorithms helping clinicians to set up more personalized therapies, which are in particular targets of modern oncological medicine. Digital images generated by the patient have a “texture” structure that is not visible but encrypted; it is “hidden” because it cannot be recognized by sight alone. Thanks to artificial intelligence, pre- and post-processing software and generation of mathematical calculation algorithms, we could perform a classification based on non-visible data contained in radiological images. Being able to calculate the volume of tissue body composition could lead to creating clasterized classes of patients inserted in standard morphological reference tables, based on human anatomy distinguished by gender and age, and maybe in future also by race. Furthermore, the branch of “morpho-radiology" is a useful modality to solve problems regarding personalized therapies, which is particularly needed in the oncological field. Actually oncological therapies are no longer based on generic drugs but on target personalized therapy. The lack of gender and age therapies table could be filled thanks to morpho-radiology data analysis application.

Hypofractionated stereotactic radiotherapy after hyperbaric oxygenation for recurrent high-grade glioma: a pilot study

Purpose The presence of hypoxic cells in high-grade glioma (HGG) is one of the main reasons of local failure after radiotherapy (RT). The use of hyperbaric oxygen therapy (HBO) could help to overcome the problem of hypoxia in poorly oxygenated regions of the tumor. We performed a pilot study to evaluate the efficacy of hypofractionated image-guided helical TomoTherapy (HT) after HBO in the treatment of recurrent HGG (rHGG). Methods We enrolled 15 patients (aged >18 years) with diagnosis of rHGG. A total dose of 15-25 Gy was administered in daily 5-Gy fractions for 3-5 consecutive days after daily HBO. Each fraction was delivered up to maximum of 60 minutes after HBO. Results Median follow-up from HBO-RT was 28.6 (range: 5.3-56.8). No patient was lost to follow-up. Median progression-free survival (mPFS) for all patients was 3.2 months (95% CI: 1.34- 6.4 ), while 3-month, 6-month and 12 month PFS was 60% (95%CI: 31.8.4-79.7), 40% (95%CI: 16.5- 62.8) and10.0 (0.8-33.5) , respectively. Median overall survival (mOS) of HBO-RT was 11.7 months (95% CI: 7.3-29.3), while 3-month, 6-month and 12 month OS was 100% , 93.3% (61.3-99.0) and 46.7 % (21.2-68.8). No acute or late neurologic toxicity >grade 2 (CTCAE version 4.3) was observed in 86.66% of patients. Two patients developed G3 Radionecrosis. Conclusion HSRT combined to HBO seems effective and safe in the treatment of rHGG. One of advantages of HBO-RT is the reduced overall treatment time (3-5 consecutive days).

Riscontri istologici in individui transgender AFAB in terapia con testosterone

CONTESTO: Il rischio oncologico dell’esposizione al testosterone (T) di organi genitali in transgender AFAB non è noto. SCOPO: valutazione istologica di utero, cervice, salpingi e ovaia asportati in corso di intervento chirurgico di affermazione di genere (GAS) in AFAB che assumevano testosterone. MATERIALI E METODI: valutazione dei dati istologici condotta retrospettivamente tramite la consultazione di 187 cartelle cliniche di soggetti transgender AFAB sottoposti a GAS presso la Ginecologia dell’IRCCS Sant’Orsola, Bologna. RISULTATI: 187 transgender AFAB sono stati sottoposti a isteroannessiectomia bilaterale. Nessun paziente sottoposto a ovariectomia, chemioterapia o radioterapia prima della chirurgia. La mediana della durata di assunzione di T era di 36 mesi (12 mesi-14 anni). 96/187 (51.4%) uteri presentavano endometrio ipoattivo/atrofico, mentre 1 caso di iperplasia senza atipie cellulari è stato identificato (0.5%), 8/187 (4.3%) endometrio polipoide e 4/187 (2.2%) secretivo. Il più comune riscontro istologico cervicale è stata la cervicite cronica (n=174, 93%) associata a metaplasia (n=131,76%). Le salpingi sono risultate indenni in 90/187 (48.1%) casi e con infiammazione cronica in 91/187 (48,7%) casi. La maggior parte delle ovaie analizzate mostravano follicoli in diversi stati di maturazione (n=117, 62.5%). In 20 analisi istologiche sono stati identificati corpi lutei/corpi lutei emorragici (10.7%). CONCLUSIONI: Nessuna lesione premaligna o maligna è stata riscontrata in questi 187 soggetti che assumevano testosterone fino a un massimo di 168 mesi prima della chirurgia. La presenza di follicoli in vari stadi di sviluppo e di corpi lutei suggerisce la possibilità di cicli ovulatori in corso di terapia con testosterone. I risultati di questo studio confermano la sicurezza dell'uso prolungato di T sugli organi genitali di transgender AFAB. Seppur ancora limitate, le evidenze suggeriscono sempre più la mancanza di necessità assoluta di rimuovere utero e ovaia nei soggetti trasgender in terapia con T con il solo fine di prevenire patologie oncologiche.

