Obiettivo Tecnico - Crosetto Foundation

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CANCRO: DIMENSIONE DEL PROBLEMA
Una CALAMITA’ che tocca oltre il 40% della popolazione mondiale che miete piu’
vite prematuramente di qualsiasi malattia, guerra, disastro, ecc.
www.crosettofoundation.org - Percorso A: Analisi del problema (A.1.0)
EMERGENZE PLANETARIE
Decessi negli U.S.A. nel 2005 secondo la causa e per fasce di eta’
Paese
Decessi
annuali per
cancro
eta’ 50-75
U.S.A.
300,000
Giappone
207,000
140000
120000
100000
80000
Canada
31,000
Europa
450,000
60000
40000
Totale
Tutte le altre cause
cancro
cuore
incidenti
cerebrovascolari
988,000
20000
0
1-4
5-14
15-24
25-44
Fasce di eta’ (anni)
omicidio
suicidio
45-64
Source: NCI - CDC
NECESSITA’ di una svolta nella Direzione della Ricerca
73.603.711
Oltre 73 millioni di decessi prematuri dovuti al
cancro dal 1996 (un decesso ogni 5 secondi tra
la popolazione mondiale di eta’ inferiore ai 75
anni). (Source: World Health Organization “in 2005, 7.6 million people died of cancer out of 58
million deaths worldwide”)
Molti di questi decessi potevano essere evitati dal
momento che proprio dal 1996 esiste una soluzione
finalizzata alla diagnosi precoce del cancro.
www.crosettofoundation.org - Percorso A: Analisi del problema (A1.2)
CHE COS’E’ IL CANCRO?
Il cancro e’ una patologia caratterizzata da una mutazione delle
cellule del corpo, che continuano a suddividersi e a riprodursi
sfuggendo al controllo dell’organismo, invadendo e danneggiando
tessuti e organi circostanti, diffondendosi anche a distanza
attraverso il sangue ed il sistema linfatico (metastasi).
Le cellule cancerose presentano alterazioni genetiche e la loro
forma risulta modificata in quanto viene alterato il rapporto tra
nucleo e citoplasma.
Risulta alterata anche la loro struttura che si presenta irregolare:
infatti la distanza tra i nuclei delle cellule cancerose e’ variabile, o i
nuclei sono ammassati o troppo distanziati.
Accrescendosi velocemente necessitano di una quantita’ di
nutrimento superiore (anche fino a 70 volte rispetto alle cellule
normali) presentando quindi alterazioni anche nel metabolismo.
Cancro: Un fenomeno patologico
Un “carcinogen” (agente che causa il cancro) può provocare pericolosi
cambiamenti nel DNA e danneggiare la parte delle cellule che è
responsabile della riproduzione, provocando anche un aumento della
velocità di divisione cellulare, con richiesta di maggior nutrimento.
Divisione normale delle cellule
Divisione delle cellule cancerogene
Cellula danneggiata, non può essere riparata
Source:
NIH NCI
QUAL E’ LA CAUSA DEL CANCRO?
Fonte:
NIH NCI
LE CAUSE DEL CANCRO
Il cancro è spesso
percepito come una
malattia che
Alcuni
colpisce senza
prodotti
nessuna ragione
chimici
apparente.
Questo è perché gli
scienziati non sanno
spiegare TUTTE le
cause del cancro.
Tuttavia, molte
cause del cancro
sono già state
identificate.
Mentre con la
prevenzione
Virus o Batteri
primaria si cerca di
modificare tutti i
fattori noti che
determinano
Radiazione l’insorgenza del
cancro (determinanti
ambientali, stili di
Ereditarieta’
vita), la diagnosi
precoce, che si può
ottenere attraverso lo
screening,
rappresenta uno
strumento
estremamente
efficace nel ridurre la
mortalità da cancro
Fonte:
NIH NCI
Radiazione
Batterio del cancro nel sarcoma di Kaposi.
Le frecce indicano i microbi del cancro
ingranditi 1000 volte relativi ad un tumore
alla pelle, precisamente sarcoma di Kaposi in
un uomo di 52 anni, bisessuale, nero, affetto
da AIDS.
Veleni che causano il cancro
contenuti in una sigaretta
Fonte:
NIH NCI
I rischi delle Radiazioni:
Spettro delle Onde Elettromagnetiche
(Le radiazioni pericolose sono quelle a sinistra dei raggi ULTRAVIOLETTI)
Esposizione a Sorgenti di Radiazione
Altri
1%
Prodotti di Consumo
3%
Medicina Nucleare
4%
Raggi-X medici
11%
Alcuni esempi di dose radioattiva
utilizzata in esami medici
denti (2 viste):
2 mrem
4 viste mammogr.:
20 mrem
Panoramica dentale: 8 mrem
Raggi-x al torace:
6 mrem
Zona pelvica:
65 mrem
Raggi-x alla testa:
20 mrem
Radon
55%
Raggi gamma terrestri
e cosmici
26%
Radon
Raggi gamma terrestri e cosmici
100% = 360 mrem/anno
100% = 360 mrem/year
Raggi-X medici
Medicina Nucleare
Prodotti di consumo
Altri
COME E’ STATA AFFRONTATA LA
CALAMITA’ DEL CANCRO?
1,3 milioni di nuovi casi di cancro sono diagnosticati ogni anno negli USA
Incidenti, Sopravvissuti e decessi per Cancro ogni 100,000 persone
Fegato (M)
Utero (F)
Polmone
Intestino
(M
Ovarie (F)
Pancreas (
Colon & Re
Seno (F)
Prostata (M
Polmone &
4
5
6
7
8
9
4.2
0.8
5
4.4
17
21.4
&8Bronchi
2.9 (M)10.9
8.8
6.2
15
9.4
0.6
10
Prostata
(M)57.7
25
32
27
84
109.8
30
116.8 (F)
146.8
Seno
74
6
80
Colon & Retto (M)
Incidences
Survivals
Deaths
Pancreas (M)
Ovarie (F)
Intestino (M)
Utero (F)
Fegato (M)
0
25
50
75
100
125
150
Source: National Institutes of Health, National Cancer Institutes
Casi per
100,000
Il cancro e’ una vera e propria calamita’ che annualmente miete piu’
vittime di qualsiasi guerra. Oltre il 40% della popolazione mondiale
e’ toccata dal cancro durante la vita e oltre il 10% morira’
prematuramente per questa malattia.
Il cancro e’ sicuramente il nemico numero uno (per l’intera umanita’)
che non siamo ancora riusciti a sconfiggere probabilmente a causa di
un errore gigantesco nella strategia fino ad ora intrapresa nella lotta
contro tale malattia.
Da oltre mezzo secolo, a fronte di ingenti investimenti (solo negli
USA $8 miliardi all’anno spesi per la ricerca e $64 miliardi all’anno
per la cura di tumori in stadio avanzato), il cancro e’ stato affrontato
quasi esclusivamente attraverso lo studio di nuovi farmaci e terapie
finalizzate alla cura del cancro diagnosticato in fase avanzata, che
hanno offerto magri risultati, permettendo di ottenere una riduzione
della mortalita’ inferiore al 2%.
IL COSTO ECONOMICO DEI TRATTAMENTI PER IL CANCRO NEGLI U.S.A.
Source: Clifton Leaf: Bethesda , June 21, 2007
…i benefici ottenuti sono
veramente troppo pochi
Fonte: Clifton Leaf: Bethesda , June 21, 2007
Traduzione: dei 71 farmaci approvati dall’FDA tra il 1 gennaio 1990 e il 1novembre
2002, sicuramente i tre quarti sono stati approvati per ragioni diverse da quelle che
determinano un prolungamento della vita del paziente.
…pochi benefici e troppo tardi
Traduzine: il 75% dei farmaci
dai costi favolosi approvati in
anni recenti (quelli che hanno
superato almeno dieci anni di
sviluppo e test di
sperimentazione) non hanno
DIMOSTRATO di aver tenuto
i pazienti in vita piu’ a lungo
rispetto ai trattamenti
normalmente in uso.
Citazione dal seminario di Clifton Leaf a Bethesda (U.S.) il 21 giugno 2007
Silvio Garattini e Bertele’ (farmacologi italiani) hanno riportato nella rivista
scientifica BMJ nell’agosto 2003 i risultati relativi alla sperimentazione di
12 nuovi farmaci anticancro che sono stati approvati per il mercato
europeo dal 1995 al 2000 e confrontati con trattamenti standard utilizzati
per la medesima malattia. I ricercatori non hanno trovato differenze
sostanziali— nessun miglioramento nella sopravvivenza, nella qualita’ della
vita e nella sicurezza per il paziente—con nessuno di questi farmaci.
Tuttavia, tutti I nuovi farmaci erano molte volte piu’ costosi rispetto ai
vecchi. In un caso il prezzo era 350 volte superiore.
Source: British Medical Journal August 2003 (Cited on Fortune, C. Leaf, March 22, 2004)
Source: Fortune Magazine, March 22, 2004
Traduzione della diapositiva prcedente
LE CURE MIRACOLOSE RIVELATESI ILLUSORIE
Decenni di scoperte hanno acceso più volte le speranze nelle persone malate di cancro, ma hanno tutte
fallito nel soddisfare le aspettative.
• La radioterapia – Subito dopo la scoperta dei raggi X nel 1895 da parte di Wilhelm Roentgen, alcuni
medici predissero che le onde ad alta energia derivanti dai “ciclotroni” potevano essere utilizzate per
debellare molti tipi di cancro. Un secolo più tardi la radiazione indirizzata su un punto preciso è un’arma
importante nell’arsenale degli oncologi, ma non è l’arma magica che molti pensavano fosse.
• L’Interferone - Nel 1980, il mondo entrò in grande agitazione per il grande “IF”- un potenziatore del
sistema immunitario che il corpo produce in piccole quantità- poiché si era diffusa l’idea che questa
risorsa naturale contro i virus potesse ridurre anche i tumori. Sebbene sia ancora usato in alcune terapie
contro il cancro, l’IF non ha mantenuto la promessa iniziale.
• L’Interleukina 2 - Come l’Interferone, questa proteina aiuta il corpo ad attivare il sistema immunitario.
E come l’IF, anche il l’Interleukina 2 è stata considerata la “soluzione per il cancro ” che stavamo
aspettando; dopo anni di sperimentazione e piccoli miglioramenti, la terapia ha portato solamente a
sporadiche remissioni nei pazienti.
• L’Endostatina - Dopo il fermento prodotto dalla prima campagna pubblicitaria, primo tra i tanti
composti designati a combattere l’angiogenesi dei tumori, è drammaticamente fallita nella
sperimentazione sull’uomo. Si sta ancora lavorando sulla medicina della prossima generazione.
• Il Gleevec - La piccola pastiglia gialla della Novartis ha effetti sorprendenti su alcuni tipi di cancro
molto rari con mutazioni semplici; la malattia, tuttavia, può diventare resistente a questa specifica
medicina biologica.
Source: Fortune Magazine, March 22, 2004
Vi chiederete:
Quali sono i benefici complessivi ottenuti da questo invenstimento? Return of Investment (ROI)
Purtroppo, per quanto riguarda il cancro la curva e’ piatta da mezzo secolo,
mentre per le malattie cardiovascolari i decessi si sono dimezzati. Emerge quindi la
NECESSITA’ di una svolta nella Direzione
della Ricerca contro il cancro
COME SI DOVREBBE AFFRONTARE
LA CALAMITA’ DEL CANCRO?
Dati sperimentali dimostrano che la diagnosi precoce e’ il mezzo
piu’ efficace per combattere il cancro, dal momento che salva
la vita dal 90% al 98% dei casi. (Mentre ad esempio la diagnosi
ad uno stadio avanzato di un cancro al polmone -quello che miete
piu’ vittime prematuramente tra tutti i tipi di cancro- presenta una
sopravvivienza inferiore al 10%).
E’ necessario pertanto indirizzare la ricerca non piu’ quasi
esclusivamente sullo sviluppo di farmaci e terapie finalizzate alla
cura del cancro diagnosticato in fase avanzata, bensi’ soppratutto
sulla diagnosi precoce, per riuscire a captare i primi segnali che
indicano l’inizio di una mutazione delle cellule che da normali si
trasformano in cellule cancerose.
Per capire quali sono i segnali importanti da captare occorre
conoscere innanzitutto come si manifesta il cancro.
Dati sperimentali dimostrano che il cancro alla prostata, al seno e al colon-retto sono
curabili, salvando la vita dal 90% al 98% dei casi se diagnosticati precocemente
Dalla Rivista WIRED, Dicembe 2008
Come dimostrano i dati sperimentali,
la diagnosi precoce offre buone
probabilità di individuare il cancro in
fase iniziale, quando risulta altamente
curabile
Ma la ricerca, anche nell’ultimo decennio, ha
continuato ad enfatizzare la direzione dello
sviluppo quasi esclusivo dei farmaci
NECESSITA’ di una svolta nella Direzione
della Ricerca contro il cancro
Obiettivo Sociale:
Ridurre sostanzialmente la mortalità da cancro!!!
• Dati statistici dimostrano che non stiamo vincendo la guerra
contro il cancro.
• Non possiamo continuare a spendere in medicinali ed
apparecchiature diagnostiche che mirano solo a misurare la
dimensione dei tumori già formati.
• La soluzione è la diagnosi precoce – dobbiamo diagnosticare
l’inizio dello sviluppo del cancro ad un livello molecolare e
monitorare la crescita prima che il tumore prenda forma
• E’ a quello stadio di intervento che si può ridurre la mortalità da
cancro piuttosto che ritardare solamente la morte di qualche mese
o anno (accompagnata solitamente da molte sofferenze e costi
elevati) come avviene con le apparecchiature attuali che non sono
finalizzate alla diagnosi precoce
Premessa centrale della medicina
• Ogni attività biologica è il risultato di reazioni
biochimiche ed alla base di ogni fenomeno patologico
vi è un difetto biochimico
• Uno scopo costante della medicina è perciò quello di
identificare l’attività biochimica anormale associata ad
una data patologia e di osservare tale anormalità
direttamente ed il più presto possibile
nell’organismo malato
Obiettivo Tecnico:
Studio della migliore tecnologia finalizzata alla
diagnosi precoce del cancro, che possa fornire al
medico, tramite una
Procedura di screening non-Invasiva,
informazioni precise simili a quelle che si
possono ottenere con un esame istologico (non
indicato come screening per la diagnosi precoce)
COERENZA tra gli OBIETTIVI
Sociali e gli OBIETTIVI Tecnici
Obiettivi Sociali
Ridurre sostanzialmente la
mortalità prematura da cancro
attraverso la “Diagnosi Precoce”
Usando una tecnica non-invasiva:

