Accelerazione laser-plasma di elettroni per radioterapia: studio preliminare del sistema di trasporto

Lo sviluppo tecnologico in ambito biomedico è in veloce avanzamento, sia in ambito diagnostico sia in ambito terapeutico, specialmente per quanto riguarda le applicazioni non invasive. Tra gli ambiti biomedici più studiati vi `e il campo oncologico. Nel mio lavoro di tesi mi sono concentrata sullo studio di un particolare ed innovativo tipo di radioterapia. Questa nuova terapia prende il nome di radioterapia VHEE (Very High Energy Electrons). Sebbene dai primi studi risulti che gli elettroni della radiazione VHEE presentino potenziali vantaggi per diverse neoplasie, lo sviluppo di un prototipo basato sulla convenzionale tecnologia di accelerazione a radiofrequenza risulta piuttosto complesso, a causa delle enormi dimensioni del macchinario, che renderebbero difficile l’installazione in ambito ospedaliero. In questo contesto l’accelerazione laser-plasma può rappresentare una valida alternativa per lo sviluppo di tale apparecchiatura. Infatti, un acceleratore laser-plasma può accelerare elettroni in distanze di tre ordini di grandezza inferiori rispetto ad un acceleratore a radiofrequenza. Tuttavia, le sorgenti laser-plasma non sono ancora state utilizzate in ambito medicale, pertanto è necessario lo sviluppo di un sistema di controllo per rendere la sorgente sicura per il paziente. Il mio lavoro è consistito nel valutare e dimensionare il sistema di controllo del fascio di elettroni prodotto da un acceleratore laser-plasma al fine di ottenere un fascio che a scopo terapeutico avesse la minor divergenza possibile, consentendo un minor coinvolgimento del tessuto sano. Questo `e infatti un problema nell’applicazione della radioterapia in quanto si cerca di colpire la massa tumorale lasciando intatta la maggior parte di tessuto sano circostante. L’utilizzo di fasci di elettroni ad alta energia ha delle caratteristiche che potrebbero in parte risolvere questo problema. Ho svolto il mio lavoro nell’ambito del programma Erasmus Traineeship, presso il centro di ricerca ELI-Beamlines, un centro di ricerca all’avanguardia inaugurato nel 2015 che incentra la sua ricerca in particolare sull’accelerazione laser-plasma, situato a Dolni Brezany, pochi km a sud di Praga, in Repubblica Ceca.