Ultra-hypofractionated stereotactic radiotherapy for prostate cancer in 5 fractions: current evidences and our clinical experience

AIMS: The present is a retrospective evaluation of acute genito-urinary (GU) and gastro-intestinal (GI) toxicity, in addition to biochemical recurrence rate in 57 prostate cancer patients treated at our Institution with ultra-hypofractionated RT (UHRT) schedule. METHODS: From January 2021 to December 2022 we have treated 57 patients with prostate cancer, using an UHRT scheme of 5-fractions every other day for a total dose delivered of 36.25 Gy, according to the PACE-B trial treatment schedule. Good urinary function, assessed by International Prostate Symptom Score (IPSS), were required. The simulation CT scans were acquired in supine position and fused with MRI for CTVs definition for every patient. Each treatment was performed by Accuray's TomoTherapy with daily IGRT. The evaluation of the set-up was very restrictive before daily treatment delivery. RESULTS: According to RTOG toxicity scale, the acute GU toxicity at 3 months from RT, GU toxicity was G0 for 30 patients (52.6%), G1 for 26 (45.6%) and G2 for one only (1.75%); rectal toxicity was G0 for 56 patients (98.25%) and G1 for one only (1.75%). The median follow-up (FU) was 9 months (2-24 months). In the following FU months, we observed progressively lower urinary and rectal toxicity, except for one patient who showed G2 GU toxicity at 12 months. All but one patient had a progressive PSA value decrease. CONCLUSIONS: In our experience, UHRT appears to be safe and well tolerated even without the use of rectal spacer devices. A longer FU is necessary to evaluate late toxicity and disease control rate.

Developing a radiomic based machine learning model to identify patients with resected non-small-cell lung cancer at high risk of relapse

Background There is a wide variation of recurrence risk of Non-small-cell lung cancer (NSCLC) within the same Tumor Node Metastasis (TNM) stage, suggesting that other parameters are involved in determining this probability. Radiomics allows extraction of quantitative information from images that can be used for clinical purposes. The primary objective of this study is to develop a radiomic prognostic model that predicts a 3 year disease free-survival (DFS) of resected Early Stage (ES) NSCLC patients. Material and Methods 56 pre-surgery non contrast Computed Tomography (CT) scans were retrieved from the PACS of our institution and anonymized. Then they were automatically segmented with an open access deep learning pipeline and reviewed by an experienced radiologist to obtain 3D masks of the NSCLC. Images and masks underwent to resampling normalization and discretization. From the masks hundreds Radiomic Features (RF) were extracted using Py-Radiomics. Hence, RF were reduced to select the most representative features. The remaining RF were used in combination with Clinical parameters to build a DFS prediction model using Leave-one-out cross-validation (LOOCV) with Random Forest. Results and Conclusion A poor agreement between the radiologist and the automatic segmentation algorithm (DICE score of 0.37) was found. Therefore, another experienced radiologist manually segmented the lesions and only stable and reproducible RF were kept. 50 RF demonstrated a high correlation with the DFS but only one was confirmed when clinicopathological covariates were added: Busyness a Neighbouring Gray Tone Difference Matrix (HR 9.610). 16 clinical variables (which comprised TNM) were used to build the LOOCV model demonstrating a higher Area Under the Curve (AUC) when RF were included in the analysis (0.67 vs 0.60) but the difference was not statistically significant (p=0,5147).