sicura per il paziente e

economica
140000
120000
cancer
0
45-64 years old
Obiettivi Tecnici
Rivelare informazioni circa il
cambiamento delle cellule del
corpo:

nella forma,

struttura e

metabolismo, o in altri processi
biologici
Deve essere in grado di rivelare
cellule cancerose ad uno stadio
molto precoce in tutto il corpo
attraverso lo screening
COME SI MANIFESTA IL CANCRO?
Le cellule cancerose si differenziano da quelle sane in
base a diversi segnali che forniscono informazioni sul
loro mutamento.
Tali segnali si riferiscono a cambiamenti di: odore,
temperatura, densita’ dei tessuti, fluorescenza,
metabolismo, perfusione, ecc.
Tra tutti questi segnali quello piu’ attendibile e utile per
stabilire una diagnosi precoce, al fine di ridurre i “falsi
positivi” e i “falsi negativi”, e’ il cambiamento di
metabolismo che fornisce informazioni a livello
molecolare
Obiettivo Sociale
Ridurre sostanzialmente la mortalita’ da
cancro attraverso la “Diagnosi Precoce”
Obiettivo Tecnico
Rivelare informazioni circa il cambiamento
delle cellule del corpo: nella forma, struttura
e metabolismo o altri processi biologici
Le cellule Cancerose sono diverse in base a:
•
temperatura
•
densità (anatomia, forma)
•
metabolismo (consumo di nutrimento)
Le apparecchiature diagnostiche misurano
ciascuna di queste proprietà
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Densità (Anatomia)
• alcuni tipi di cancro si sviluppano senza
cambiare densità
• sono necessarie molte cellule prima che il
cancro possa essere diagnosticato con le
apparecchiature attuali
(ci sono circa 1 miliardo di cellule in 1 cm3)
Il Cancro NON PUO’ ESSERE diagnosticato ad uno
stadio precoce basandosi su cambiamenti di densità
QUAL E’ LA TECNICA MIGLIORE PER
IDENTIFICARE LE MUTAZIONI DELLE
CELLULE (DIAGNOSI PRECOCE)?
Tra tutte le tecniche che rilevano segnali generati dai cambiamenti dovuti alla mutazione in cellule
cancerose (odore, temperatura, ecc.), la tecnica che fornisce i segnali migliori e’ quella che misura
il cambiamento di metabolismo a livello molecolare (sebbene in multimodalita’ con altre).
Tale tecnica, chiamata ‘tecnologia ad emissione di positroni’ cattura e conta nell’unita’ di tempo i
segnali provenienti dal tracciante radioattivo posizionato sulle molecole del nutrimento alle cellule del
corpo.
Dal momento che le cellule cancerose si nutrono fino a 70 volte rispetto alle cellule normali la
tecnologia ad emissione di positroni permette di identificare quali cellule (o gruppi di cellule) si
nutrono in modo anomalo permettendo di individuare i siti sospetti di cancro. (Al confronto la TAC, i
raggi-X, la mammografia e tutte le apparecchiature che misurano la densita’ dei tessuti sono molto
3
meno attendibili in quanto 1 cm di tessuto contiene gia’ circa un miliardo di cellule, davvero troppe.
Quando si scopre una massa tumorale di tale dimensione, e’ troppo tardi per poter parlare di diagnosi
precoce. Oltretutto bisogna considerare anche che alcuni tipi di cancro si sviluppano senza cambiare
densita’).
Dopo aver verificato che la tecnologia ad emissione di positroni fornisce i segnali migliori, occorre
riconoscere che, con l’attuale Tomografia ad Emissione di Positroni (PET) che utilizza il principio di
funzionamento della tecnologia ad emissione di positroni, a causa della sua scarsa efficienza, non e’
possibile stabilire una diagnosi precoce del cancro, perche’ tale PET attuale cattura con misurazioni
poco precise solo un segnale su 10.000 provenienti dai marcatori tumorali (e richiede la
somministrazione al paziente di una dose radioattiva oltre dieci volte superiore a quella raccomandata
per lo screening di pazienti asintomatici dalla Commissione Internazionale per la Protezione dalla
Radiazione).
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Metabolismo (Processi Biologici)
• le cellule cancerose si nutrono fino a 70 volte rispetto
alle cellule normali (metabolismo)
• poche cellule sono sufficienti per la diagnosi (non 1
miliardo come per la densità)
Il Cancro PUO’ ESSERE diagnosticato ad uno stadio
precoce basandosi su cambiamenti di metabolismo a
livello molecolare
Obiettivo Sociale
Tumore (neoplasia)
Obiettivo Tecnico
10-5metri
cellula
(nutrimento) molecole
Tessuto sottostante
10-9metri
Obiettivo Sociale
Tumore (neoplasia)
Obiettivo Tecnico
10-5metri
Tessuto sottostante
cellula
10-9metri
Positrone
β
D
10-18metri
Obiettivo Sociale
Tumore (neoplasia)
Obiettivo Tecnico
10-5metri
Tessuto sottostante
cellula
Positrone/electrone
Fotone (γ)
Fotone (γ)
e+
D
e-
10-9metri
10-18metri
m
COME SI PUO’ OTTENERE UNA
DIAGNOSI PRECOCE DEL CANCRO?
OCCORRE MIGLIORARE
L’EFFICIENZA DELLE PET ATTUALI
Tecnologia ad Emissione di Positroni
• La tecnica ad emissione di positroni consiste
nel somministrare ad un paziente una sostanza
(molecole di glucosio, ossigeno, carbonio, ecc.)
marcata con un radioisotopo e nel seguirne le
vicende all’interno dell’organismo per mezzo
di uno strumento (PET) che e’ in grado di
rilevare il decadimento del radioisotopo
• Tuttavia dopo piu’ di 50 anni dall’invenzione
della technologia ad emissione di positroni, i
suoi benefici non sono mai stati utilizzati in
modo completo perche’ mancava una
tecnologia come quella descritta da Crosetto
nel libro “400+ times…” e negli articoli
scientifici per realizzare un’apparecchiatura
3D-CBS che migliori l’efficenza delle PET
attuali piu’ di 400 volte e possa essere utilizzata
sui pazienti asintomatici
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
PET attuale: Tomografia ad Emissione di Positroni
E’ un metodo diagnostico non invasivo usato per
ottenere informazioni QUALITATIVE sotto forma
di immagini imprecise sulla dimensione del tumore
• Usato per confermare l’esistenza di una massa sospetta
• Richiede un’alta radiazione al paziente
• NON PUO’ rivelare un cancro allo stadio precoce perché
la massa deve essere grande per poter essere identificata
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
3D-CBS (nuova PET): Tecnologia ad
Emissione di Positroni
E’ un metodo diagnostico non-invasivo usato per ottenere
informazioni QUANTITATIVE a livello molecolare circa i
processi biologici anomali del corpo.
• Usato per rivelare l’esistenza delle primissime cellule
cancerose
• Non richiede un’elevata radiazione al paziente
• PUO’ rivelare il cancro ad uno stadio precoce
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Esami con Dose Radioattiva non pericolosa
ICRP massima dose ammessa
Fonte: 1990 Recommendations
of the ICRP p. 46, Table 6; NCRP Report
100; 1989.
ICRP 53, publication 80; 1999.
4 viste mammografia
3D-CBS (0.4 mCi - FDG)
Raggi-X zona pelvica
Dose di radiazione [mrem]
100
500
1000
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Esami con Dose Radioattiva pericolosa
ICRP massima dose ammessa
Fonte: 1990 Recommendations
of the ICRP p. 46, Table 6; NCRP Report
100; 1989.
ICRP 53, publication 80; 1999.
Med. Nucl. cuore (30 mCi - 99mTc)
TAC zona pelvica
PET attuali (10 mCi -FDG)
Dose di radiazione [mrem]
100
500
1000
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Ragionamento Logico:
• La tecnica piu’ affidabile per identificare il cancro ad
uno stadio precoce e’ basata sulla misurazione del
metabolismo anomalo (perche’ le cellule cancerose si
nutrono fino a 70 volte rispetto a quelle normali)
• E’ necessario studiare i LIMITI delle PET
(Tomografia) attuali ed aumentare sostanzialmente la
loro efficienza per poter misurare efficacemente il
metabolismo anomalo
Obiettivo Sociale
LIMITI DELLE PET ATTUALI
Obiettivo Tecnico
Questi grafici, pubblicati già nel 2000, sono la dimostrazione dell’esistenza di
equivoci e di concetti erronei nella direzione della ricerca che non hanno
permesso una sostanziale riduzione della mortalità da cancro.
Limiti delle PET attuali: come migliorare l’efficienza Limiti delle PET attuali: dove si perdono i fotoni
Le aree di
inefficienza
delle PET
attuali sono
nelle Sezioni da
2 a 6. Solo le
innovazioni
dell’elettronica
ed
assemblaggio
del rilevatore
nelle Sezioni 5
e 6 permettono
i miglioramenti
dell’efficienza
in maniera
economicamen
te vantaggiosa
nelle Sezioni 2
e 3.
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
Le diapositive seguenti illustrano in modo
concreto il limite piu’ evidente delle oltre 4.000
PET attuali usate negli ospedali.
I limiti delle PET attuali sono stati superati dalla
tecnologia innovativa 3D-CBS la cui validita’ e’
stata confermata dall’implementazione in
hadware delle parti innovative, realizzata
nonostante i limitati fondi disponibili.
PET o PET/CT attuale: Tomografia ad Emissione di Positroni
La PET o PET/CT attuale fornisce immagini ottenute sovrapponendo
un puntino sopra l’altro riferiti ad un segnale su 10.000 emessi dal
tracciante proveniente dai marcatori tumorali
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
E’ necessario rivedere la definizione originale della
Tecnologia ad Emissione di Positroni
•
E’ un metodo diagnostico non-invasivo usato per ottenere informazioni
QUANTITATIVE a livello molecolare circa i processi biologici anomali
del corpo.
•
E’ importante misurare e contare con precisione in un determinato
tempo, il maggior numero possibile di segnali (coppie di fotoni)
relazionati ad un processo fisiologico.
La PET attuale si focalizza sulla misura di una dimensione, mentre il suo
principio di funzionamento e’ basato sulla misurazione del metabolismo
(consumo di nutrimento che e’ una misura dinamica nel tempo). Sarebbe
come usare uno strumento sbagliato, tipo il metro per misurare un consumo
d’acqua. Cerchiamo di capire meglio il concetto con le immagini seguenti.
Uso dello strumento appropriato per una corretta misurazione
Per misurare una dimensione usa:
Per misurare un flusso o consumo usa:
- il metro
- l’anemometro
- il calibro
- il contatore dell’acqua
- la TAC
- la PET
La dimensione è relativa ad una lunghezza standard
XV secolo
XX secolo
Il flusso è relativo ad un periodo di tempo standard
XV secolo
XX secolo
XXI secolo
QUANTIFICAZIONE: Quanta pioggia è precipitata in 6 ore ?
NO
Fornisce un’immagine ad alta risoluzione
(HDTV) e l’utente dovrebbe capire dall’erosione
e dai colori quanta pioggia è precipitata
Fornisce un numero che indica quanta pioggia è
precipitatain 6 ore
QUANTIFICAZIONE: visualizza il metabolismo anomalo
La PET attuale
(in 40 minuti)
Il 3D-CBS
(in 4 minuti)
86
35
NO
Cattura 1 fotone ogni 10.000
Cattura 1 fotone ogni 25
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
E’ necessario
RIDEFINIRE
il ruolo della PET attuale come strumento finalizzato
alla misurazione del metabolismo focalizandosi sulla
sensibilita’ anziche’ sulla dimensione.
Occorre quindi aumentarne notevolmente
l’EFFICIENZA
delle PET attuali per ottenere una diagnosi precisa e
precoce del cancro
DESCRIZIONE DEL PROBLEMA DI
FONDO RELATIVO ALL’AUMENTO
DELL’EFFICIENZA
Il problema di fondo, relativo all’aumento dell’efficienza, da risolvere nella Fisica delle Particelle, consisteva
nell’impossibilita’ di effettuare misurazioni precise su TUTTI i dati relativi alla radiazione (chiamati eventi) che
arrivano ad alta velocita’ dai rivelatori (eventi che sono il risultato di milioni di collisioni tra particelle generate da
acceleratori, quali ad esempio il collider LHC del CERN) per poter distinguere gli eventi portatori di informazioni valide
da quelli privi di informazioni utili, considerati unicamente come rumore di fondo. Occorre tener presente, ad esempio,
che, ai rivelatori dell’LHC, si possono verificare fino a 600 miliardi di eventi al secondo. Se fossero tutti salvati, per poter
essere analizzati in un tempo successivo, riempirebbero l’hard-drive di tutto il pianeta in un solo giorno. Pertanto, di
fronte alla necessita’ di analizzarli tutti in tempo reale e' stato necessario creare un dispositivo (trigger) in grado di
selezionare e salvare in tempo reale circa cento eventi al secondo tra quelli che presentano le caratteristiche migliori
(questo numero di eventi da salvare sul disco, calcolato dai fisici teorici, ha una relazione in HEP col parametro chiamato
“occupanza” che varia per ogni specifico esperimento, mentre nella Diagnostica Medica e’ determinato dalla massima
dose di radiazione che si intende somministrare al paziente).
Un problema simile si riscontra anche nel campo della diagnostica medica. Anche per quanto riguarda la tecnologia ad
emissione di positroni e’ necessario sostenere l’alta velocita’ di milioni di eventi al secondo provenienti dal corpo del
paziente a cui e’ stata somministrata una dose radioattiva, utilizzando un dispositivo in grado di analizzarli tutti in modo
preciso e in tempo reale per selezionare solo quelli validi provenienti dai marcatori tumorali, escludendo gli “scattered
events”, “randoms”, “multiple events” ed il cosiddetto rumore di fondo.
In definitiva il problema da risolvere presentava due aspetti:
1. Sostenere l’alta velocita’ dei dati in ingresso per sfruttare al massimo le informazioni provenienti dalla
radiazione
2. Eseguire un’analisi precisa dei segnali per selezionare tutti quelli che contengono informazioni valide
I due aspetti del problema erano legati all’efficienza del sistema di rilevamento delle particelle. La loro soluzione e’
molto piu’ importante per la Diagnostica Medica che non per la Fisica delle Particelle, perche’, nel secondo caso,
un’eventuale lacuna nell’efficienza comporta un ritardo nella scoperta di nuove particelle con un dispendio maggiore di
risorse, mentre ben piu’ grave e’ la lacuna nell’efficienza delle apparecchiature diagnostiche mediche, in quanto non
solo comporta un dispendio maggiore di risorse (maggior costo per la Sanita’) ma richiede la somministrazione di
un’alta dose radioattiva, pericolosa per il paziente e non fornisce la sensibilita’ necessaria per diagnosticare il
cancro allo stadio precoce, in grado anche di ridurre i “Falsi Positivi” e i “Falsi Negativi”.
Esempi di riconstruzione grafica
degli eventi relativi alla radiazione
(traettorie percorse dalle particelle o
fotoni) registrate dai rivelatori
utilizzati in esperimenti di Fisica
delle Alte Energie nell’ambito della
Fisica delle Particelle che sono simili
ai rivelatori utilizzati nella PET.
LA SOLUZIONE DEL PROBLEMA
DI FONDO: L’INVENZIONE DI
CROSETTO RELATIVA AL
TRIGGER
www.crosettofoundation.org - Percorso B: invenzione di fondo (B.10.0)
Nel 1992 Crosetto ha presentato la sua tecnologia innovativa programmabile 3D-Flow alla comunita’ scientifica in due conferenze
internazionali, tenute una in Europa ed una negli Stati Uniti. Il suo approccio innovativo e’ stato descritto e confrontato con altri approcci
finalizzati ad ottenere un trigger efficiente e il risultato di tale confronto e’ deducibile dall’analisi degli articoli scientifici riportati nei due libri
relativi alle conferenze sopra citate. Dall’analisi dell’approccio di Crosetto risulta che le sue innovazioni permettono di ottenere un trigger di
primo livello notevolmente piu’ efficiente rispetto agli altri approcci, in grado di scoprire nuove particelle, compreso l’Higgs Boson.
Risulta chiaramente che la tecnologia di Crosetto, oltre ai notevoli vantaggi conseguiti nel superamento della barriera costituita
dall’impossibilita’ di eseguire algoritmi complessi in tempo reale e dall’impossibilita’ di sostenere dati in ingresso ad una velocita’ molto
elevata, e’ l’unica (date le caratteristiche di programmabilita’, modularita’ e scalabilita’ del sistema 3D-Flow, nonche’ di realizazione
indipendente dalla tecnologia utilizzata), oltre a permettere di scoprire in modo efficiente nuove particelle, in grado di risolvere i problemi del
trigger di primo livello in esperimenti diversi (fino a soddisfare le richieste piu’ esigenti dovute all’aumento in luminosita’ dell’LHC nel futuro
2015), mentre gli altri approcci si limitavano alla risoluzione dei problemi del trigger nell’unico esperimento per cui erano stati studiati (con la
necessita’ di riprogettazione per soddisfare l’aumento di luminosita’ dell’LHC o di altre esigenze future in altri esperimenti). Inoltre la
tecnologia innovativa di Crosetto, allo stesso tempo, apriva un nuovo capitolo nella diagnostica medica finalizzata alla diagnosi precoce del
cancro.
Il 14 dicembre 1993, su richiesta del Direttore del Superconducting Super Collider, nonche’ Direttore del FERMIlab, e’ stata condotta una
revisione scientifica dell’invenzione del sistema di trigger di primo livello programmabile 3D-Flow di Crosetto alla presenza di centinaia di
scienziati ed esperti nel settore, appartenenti al FERMIlab, al CERN e al mondo accademico e industriale.
Nel rapporto finale, la commissione internazionale dei revisori riuniti al FERMIlab riporta: “La commissione trova questo progetto
interessante e concettualmente unico [innovativo]…” , “Ritiene che potra’ funzionare per la calorimetria [sinonimo di rivelatore PET]… non
vede nessuna ragione tecnica per cui il processore ASIC [3D-Flow] proposto non possa essere costruito approssimativamente in un anno”
[infatti, per mancanza di fondi, e’ stato costruito da Crosetto in FPGA, (cioe’ in versione economica) in meno di un anno] ”L’opinione
generale e’ che potrebbe avere dei costi competitivi”.
A conferma di quanto espresso nel rapporto della commissione del 1993, si puo’ evidenziare che, ad esempio, il sistema di trigger
dell’esperimento CMS dell’LHC, e’ costato 15 milioni di euro, mentre, se fosse stata adottata la soluzione del sistema 3D-Flow
programmabile, sarebbe costato molto meno. Infatti, la fattibilita’ del sistema 3D-Flow programmabile e’ stata dimostrata dalla costruzione
della scheda modulare, che, in una produzione di serie, avrebbe un costo unitario di soli circa 3.000 euro. Il sistema 3D-Flow programmabile,
modulare, scalabile, tecnologicamente indipendente di Crosetto realizzabile in schede IBM PC, VME o altre schede con dimensioni maggiori
puo’ soddisfare le esigneze non solo dell’esperimento CMS ma di qualsiasi esperimento, di qualsiasi dimensione, anche per le quelle piu’
stringenti dettate dall’aumento della luminosita’ all’LHC in futuro.
Ancora riguardo ai costi, il rapporto si e’ cosi’ espresso: “La commissione e’ rimasta colpita dal lavoro gia’ completato essenzialmente
dall’operato di una singola persona”. Questa affermazione del 1993 e’ stata ulteriormente confermata nel rapporto finale della revisione
scientifica di Dallas del 2003, dove e’ emerso che praticamente, dall’operato di una singola persona, Crosetto, con un budget di appena
$40.000 (realizzato con risparmi personali e con l’aiuto di amici) ha sviluppato, progettando, costruendo e collaudando in circa dieci mesi, un
sistema di trigger programmabile 3D-Flow adatto per il trigger della fisica delle alte energie e per la tecnologia ad emissione di positroni nella
diagnostica medica. Tale sistema ha funzionato alla prima realizzazione dell’hardware, sebbene presentasse problemi non semplici di
connessione di oltre 20.000 punti di contatto, distribuiti su otto strati di una scheda con dimensioni IBM PC.
Si puo’ sottolineare che questi $40.000, spesi per lo sviluppo del sistema a schede modulari 3D-Flow condotto da Crosetto, sono poca
cosa paragonati ai costi della ricerca e sviluppo dei diversi triggers utilizzati in HEP dal 1993, anche limitatamente ai soli esperimenti
dell’LHC. Tali costi, comprensivi del costo del materiale, di dodici workshop internazionali sull’elettronica per l’LHC e degli stipendi di
migliaia di fisici, ingegneri, e tecnici a partire dal 1995, per piu’ di dodici anni (periodo in cui sono stati sviluppati i diversi sistemi di trigger
per l’LHC, ciascuno finalizzato al proprio esperimento e non adatto ad eseguire l’algoritmo di trigger di altri esperimenti) ammontano a
centinaia di milioni di euro. Si e’ registrato un costo di sviluppo all’incirca 10.000 volte superiore a
quello sostenuto da Crosetto. Oltretutto per un sistema meno efficiente nello scoprire nuove particelle e non adatto a