Caratterizzazione di un sistema di veto per un rilvelatore di neutroni nell'ambito dell'esperimento FOOT

L’adroterapia è un tipo di terapia oncologica in cui il tumore è irraggiato con particelle cariche (adroni) quali protoni e ioni carbonio. Il vantaggio principale rispetto alla radioterapia convenzionale a raggi X consiste nel fatto che l’irraggiamento con adroni non coinvolge i tessuti sani circostanti quelli malati. Tuttavia, si conosce ancora poco sui processi di frammentazione nucleare che avvengono tra gli adroni del fascio usato nel trattamento e i nuclei presenti nel corpo umano. Così, nel 2017 nasce l’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) con lo scopo di misurare le sezioni d’urto differenziali dei frammenti nucleari prodotti nell’interazione a energie di 200-400 MeV/u (tipicamente impiegate in adroterapia). Attualmente l’apparato sperimentale di FOOT è in grado di compiere misure accurate solo per frammenti carichi, ma nell’ultimo anno si è cominciata ad esplorare la possibilità di rivelare anche i neutroni. Per questa operazione è necessario servirsi di scintillatori liquidi affiancati ad un sistema di veto costituito da scintillatori plastici sottili accoppiati a sensori che segnalano il passaggio di eventuali frammenti carichi. In una precedente campagna di misure con la collaborazione FOOT, si sono utilizzati come sensori dei tubi fotomoltiplicatori (PMT). Per migliorare le prestazioni del sistema di veto si è reso necessario l’utilizzo di scintillatori plastici veloci, letti da sensori fotomoltiplicatori al silicio (SiPM). In questa tesi mi sono occupato della risoluzione temporale dei segnali acquisiti con scintillatori plastici EJ-204 di 3 mm di spessore, letti da SiPM SenseL®.

Studio e ottimizzazione della produzione di radioisotopi per radiofarmaci mediante generatori compatti di neutroni

I generatori compatti di neutroni possono rappresentare un grande progresso nell'ambito della Medicina Nucleare. Sono una valida alternativa rispetto ai metodi tradizionali per la produzione dei radioisotopi necessari per la sintesi dei radiofarmaci, e permettono di esplorare e sviluppare nuove metodologie radioterapeutiche innovative, complementari e potenzialmente più efficaci rispetto a quelle già esistenti. Enea sta portando avanti due progetti in questo ambito. Il primo, SORGENTINA-RF, è volto allo sviluppo di una macchina in grado di produrre un fascio di neutroni a 14MeV, con la quale irradiare un target di molibdeno metallico, in modo da ottenere tecnezio-99 metastabile (99mTc), il radioisotopo più usato al mondo nelle procedure di imaging biomedico. Il secondo progetto, LINC-ER, ha lo scopo di progettare le infrastrutture necessarie ad accogliere un generatore compatto di neutroni, il cui scopo sarà quello di eliminare le residue cellule tumorali dopo un intervento chirurgico, a ferita aperta, in modo simile alle attuali tecniche di radioterapia intraoperatoria, che però sfruttano elettroni o raggi X. Questo lavoro di tesi trova posto in questi progetti perché ha contributo a portare avanti le ricerche in due aspetti specifici. Nel caso di SORGENTINA-RF, sono stati studiati tutti gli aspetti radiochimici per ottenere dal molibdeno metallico la soluzione liquida di molibdato sodico da cui si estrae il 99mTc. In questo caso si è deciso di puntare su processo “green” e innovativo basato sull’uso di perossido di idrogeno. Durante la tesi si sono studiati i più importanti fattori che governano questo processo e si è definito un meccanismo chimico che lo spiega. Nel caso di LINC-ER, invece, il lavoro sperimentale è stato quello di studiare metodi e rotte sintetiche nuove per ottenere nanoparticelle di composti di boro e bario, dispersi in hydrogels in grado di amplificare gli effetti del fascio neutronico sui tessuti cancerogeni e ridurli su quelli sani.

Analisi di un metodo per la discriminazione delle particelle neutre nell'ambito dell'esperimento FOOT