soddisfare le esigenze degli esperimenti del futuro, quando la luminosita’ dell’LHC sara’ aumentata nel 2015.
Il rapporto della commissione del 1993 continua: “date queste nuove funzionalita’, i fisici sperimentali probabilmente potranno pensare ad
usi intelligenti che prima non erano possibili. Un trigger migliore al primo livello ridurra’ i dati al secondo livello [che] potrebbe essere
sostituito da molti calcolatori (“farm”). A questo punto sara’ possibile che questa “farm” di calcolatori possa essere la medesima che
elabora completamente i dati degli eventi prima di salvarli sul disco.”
In altre parole, l’invenzione di Crosetto ha creato una rivoluzione nel sistema di trigger della Fisica delle Alte Energie rendendo obsoleto
l’attuale approccio che prevede ‘Tre Livelli di Trigger’ ed anche nelle applicazioni della Diagnostica Medica, in quanto ha reso possibile ‘la
diagnosi precoce’ del cancro e ‘la riduzione della radiazione’ somministrata ai pazienti.
L’innovazione di Crosetto e’ stata riconosciuta valida ed adottata nell’aprile 1993 da centinaia di scienziati all’esperimento GEM (da mezzo
miliardo di dollari) all’SSC.
(L’invenzione, comune sia alla Fisica delle particelle che alla Fisica Medica, e’ spiegata ad un pubblico generico per mezzo di un’analogia
riportata in forma di testo a pagina 26 dell'articolo presentato ad Erice il 23/08/08 e in forma video sul sito www.crosettofoundation.org).
La medesima spiegazione per gli addetti ai lavori e’ contenuta a pagina 15 dell'articolo e animazione presentati all’Universita’ di Ginevra alla
presenza di molti scienziati del CERN (vedi sito www.crosettofoundation.com/uploads/100.pdf).
Il sistema completo del trigger con l’architettura innovativa 3D-Flow per esperimenti di alte energie e’ descritto in un articolo di 45 pagine
approvato da peer review e pubblicato su Nuclear Instruments and Methods in Physics Research – Sec. A, vol. 436 (1999), pp. 341-385.
Illustrazione di uno dei concetti innovativi che permette di sostenere un’alta velocità dei dati in ingresso e di
analizzare con precisione le informazioni ricevute
Input
ogni 6
secondi
Il grafico illustra come il sistema 3D-Flow a processori-paralleli (matrice) permette un tempo di processamento
dei dati in uno stadio della “pipeline” (sequenza di operazioni) più lungo dell’intervallo di tempo tra
due pacchetti di dati consecutivi in ingresso.
Stadio (1d)
Dati processati per 30
secondi
1
s
Quindi avremo: 30/6 = 5). Una Unita’ Logica 3D-Flow e’ simboleggiato nella figura con tre funzioni: a) un
“bypass switch”, cioe’ un interruttore per il passaggio dei dati, indicato da una freccia racchiusa dentro un
rettangolo, b) un “bypass register”, cioe’ un registro di uscita, indicato dal rettangolo a destra della freccia e c)
una CPU o unità di processo, indicata dal rettangolo sotto la freccia.
4t
5t
6t
7t
1
1
1
1
6
9t
6
11t
12t
13t
14t
Reg
(2d)
Proc
(3d)
Reg
(3d)
Proc
(4d)
Reg
(4d)
Proc
(5d)
6
6
6
11
11
i3
i4
i5
r1
i7
i8
i9
i10
r6
i12
“Bypass Register”
CPU o Processore
4 sec
i3
1
0 sec
1
s
4 sec
i4
2 sec
1
s
4 sec
i3
2
2 sec
7t
2
2 sec
1
Reg
(5d)
i2
“3D-Flow”
4 sec
2
2 sec
5t
1
8t
10t
Proc
(2d)
1
1
6t
Reg
(1d)
4 sec
i5
1
2 sec
2
2
2
7
7
7
7
7
0 sec
4 sec
i4
2
1
s
2
2
Output
ogni 6
secondi
Stadio (5d)
“Bypass Switch”
Un “bypass switch” invia un pacchetto di dati alla sua CPU e trasferisce quattro pacchetti di dati alle CPU degli
stadi successivi a destra nella figura.
Proc
(1d)
Stadio (4d)
1
s
2 sec
4t
Nell’esempio illustrato il tempo di esecuzione dell’algoritmo e’ di 30 secondi e l’intervallo di tempo che
intercorre tra due dati consecutivi in ingresso e’ di 6 secondi.
3t
Stadio (3d)
0 sec
3t
Nell’esempio, un circuito identico (il processore 3D-Flow) e’ replicato 5 volte nel sistema 3D-Flow a
processori-parelleli (Il numero di volte in cui il circuito e’ replicato corrisponde al rapporto tra il tempo massimo
di esecuzione dell’algoritmo e l’intervallo di tempo che intercorre tra due dati consecutivi in ingresso.
Time
Stadio (2d)
3
1
s
i3
i4
i5
r1
r2
i8
i9
i10
r6
8t
3
3
3
3
3
8
8
8
i4
i5
r1
r2
r3
i9
i10
4
4
4
4
4
9
1
s
6
0 sec
r1
4 sec
i5
2 sec
4 sec
r1
2 sec
4 sec
i4
3
2
i5
r1
r2
r3
r4
2 sec
5
r1
5
5
5
9t
6
Nella prima colonna a sinistra della tabella compare il tempo di clock “t”. I numeri che si trovano nelle colonne della tabella (Proc
(1d), Proc (2d), Proc (3d), Proc (4d), Proc (5d)) rappresentano i pacchetti dei dati che sono elaborati dal processore 3D-Flow in
quell’istante nello stadio specifico.
2
4 sec
i8
2 sec
6
1
s
Occorre notare che il pacchetto di dati No. 1 rimane nel processore del primo stadio per cinque cicli, mentre i prossimi quattro
pacchetti di dati in arrivo (i2, i3, i4 e i5) vengono passati oltre (dal “bypass switch” –interruttore per il passaggio dei dati-) al prossimo
stadio.
Ad esempio, al clock 14t, mentre la stazione 4d riceve il pacchetto di dati No. 9, allo stesso tempo invia in uscita i risultati r4
dell’elaborazione precedente. Questo r4 viene poi trasferito all’uscita del sistema 3D-Flow senza essere processato in altre stadi.
Si puo’ osservare che i dati in ingresso ed i risultati nel sistema pipeline sono intercalati in modo tale che a sinistra ci sono solo dati in
ingresso, a destra solo risultati ed al centro sono intervallati e aumenta il numero di risultati verso l’uscita.
4 sec
i9
2 sec
11t
6
I numeri che si trovano nelle colonne della tabella (Reg (1d), (Reg (2d), (Reg (3d), (Reg (4d), (Reg (5d)) indicati come ix e rx sono
rispettivamente i dati di ingresso e i risultati che scorrono da registro a registro nella catena di pipeline verso il punto di uscita, senza
passare attraverso altri processori .
Il risultato di un processore non potra’ mai diventare un dato in ingresso ad un altro processore situato in una stazione successiva
(come lo e’ invece in un sistema pipeline standard), ma sara’ traferito al prossimo stadio senza essere ulteriormente processato.
Dario Crosetto Sala Samonà, Padova 5-14 giugno 2009
4 sec
i5
3
0 sec
1
s
r2
I La figura illustra la sequenza dei pacchetti di dati in tempi diversi nella pipeline. Un pacchetto di dati contiene le informazioni
ricevute in un determinato istante da un “canale elettronico” del rivelatore del 3D-CBS.
Ogni pacchetto di dati in ingresso rimane in un processore 3D-Flow per una durata di tempo che e’ equivalente a circa cinque volte
l’intervallo di tempo tra un dato ed il successivo.
2 sec
4 sec
i7
4
1
s
r3
10t
2 sec
1
s
13t
4 sec
10
6
1
s
11
Input
ogni 6
secondi
2 sec
14t
Dati processati per 30
11
2 sec
0 sec
r2
2 sec
4 sec
i8
2 sec
3
1
s
3
7
2 sec
12t
7
2 sec
4 sec
i9
7
0 sec
r6
2 sec
1
s
4 sec
10
7
1
s
8
2 sec
4 sec
r1
2 sec
4 sec
r2
2 sec
4 sec
i5
4
4 sec
r1
4
0 sec
r3
2 sec
4 sec
i9
2 sec
4
1
s
4
8
0 sec
5
1
s
4 sec
r2
2 sec
4 sec
r3
2 sec
5
5
Bypass switch
Bypass switch
P
E
PE
4 sec
i12
2 sec
7
4 sec
r6
2 sec
8
4 sec
i10
1
s
9
0 sec
r4
1
s
1
s
4 sec
r1
4 sec
r2
Output
ogni 6
secondi
2 sec
5
“Bypass Register”
4 sec
r3
CPU o Processore
Che cos’e’ il Trigger di Primo-Livello utilizzato negli
esperimenti di Fisica delle Alte Energie (HEP)?
E’ una “unita’ decisionale” con la capacita’ di analizzare in modo
selettivo e veloce (qualche centinaia di nanosecondi) tutti i segnali
provenienti ad altissima velocita’ da migliaia di canali elettronici
riconoscendo i segnali “validi” relativi a caratteristiche precise
delle particelle, separandoli efficacemente dal rumore.
Per esempio e’ simile ad un’apparecchiatura con la capacita’ di
riconoscere un dettaglio particolare, che si presenta in modo poco
frequente in un fotogramma appartenente ad una sequenza di
fotogrammi forniti ad una telecamera speciale che non ne riceve
24 al secondo, bensi’ 40 milioni al secondo che non possono
essere registrati tutti, ma e’ possibile salvare solo quelli che
presentano il dettaglio particolare che si presenta in modo poco
frequente.
Domanda da porre ai Fisici delle Particelle come era
stata posta al Presidente e ai dirigenti della
Medicina Nucleare della Siemens nel 2002:
“Con l’innovazione di Crosetto puo’ essere migliorata
sostanzialmente l’efficienza nell’identificazione delle
particelle (intesa come capacita’ di selezionare particelle
attraverso l’esecuzione in tempo reale di algoritmi complessi)
con una riduzione del costo per ogni segnale valido catturato
negli attuali sistemi di Trigger di Primo-Livello utilizzati
negli esperimenti su LHC, soddisfacendo anche le esigenze di
aumentata luminosita’ prevista per il 2013?
Le illustrazioni che seguono rispondono a tale
domanda.
Invenzione di Crosetto presentata nel 1992 a due conferenze in Europa e U.S.A.
1992
Annecy, France
Sept. 21-25
Approccio innovativo di Crosetto
Lavorando da una prospettiva “al di fuori degli schemi”
nell’ambito della collaborazione GEM-SSC, Crosetto ha
progettato un Trigger di Primo-Livello con l’approccio
“3D-Flow” che permette di eseguire in tempo reale
algoritmi complessi per TUTTI gli esperimenti (anche per
le PET)
Il sistema di Trigger 3D-Flow e’ programmabile, realizzabile con
qualsiasi tecnologia (sia lenta che veloce): puo’ eseguire
algoritmi complessi che non ammettono interruzione, con la
capacita’ di correlazione i dati con quelli dei processori
adiacenti, per un tempo piu’ lungo rispetto all’intervallo di tempo
che intercorre tra due dati consecutivi in ingresso, permettendo
di ottimizzare il rapporto costi/prestazioni anche relativamente a
qualsiasi nuova tecnologia che sara’ disponibile in futuro.
Corpus Christi, TX,
Sept. 29, Oct. 2
Altri approcci non programmabili
I Trigger di Primo-Livello specifici per
gli esperimenti Atlas, SDC, CMS, etc.
erano stati presentati da altri autori alle
medesime conferenze (Annecy e Corpus
Christi). Essi proponevano un tipo di
logica cablata, nessuna flessibilita’
nell’esecuzione degli algoritmi dovuta
alla mancanza di programmabilita’ e
dovuta alla rigidita’ imposta dalla scelta
del cablaggio dal il rivelatore e
l’elettronica.
L’algoritmo di Trigger di PrimoLivello per Atlas eseguito in 7 passi
non programmabili realizzati in un
ASIC
Confronto tra il sistema di Trigger di Crosetto e gli altri sistemi, finalizzati ognuno ad un esperimento specifico
Trigger di Crosetto
1993
Aprile ‘93 – il sistema
3D-Flow e’ stato
adottato da centinaia di
scienziati della
collaborazione GEMSSC e incluso nel TDR
Unicita’ del sistema 3D-Flow che permette
grande flessibilita’ e potenza di calcolo:
1. Connessione uno-a-uno tra una “trigger
tower”, tra le varie che compongono la
matrice del rivelatore e il canale elettronico
che si trova nella posizione equivalente nella
matrice del 3D-Flow.
2. Possibilita’ di scambiare dati con canali
elettronici adiacenti, senza limiti dovuti alla
dimensione della matrice
Ottobre ‘93 –
L’intero progetto
SSC e’ stato
cancellato
Altri Trigger
Nessuna flessibilita’ e I limiti
nell’esecuzione di algoritmi
complessi sono dovuti a:
1. Connessione con configurazione
rigida a forma di inbuto (fanout)
tra il rivelatore ed il sistema
elettronico.
2. Limitata possibilita’ di
scambiare dati con canali
elettronici adiacenti.
Algoritmo fisso dell’esperimemnto
CMS basato su di un collegamento a
configurazione rigida ad imbuto tra
l’elettronica e il rivelatore.
Algoritmo fisso dell’esperimemnto
Atlas basato su di un collegamento a
configurazione rigida ad imbuto tra
l’elettronica e il rivelatore.
1995
Il sistema 3D-Flow e’ stato adottato da
centinaia di scienziati
nell’esperimento LHCb al CERN ed
incluso nel LHCb Letter of intent (LOI)
Il sistema di Trigger 3D-Flow per LHCb
e’ stato descritto da Crosetto in un
articolo di 45 pagine pubblicato su una
fra le riviste scientifiche “peer review”
piu’ prestigiose: Nuclear Instruments
and Methods in Physics Research
1998
Il sistema 3D-Flow e’ stato
incluso nel Technical Design
Report (TDR) di LHCb
1999
Sfortunatamente anche questa
volta, indipendentemente dal valore
scientifico il Dipartimento
dell’Energia USA ha deciso di non
finanziare nessuna universita’
americana o ricercatore per
l’esperimento LHCb, quindi
Crosetto si e’ trovato costretto a
bloccare l’attivita’ di ricerca.
1999
Nov. ‘99 – L’Articolo N1418 presentato alla
Conferenza IEEE-NSS-MIC
in Seattle (WA) descrive i
vantaggi riferiti alla
connettivita’ sul backplane
dell’approccio di Crosetto
rispetto agli approcci
tradizionali.
Semplificazione dei problemi di
conessione con l’approccio di Crosetto
Dimostrazione che la connettivita’ NorthEast-West_South del sistema 3D-Flow e’ piu’
semplice rispetto al grande “fanout” (imbuto)
presente nella connettivita’ del “backplane”
riferito al trigger usato nell’esperimento CMS
2000
Giugno ‘00 –
Pubblicazione del primo
libro technical-scientific di
Crosetto sull’argomento di
screening del cancro e
diagnosi precoce possibile
attraverso la tecnologia
innovativa 3D-CBS 400
volte piu’ efficiente rispetto
alla PET attuale
Notevoli problemi di connessione
presenti nell’approccio tradizionale
Problematica nella connetivita’ sul backplane
riferito al Trigger di Primo-Livello utilizzato
per l’esperimento CMS.
Architettura a Processori-Paralleli 3D-Flow
(Lo schema logico tri-dimensionale sulla destra e’ convertito in una scheda a due-dimensioni. Si
possono implementare sistemi di qualsiasi dimensione usando diverse schede e chasis)
North
Architettura (processore e sistema)
Modularita’ (“Unita’ Logica,” il 3D-Flow PE e’
duplicato diverse volte -- in un chip, in una scheda o in
un sistema)
Alta connettivita’
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3
Time
In-Data
Layer A Frame A1 Frame A2 Frame A3
Frame B1 Frame B2 Frame B3
Layer B
Frame C1 Frame C2 Frame C3
Layer C
Frame D1 Frame D2
Layer D
Out-Results
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3
“Unita’ Logica”
= 3D-Flow
Bottom
West
East
Top
Layer D
Layer C
South
Layer B
Layer A
4 x 3D-Flow
= 1 FPGA
(4 processori sono implementati
in ogni singolo circuito integrato)
Stack o matrice tri-dimensionale
Strumenti software per creare e simulare un sistema 3D-Flow per HEP e PET
Algo_3
Algo_2
Algo_1
> TH_1
HIT
MAX
OR
β
Calculate center of gravity
Check energy value
Determine event type
T2
Coincidence
determination
(T1-T2)< 8 ns
β
T1
Algo_n
OR
Center of gravity
A+C
x = A+B+C+D
A+B
y=
A+B+C+D
AB
CD
> TH_2
PET (SPECT)
Detector
Electron/positron
annihilation
β
Algorithm
γ ann. Photon
3D-Flow
SYSTEM
γ ann. Photon
- 20 million
frames/sec
- Each input channel
(or pixel), up to 16bit resolution
(within 8 ns)
ID &Time-stamp
y
x
T E I T
II
P
H
E I T
T
E
II
E
HP
E
H I TH I T
E
H
I
H
P
H
T
H
I
P I T P
P
P
P
P
E
β
Equal Time
Insert
E
P
H
I
H
E
TT
II
TT
E
I
T
I P T
Results
from
Algorithm
Unrelated Event
Event positioning
(calculate distance
“event-sensors”)
- ID
- time
- distance
to sensor
Randoms
Create/Start Simulation
Task Pipelining
I
P T
Coincidence
determination
I
Zeros or noise
>99%
Input
DATA
from
Sensors
I
P T
Display or Film
La soluzione del problema di fondo relativa
al trigger, messa a punto da Crosetto ha
aperto la strada a nuove invenzioni nel
campo della diagnostica medica
LA SOLUZIONE 3D-CBS: LE
ULTERIORI INVENZIONI DI
CROSETTO RELATIVE ALLA
DIAGNOSI PRECOCE DEL CANCRO
www.crosettofoundation.org - Percorso B: altre invenzioni (B.11.0)
L’invenzione di Crosetto relativa al Trigger ha risolto i due aspetti dell’enorme problema di fondo fino ad
allora ritenuto insolvibile sia per quanto riguarda la Fisica delle Particelle che per la Diagnostica Medica
relativo all’aumento dell’efficienza. Ora finalmente e’ possibile sfruttare al massimo TUTTE le
informazioni provenienti dalla radiazione.
Tale invenzione ha aperto le porte a numerose altre invenzioni, sia ad invenzioni derivate direttamente
dalla prima invenzione relativa al trigger, sia ad invenzioni indipendenti.
Nel campo della diagnostica medica tali nuove innovazioni hanno toccato diversi aspetti tecnologici
riferiti alla meccanica, alla geometria del rivelatore (allungamento del rivelatore), all’assemblaggio
semplificato dei rivelatori, all’accoppiamento del sistema dei rivelatori con il sistema elettronico,
all’esecuzione di algoritmi in tempo reale per identificare i fotoni, ecc.
Scendendo maggiormente nei particolari tali innovazioni hanno riguardato cinque aree principali:
1. Allungamento del rivelatore –aumento del Field of View (FOV)- reso possibile grazie ad altre
innovazioni che hanno permesso di utilizzare cristalli piu’ economici senza aumentare eccessivamente il
costo dell’apparecchiatura
2. Miglioramento e semplificazione dell’assemblaggio del rivelatore
3. Innovazione nell’elettronica che ha permesso altre innovazioni:
a. Individuazione precisa del punto di impatto di tutti i fotoni compresi quelli obliqui e misurazione
b. della loro energia
c. Riduzione del numero dei canali elettronici
d. Semplificazione del metodo di identificazione degli eventi in coincidenza temporale
4. Possibilita’ di eseguire algoritmi piu’ precisi per l’identificazione dei fotoni
5. Innovazione nella visualizzazione delle informazioni ottenute
continua…
La sinergia di tutte queste invenzioni ha determinato il raggiungimento dell’obiettivo di catturare con maggior precisione il maggior numero
possibile di segnali provenienti dai marcatori tumorali ad un costo inferiore per ogni segnale catturato, fornendo al medico misure piu’ precise
relative a cinque parametri essenziali che rendono possibile la diagnosi precoce del cancro permettendo di ridurre i “falsi positivi”, e i “falsi
negativi”, insieme alla riduzione del costo dell’esame.
I cinque parametri in questione sono:
1. Misurazione precisa dell’energia totale del fotone che permette di discriminare eventi validi da eventi "scattered"
2. Misurazione precisa del tempo di arrivo del fotone che permette di discriminare eventi validi da eventi “randoms e multipli”
3. Misurazione precisa della risoluzione spaziale riferita alla coordinata "x" (distanza nella direzione assiale dell’impatto del fotone sulla
superficie del cristallo),
4. Misurazione precisa della risoluzione spaziale riferita alla coordinata "y" (distanza nella direzione a 90° rispetto alla direzione assiale
dell’impatto del fotone sulla superficie del cristallo)
5. Misurazione precisa della profondita’ dell’interazione (DOI) del fotone con il cristallo, atta ad eliminare l’errore di parallasse.
Queste ulteriori invenzioni relative alla Diagnostica Medica sono riassunte a pagina 2 dell’articolo "3-D Complete Body Screening (3D-CBS)" e
sono state riconosciute da parte di diverse revisioni scientifiche internazionali. (Vedi video e rapporto finale da parte della commissione
esaminatrice della revisione scientifica internazionale di Dallas del 1 luglio 2003. Vedi video parte I, parte II, parte III, parte IV, parte V ed il
rapporto (questionario firmato da ciascun membro della commissione) da parte della commissione esaminatrice della revisione scientifica
internazionale del 23 giugno 2008 a Roma).
Per una semplice descrizione della tecnologia ad emissione di positrone e i relativi meriti clicca su questo documento di tre pagine.
Le differenze sostanziali tra il 3D-CBS oltre 400 volte piu' efficiente delle PET attuali sono descritte in modo semplice in questo poster.
I vantaggi principali dovuti alle invenzioni di Crosetto sono:
1. rivelazione precisa del minimo metabolismo anomalo che permette di stabilire la diagnosi precoce del cancro
2. notevole riduzione della radiazione somministrata al paziente ad un livello inferiore a 1 mSv
3. riduzione del costo dell'esame e delle spese sanitarie in ambito oncologico, per la possibilita’ di diagnosticare e trattare precocemente, in
modo radicale molte forme tumorali.
Per una descrizione piu’ dettagliata dei vantaggi fare riferimento alle pubblicazioni elencate a: www.crosettofoundation.org/uploads/167.it.pdf.
DESCRIZIONE DELLA TECNOLOGIA
Obiettivo Sociale
Obiettivo Tecnico
3D-CBS
Sorgente
raggi-X
60-120 keV
Anatomico (TAC)