L'adroterapia è una delle tecniche utilizzate ad oggi per trattare i tumori ed è basata sull'utilizzo di fasci di particelle cariche, come protoni e ioni carbonio, accelerati sulla zona da trattare. A differenza dei fotoni, utilizzati in radioterapia, le particelle cariche permettono un rilascio di energia più mirato, danneggiando il DNA delle cellule tumorali fino ad impedirne la duplicazione, senza intaccare i tessuti sani circostanti. Per sfruttare al meglio questa tecnica è necessario conoscere a fondo i processi di frammentazione nucleare che possono avere luogo durante il trattamento, sui quali si hanno ancora insufficienti dati sperimentali, in particolare a proposito della frammentazione del bersaglio. L'esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) nasce proprio per poter misurare le sezioni d'urto differenziali dei processi di frammentazione nucleare alle tipiche energie dell'adroterapia, dai 60 MeV/u ai 400 MeV/u. Allo stato attuale l'esperimento è dotato di un apparato per la rivelazione di frammenti carichi pesanti e uno per quelli leggeri, mentre non ha un sistema di rivelazione per le particelle neutre. Si sta quindi valutando la possibilità di aggiungere rivelatori di neutroni, per esempio gli scintillatori liquidi BC-501A, i quali permettono di discriminare fotoni da neutroni grazie alla diversa forma del segnale prodotto (Pulse Shape Discrimination). Per studiare le prestazioni di questi rivelatori, essi si stanno attualmente testando alla facility n_TOF del CERN con diverse sorgenti di particelle. In questo lavoro di tesi mi sono occupata di analizzare i segnali raccolti da due BC-501A con una sorgente AmBe di raggi γ e neutroni, con schermo in piombo, e con una sorgente 88Y di soli raggi γ, evidenziando le buone capacità di questi rivelatori di identificare correttamente neutroni e fotoni.

Le tecniche di irradiazione corporea totale per il trattamento della leucemia linfoblastica acuta

La radioterapia è una terapia medica molto utilizzata in campo oncologico. I diversi tipi di radiazione e di tecniche permettono di trattare, con diversi fini, una vasta gamma di neoplasie. Secondo i dati dell’AIRO, l’Associazione Italiana di Radioterapia e Oncologia clinica, nel 2020 sono stati trattati con la radioterapia circa 100mila pazienti in Italia, che conta 183 centri di radioterapia tra pubblici e privati, cioè circa 3 centri per milione di abitanti. La Società Europea di Radioterapia Oncologica, basandosi sullo studio ESTRO-HERO del 2014, suggerisce come parametro di confronto a livello nazionale o internazionale il numero di apparecchiature di radioterapia per milione di abitanti, e le Direttive Europee ne raccomandano un valore minimo di 7 unità. In questo elaborato, espongo l’evoluzione della radioterapia tramite la presentazione delle sue diverse tipologie, per poi concentrarmi sulla irradiazione corporea totale (Total Body Irradiation – TBI) nel caso studio della leucemia linfoblastica acuta (LLA). Il Capitolo 1 introduce la radioterapia e la sua principale suddivisione in esterna e interna, con i relativi sottogruppi. Viene poi spiegato come si valuta il volume bersaglio e vengono presentati il personale e le fasi del trattamento. Il Capitolo 2 introduce alla leucemia e alla LLA. Viene poi spiegato il trattamento di trapianto e quello di condizionamento. Infine, espongo la tecnica della TBI, le sue prestazioni ed i suoi limiti. Nelle conclusioni e future direzioni, valuto il problema della tossicità ed espongo le principali evoluzioni nell’uso della TBI.

Climatério

O objeto inicia lembrando que, no Brasil, o tema climatério se insere pela primeira vez e em caráter prioritário em 1984, quando começam a ser desenvolvidas atividades de capacitação e ações específicas direcionadas às mulheres no climatério, lembrando ser necessário capacitar e sensibilizar os profissionais de saúde para atender as mulheres nesta fase da vida. Destaca que este é um período transicional, polêmico e crítico, quando os ovários têm sua produção estrogênica reduzida e insuficiente para garantir a reprodução e a manutenção das características funcionais dos órgãos sexuais femininos. Traz dados e contextualiza características sobre o tema e enfatiza que devem ser considerados a discriminação e os preconceitos. Mostra que popularmente o termo menopausa é utilizado como sinônimo, mas corresponde somente à parada espontânea das menstruações durante, pelo menos, 12 (doze) meses consecutivos, sem que haja causas patológicas ou psicológicas e intervenções médicas, e que há ainda a menopausa artificial, que é a cessação permanente da função ovariana por remoção cirúrgica dos ovários ou radioterapia. Finaliza enfocando tal período pode ser vivenciado de maneira saudável, constituindo-se numa oportunidade de viver experiências gratificantes, favorecendo a reflexão sobre a trajetória de vida. Unidade 7 do módulo 6 que compõe o Curso de Especialização em Saúde da Família.

Dor em baixo ventre: caso clínico

Uma paciente vai à consulta solicitando um exame de urina em função de apresentar uma dor abdominal em baixo ventre.