Misura la densità dei
tessuti, visualizzando i
cambiamenti
morfologici
Trasmissione
Funzionale (PET)
Nucleo

Visualizza i
processi biologici aγ-ray
livello molecolare 511 keV

Emissione
β+
.-
e
γ-ray
511 keV
annichilazione
Innovazioni
(dobbiamo sostituire la tecnologia in rosso
con le innovazioni nella colonna verde)
www.crosettofoundation.org Percorso B: altre invenzioni (B.11.4)
Xm
DOI
CALCOLO D E L C E N T R O I D E
Ym
Sistema della PET attuale
- Limiti dovuti all’impossibilita’ di condividere la luce dei
fotoni con fotomoltiplicatori al di fuori del “block detector”
PMT rotondi o
quadrati
Xm
A
B
Fotoni
persi
- Nessun limite di condivisione della luce dei fotoni
- Nessuna duplicazione degli eventi (local maxima)
Ym
C
D
Ym
Xm=
Ym=
(A+B) - (C+D)
A+B+C+D
(B+D) - (A+C)
A+B+C+D
noise
noise
50
150
Xm (3x3)=
(NW+W+SW) – (NE+E+SE)
NW+W+SW+NE+E+SE
Ym (SW+S+SE) – (NW+N+NE)
SW+S+SE+NW+N+NE
(3x3)=
noise
50
Sistema 3D-Flow
50
150
[1] Casey, M.; Nutt, R., IEEE TNS,
NS-33:760-763, 1996
[2] Crosetto, D. IEEE, NSS-MIC conf.
Rec., vol. 2, pp. 12/78-12/97, 2000
PET attuale: Cattura solo 1 fotone su 10.000
r)
3D-CBS: Cattura 400 fotoni su 10.000
s)
NO
Vedere l’animazione al sito: www.3d-computing.com/3d-cbs/PET_ani.html
Vantaggi della Tecnologia Innovativa 3D-CBS
3D-CBS
(Nuova PET/TAC
Tridimensionale)

30-90 minuti
per esame

4-minuti per
esame
Velocità
dell’esame

$2.000-$4.000 per
esame

$300-$400
per esame
Costo
dell’esame

1,100-1,600 mrem

ESAME ANNUALE
PERICOLOSO NON
PROPONIBILE AL PAZIENTE

Cattura un fotone ogni
10.000.
(Misura la dimensione
dei tumori già formati
e in stadio avanzato)
ESAME ANNUALE
NON PERICOLOSO

Il medico dovrebbe
interpretare il metabolismo anomalo
dall’annerimento di
uno spot sul monitor
25-45 mrem
Cattura un
fotone ogni 25
(Misura il
minimo
metabolismo
anomalo)
Dose
Radioattiva
Efficienza
Fornisce al medico
informazioni
quantitative Informazioni al
precise
Medico
relative al
minimo metabolismo anomalo
(che permette la diagnosi precoce)

Il 3D-CBS offre:
PET attuali

Permette la diagnosi
precoce del cancro

Permette lo screening
annuale, beneficiando
un maggior numero di
persone

Fornisce Immagini,
relative al minimo
metabolismo anomalo,
più facilmente
interpretabili dal
medico
Altissima
sensibiltà
Basso costo
dell’esame, bassa
dose radioattiva
Informazioni
essenziali al
medico, ottenute
contando tutti i
segnali catturabili
dai marcatori
tumorali
Obiettivo Sociale
RIASSUMENDO:
Differenza sostanziale tra la PET
attuale e la nuova PET (3D-CBS)
Obiettivo Tecnico
L’identificazione del cancro ad uno STADIO PRECOCE e’ possibile
grazie ad un notevole aumento in eficienza delle PET attuali
A questo punto nel 2002 Crosetto ha
chiesto alle industrie:
“E’ possibile aumentare
sostanzialmente l’efficienza della
PET attuale, riducendo il costo
riferito ad ogni segnale catturato,
proveninte dai marcatori tumorali?”
La Siemens ha risposto: NO!
INCONTRO TRA CROSETTO ED I
DIRIGENTI DELLA SIEMENS
(tale incontro e’ avvenuto presso l’ufficio di Crosetto a Dallas nel 2002)
Lei [Crosetto] avrà avuto ragione
PROVE CHE LE RIVENDICAZIONI
DELL’INVENTORE SONO
FATTIBILI
Schema Logico del 3D-CBS
PMTs
Identificazione dei Fotoni
- Migliora il rapporto segnale-disturbo,
- Correlazione con segnali adiacenti
- Decodifica la posizione del cristallo
Cristallo
West
Top
North
hits/sec
1152 (144 x 8) electronic channels (stack of 3D-Flow processors)
1152 detector modules = PMT = electronic channels
200 million
- Soppressione degli zeri,
- Inserzione MSB ID,
- Inserzione MSB Time-Stamp
Bottom
South
Barile
srotolato
Riduzione dei dati
Riduzione dei canali
Riduzione dei Canali (16:1)
East
Layer A
Layer B
Layer C
Layer D
Layer E
- Trova le coincidenze
- Riduzione dei Canali (8:1),
- Separazione degli outputs da ID
γ-t3
γ-t3
γ-t1
3D-Flow
Stack
γ-t1
γ-t3
γ-t1
100 million
singles/sec
γ-t2
γ-t2
γ-t1
72 x 5 chips
72 chips
γ-t2
γ-t2
γ-t1
single
γ-t3
γ-t1
Coincidence
γ-t2 found
Coincidence
γ-t1 found
Schema Fisico del 3D-CBS
Simulazione Completa del Sistema 3D-Flow (in C++)
Event frame:
Layer view:
Result frame:
System summary:
Visualization of all input data at layer 0
of the 3D-Flow system in the form of
pixels (squares) for each input
3D-Flow system front view
(any layer can be displayed)
Visualization of all output results at
the last layer of the stack in the form
of pixels (squares) for each output
Information about the 3D-Flow
System under study
Map:
Outline of the 3D-Flow system
size, visualizing the position of
all processor view windows that
are open
Log messages
Output results:
Output results from the realtime algorithm applied to the
input data
Flow guide:
Designer’s tool to facilitate the
use of Design Real-Time.
Consists of:
Output vectors:
Bit-Vectors generated for
selected PE(s)
- CREATE
- SIMULATE
- SOC-HRates
- REAL-TIME MONITOR
Plane Vertical view:
3D-Flow PE:
3D-Flow system side view (any
layer can be displayed)
3D-Flow Processing Element
(any PE can be displayed)
(Simulator)
Dimostrazione in hardware del concetto innovativo
Layer B
Layer A
i2
i3
i4
i5
i6
r1
r2
In-Data
Layer A Photo 1 Photo 3 Photo 5
Photo 2
Photo 4 Photo 6
Layer B
Out-Results
r3
r4
Time
Test eseguito per dimostrare la funzionalita’ dell’hardware
(La velocita’ di esecuzione e’ stata visualizzata su di un oscilloscopio digitale)
Data in input from
switches (emulating
PMT)
Data from switches are
equivalent to the electrical
signals received from nine
PMT
Values for PMTs at
20 4
6 2
L M
GA
Xm
Time 0
The external connecntions to
the integrated circuit
transform 4 input data in a
3x3 array
Incident
photon
MN
A C
Ym
MN
A C
A C
B D
Values for PMT at
Time 1
20 4
38 2
L M
GA
MN
A C
MN
A C
A C
B D
Values for
Parallel
the 3x3 computation on
array
the 4
3D-Flow PE
Results
20 4 20
6 2 6
20 4 20
E=20+4+20+6+2+
6+20+4+20=102 2
< 4, 6, 20
Local
maxima? NO
4 20 4
2 6 2
4 20 4
E=4+20+4+2+6
+2+4+20+4=68
6 < 20
Local
maxima? NO
6 2 6
20 4 20
6 2 6
E=6+2+6+20+4
+20+6+2+6=72
4 < 6, 20
Local
maxima? NO
2 6 2
4 20 4
2 6 2
E=2+6+2+4+20
+4+2+6+2=48
20 > 2, 4, 6
20 4 20
38 2 38
20 4 20
E=20+4+20+38+2+
Local
38+20+4+20=166 2 maxima? NO
< 4, 20, 38
4 20 4
2 38 2
4 20 4
E=4+20+4+2+38
+2+4+20+4=98
38 > 2, 4, 20
38 2 38
20 4 20
38 2 38
E=38+2+38+20+4+
Local
20+38+2+38=200 4 maxima? NO
< 20, 38
2 38 2
4 20 4
2 38 2
E=2+38+2+4+20
+4+2+38+2=112
20 < 38
48 0
0 0
0 0
98 0
Local
maxima? NO
Ingegnerizzazione del concetto in hardware per
costruire un dispositivo industriale per uso clinico
La scheda 3D-Flow DAQ-DSP IBM PC per l’identificazione dei fotoni, che e’ il cuore del
sistema, consiste in 2.211 componenti, oltre 20.000 punti di contatto, connessi con tracce distribuite
solo su 8 strati di circuito stampato. Tale scheda presenta 6 strati di alimentazione e massa.
Tale scheda, connessa ad una seconda per formare un sistema espandibile all’infinito, ha funzionato alla
prima versione prototipale realizzata. I segnali trasmessi mediante connessioni LVDS forniscono
stabilita’ e immunita’ al rumore nel sistema, anche quando molti segnali commutano allo stesso istante.
(Allegro)
La realizzazione di tale scheda ha comportato la risoluzione di problemi non banali.
L’immagine illustra dettagli realizzativi.
Ad esempio, le tracce di connessione in verde trasportano il segnale di clock e sono tutte di
lunghezza uguale.
3D-CBS
Dal Comunicato Stampa
(www.3d-computing.com/pb/PRItalian.pdf)
… usando un insieme di
DSP su ciascun canale
elettronico...
Schema Logico
Schema Fisico
.
ADC
.
CFD
TDC
FPGA
PMT
3D-Flow
q)
Scheda 3D-Flow DAQ-DSP vista da un lato
Processor
Data reduction
Channel reduction
Executes photon detection
algorithm with zero dead-time
Scheda 3D-Flow DAQ-DSP vista dall’altro lato
Coincidence detection
Progetto
Simulazione
Implementazione
3D-CBS
Schema Logico
Progetto
… dimostrando la capacita’ di poter
scambiare informazioni ricevute da
elementi del rivelatore adiacenti...
Simulazione
Schema Fisico
Implementazione
Soluzione del problema del “gantry” per claustrofobici
3D-CBS
Schema Logico
… quando la lunghezza del
rivelatore viene raddoppiata, il
numero di fotoni catturabili
aumenta di quattro volte...
Schema Fisico
RICONOSCIMENTO
ALL’INVENZIONE E MANCATI
BENEFICI AI PAZIENTI
www.crosettofoundation.org - Percorso C: Riconoscimenti e blocchi all’invenzione (C.14.0)
Successi relativi all’invenzione:
Tra i numerosi casi di successo sono riportati i piu’ significativi:
• Superamento della revisione scientifica internazionale del 14 dicembre 1993 al FERMI National
Laboratory (U.S.A.)
• Superamento del confronto tra l’inventore e gli scienziati del CERN al seminario all’Universita’ di
Ginevra nel 2001
• Superamento della revisione scientifica internazionale del 1 luglio 2003 a Dallas (TX)
• Dimostrazione di fattibilita’ e di funzionamento in hardware del concetto innovativo di Crosetto
ritenuto non fattibile da molti revisori. (Tale concetto e’ stato reso comprensibile persino a
studenti delle scuole medie attraverso un’analogia)
• Ammissione attraverso risultati sperimentali ottenuti dalla Siemens nel 2007, che era possibile
aumentare del 70% l’efficienza delle apparecchiature PET di tale Societa’, grazie a miglioramenti
nell’elettronica, secondo quanto prospettato da Crosetto nel 2002. Tale ammissione da parte della
Siemens (negata nel 2002) dimostra che Crosetto aveva ragione. Tuttavia, occorre tenere presente che
Crosetto rivendica la possibilita’ di aumentare l’efficienza del 40.000%.
• Superamento della revisione scientifica internazionale del 23 giugno 2008 a Roma (Italia)
• Assenza di invalidazioni scientifiche a proposito della tecnologia innovativa 3D-CBS da parte di oltre
20.000 scienziati che fanno riferimento al CERN, contattati via email da rappresentanti dei malati di
cancro.
Revisione scientifica internazionale della tecnologia innovativa 3D-CBS
Commissione Locale del 1 luglio 2003
(inoltre, sono da aggiungere i partecipanti alla
revisione via internet e gli esperti nella materia
che hanno studiato questo progetto negli anni passati)
Jerry Merryman (sinistra),
Vernon Porter (destra)
Ruben Sonnino
Robert Burns
Frank Guy
Paul Bartholdi
(Da sinistra: Kalpathy Venkatesan, Robert Burns, Jerry Merryman
Vernon Porter, Dario Crosetto, Ruben Sonnino, Paul Bartholdi,
Paul Jerabek, e Frank Guy)
Paul Jerabek
www.crosettofoundation.org Percorso C: Riconoscimenti e blocchi
all’invenzione (C.14.2)
Struttura meccanica e test
rilevatori
Scheda 3D-FlowTM
per rilevazione fotoni
Dimostrazione algoritmo Strumenti software
identificazione fotoni
per sviluppo hardw.
Valutazione Positiva da parte degli esaminatori
La commissione di scienziati che ha valutato il
progetto innovativo 3D-CBS, ha cosi deliberato:
“Crosetto ha svolto un lavoro eccellente nel realizzare
le sue idee e nel progettare l’elettronica, nonostante le
risorse economiche limitate disponibili.
Nessun errore o lacuna sono stati riscontrati nelle
prestazioni da lui prospettate riguardanti il sistema
3D-CBS: Screeening completo del corpo in 3-D.”
(Vedere rapporto completo al sito
www.3d-computing.com/pb/Review_rep.pdf).
(Videostream)
Blocchi dei benefici ai pazienti dovuti a TUTTE le
invenzioni di Crosetto:
Nonostante l’esito positivo della revisione del 1 luglio 2003 della tecnologia innovativa 3D-CBS di Crosetto (che
permette l’aumento di 400 volte dell’efficienza delle oltre 4.000 PET in uso negli ospedali), e della recente “ammissione”
della Siemens”, da parte dei “Decision Makers” permangono obiezioni infondate sulla necessità di cambiare la direzione
della ricerca.
Tra i numerosi casi di blocchi dei benefici ai pazienti i piu’ significativi sono:
• La presenza di contraddizioni scientifiche espresse da parte di esperti del settore, quali il Presidente della Medicina
Nucleare, il Presidente della Fisica Medica, Direttori di Medicina Nucleare in Italia che si dichiarano contrari
all’aumento in efficienza di un’apparecchiatura diagnostica, adducendo la motivazione assurda che tale aumento in
efficienza aumenterebbe i falsi positivi e i falsi negativi.
• La non risposta da parte di esperti della Fisica delle Particelle su cui si basa il principio di funzionamento
dell’apparecchiatura PET: il fatto di non fornire argomentazioni scientifiche a supporto di obiezioni all’aumento in
efficienza delle PET attuali rivendicato da Crosetto e al conseguente non finanziamento, costituisce una grave
responsabilita’ da parte di chi e’ posto al vertice di queste istituzioni.
• La mancata organizzare di una revisione scientifica da parte di chi, istituzionalmente o per mandato, ha il ruolo di
occuparsi di migliorare la salute della collettivita’, si pone a danno del paziente.
• Il rifiuto e/o blocco della sperimentazione di soluzioni tecnologiche piu’ efficienti e’ da “criminali”, come ha affermato
un membro del Consiglio Superiore di Sanita’ presente alla revisione scientifica della tecnologia 3D-CBS di Roma del
23 giugno 2008
Si impone l’esigenza di procedere ad una REVISIONE SCIENTIFICA PUBBLICA, che, attraverso un dibattito serio ed
approfondito, consenta di sviscerare ogni aspetto e chiarire ogni dubbio sull’effettiva possibilità di realizzazione della
diagnosi precoce del cancro, sicura per il paziente, permettendo alla vera scienza di emergere.
COME APRIRE LA PORTA AL
RAGGIUNGIMENTO DELLA VERA
DIAGNOSI PRECOCE DEL CANCRO
LA PARTITA E’ GROSSA
MA LA PORTA E’ CHIUSA
Si ricorre allo screening mammografico perche’ si
ritiene che salvi la vita
La diagnostica molecolare della PET e’ molto piu’
sensibile della mammografia,
Il 3D-CBS e’ 400 volte piu’ efficiente della PET
attuale e puo’ effettuare lo screening dell’intero
corpo utilizzando una dose radioattiva equivalente
a quella della mammografia
Sorge spontanea la domanda:
Quante vite in piu’ si potrebbero salvare
con la tecnologia 3D-CBS?
Ma allora si deve APRIRE LA PORTA!
Donazione di Crosetto:
un gesto a favore del paziente per creare una svolta
sostanziale verso una diagnosi precoce del cancro
La decisione di Crosetto di devolvere ai pazienti l’80% dei proventi
provenienti dai brevetti relativi alla tecnologia innovativa 3D-CBS, finalizzata
alla diagnosi precoce del cancro, si pone i seguenti obiettivi:
• Costruire apparecchiature 3D-CBS, 400 volte più efficienti delle PET
attuali, non dannose alla salute, per effettuare uno screening su gruppi
selezionati di soggetti a rischio di cancro
• Elargire apparecchiature 3D-CBS gratuite alle aziende sanitarie e coprire
le spese per esami gratuiti ai pazienti
• Divulgare informazioni scientifiche utili a ridurre sostanzialmente la
mortalità prematura da cancro
Parti coinvolte nella causa della riduzione della mortalità da
cancro attraverso la diagnosi precoce
Donatori
Paziente
Stato
Investitori
Ruoli delle parti coinvolte nella causa della riduzione della
mortalità da cancro attraverso la diagnosi precoce
• Paziente:
• Consapevolezza del problema
• Richiesta di poter usufruire nel minor tempo possibile dei massimi benefici
dalle innovazioni
• Richiesta ai Decision Makers affinché forniscano risposte coerenti con la
scienza e con l’interesse del cittadino
• Stato:
• Promuovere il miglioramento della Salute dei cittadini
• Donatore:
• Controllare che le donazioni effettuate raggiungano il massimo impatto
umanitario nel campo desiderato
• Investitore:
• Assicurare il profitto per gli azionisti.
• Concorrere ad un mercato libero e competitivo poggiato su un’economia sana.
• Puntare alla massima produzione per aumentare i profitti rendendo allo stesso
tempo un servizio alla collettività
REVISIONE SCIENTIFICA PUBBLICA:
La chiave per trasferire i benefici al letto del paziente
La REVISIONE Scientifica Pubblica
Gli OSTACOLI:
• Obiezioni infondate sulla necessità di cambiare
la direzione della ricerca.
• Risposte non coerenti con la scienza e con
l’interesse del paziente
• La revisione scientifica pubblica è la chiave del superamento di tutti gli
ostacoli. Serve a comprendere tutte le innovazioni della tecnologia
innovativa 3D-CBS, mettendo a confronto tutte le idee, chiarendo le
perplessità e sciogliendo i dubbi.
• In caso di disaccordo la revisione deve sottomettere il giudizio alle leggi
della natura (esperimento) e non all’opinione di un revisore.
REVISIONE SCIENTIFICA PUBBLICA:
La chiave per trasferire i benefici al letto del paziente
• La Revisione permette anche di evitare errori (come quelli perdurati
per decenni riguardo ai cristalli ritenuti la causa principale dell’inefficienza delle
PET, nonostante la loro efficienza avesse raggiunto gia’ il 95% , mentre altre
sezioni della PET registrassero un’efficienza inferiore al 10%). Quindi non
solo tutela gli interessi del paziente, ma anche quelli
dell’industriale evitandogli di seguire suggerimenti inadeguati.
In definitiva tutela gli interessi di tutte le parti coinvolte.
• Chi propone una VERA SOLUZIONE deve dimostrare che
tutte le parti traggono dei vantaggi. E’ quello che Crosetto ha
evidenziato nella FORMULA di seguito illustrata.
FORMULA per ottenere vantaggi per il Paziente e per tutti
• La formula di Crosetto offre la garanzia che l’implementazione della nuova
tecnologia risulti di beneficio per il paziente, pur procurando vantaggi anche a
tutte le altre parti coinvolte
•
Il Donatore ha il vantaggio di: essere ricordato “come benefattore per l’umanità”, per il
suo sostanziale contributo finalizzato a salvare molte vite da morte prematura da cancro
•
I Gruppi Imprenditoriali hanno il vantaggio di:
•
conseguire profitti economici dalla vendita delle apparecchiature
• aumentare i profitti grazie alle innovazioni che permettono di utilizzare cristalli a
basso costo pur ottenendo un notevole aumento in efficienza. Questo permette di
puntare alla massima produzione rendendo allo stesso tempo un servizio alla
collettività
•
Lo Stato ha il vantaggio di: ricevere gratuitamente apparecchiature 3D-CBS grazie alla
donazione dei proventi dei brevetti di Crosetto ricavati dalla somma versata dagli
imprenditori per l’uso di tali brevetti. Ha inoltre il vantaggio di diminuire la spesa pubblica
per ogni vita salvata da morte prematura da cancro
L’istituzione e gli scienziati, che sono pagati attraverso le tasse dei cittadini, hanno il
ruolo di svolgere la prima fase di supporto allo sviluppo delle innovazioni per il
raggiungimento della massima efficienza della PET attuale al minimio costo per ogni
vita salvata, puntando non al profitto ma al miglioramento della Sanita’
FORMULA per ottenere vantaggi per il Paziente e per tutti
Rispetto del
proprio ruolo
Tipi di
intervento
Garanzia
Vantaggi per la
parte interessata
Destinatario
dell’inter
-vento
Il donatore intende
contribuire ad una
causa umanitaria
Donazione
caritatevole
Trasparenza nel bilancio che
dimostra che la donazione è
stata utilizzata per la riduzione
della mortalità da cancro
Essere ricordato come
benefattore per l’umanità
per le vite salvate
Paziente
I gruppi di impresa
hanno il compito di
garantire il profitto
agli azionisti
Investimento
Licenze dei brevetti che
proteggono l’investimento nei
confronti della competizione
Profitto
Paziente
Lo Stato ha il compito
di migliorare la salute
del cittadino
Programmazione del
futuro della Sanità
che migliori la salute
del paziente
Scientificità delle rivendicazioni
di Crosetto, confermate anche
da risultati sperimentali ottenuti
da terzi (Siemens)
Riduzione della spesa
pubblica per ogni vita
salvata da mortalità
prematura
Paziente
RR = Rispetto ruoli
La REVISIONE SCIENTIFICA PUBBLICA GARANTISCE LA SEGUENTE EQUAZIONE
D = Donazione
T = Trasparenza Bilancio
V = Vite salvate
I = Investimento
{RR + [i * (D + T + V) + j * (I + L + P) + k * (A + S + R)]} = Benefici per il PAZIENTE
L = Licenze Brevetti
P = Profitto
A = Amministrazione Pubb. (Stato)
i, j, k, sono pesi positivi quantificabili dalle parti coinvolte che comunque
S = Scientificità innovazioni
portano dei benefici ai pazienti.
R = Riduzione spesa Sanità
Vantaggi per tutti nell’applicazione della FORMULA
Prima dell’applicazione della FORMULA
Costi+ 6.000 vite
Profitti $1 salvate/
miliardi/
anno
anno
Investitori
$64 miliardi/anno per cure cancro negli USA
(Fonte: FORTUNE Magazine, 22 marzo 2004)
Pazienti
Amministrazione Pubblica + Compagnie Assicuraz.
Dopo l’applicazione della FORMULA
Apertura rubinetto = innovazione resa possibile dalla REVISIONE Scientifica Pubblica
Contributo dell’INNOVAZIONE
Ricerca non finalizzata a
ridurre la mortalità
Costi+Profitti
$6
miliardi/anno
100.000 vite salvate/anno
(riferito solo per gli USA)
Incoerenza tra obiettivi
dichiarati pubblicamente
ed implementazione
dell’intervento chirurgico
e del trattamento postintervento chirurgico)
Donazione caritatevole
Costruzione
apparecchiature
poco efficienti
Investitori
$24 miliardi/anno
+ (piu’ il costo
Donazione brevetti
Pazienti
Ammin. Pubblica + C. Ass.
Garanzie offerte alle varie parti coinvolte
Gli Investitori sono garantiti dai
brevetti di Crosetto discussi per
mesi con gli esaminatori di
brevetti in Europa e negli USA e
successivamente approvati
I Donatori sono garantiti dal Bilancio Trasparente
che Crosetto adotterà, in conformità a quello tenuto
nel 1996-1998 per progetti approvati con
l’assegnazione di borse di ricerca per circa $1
milione da parte del Governo Americano
Protezione Investimenti
dalla Concorrenza
Licenze dei brevetti
Tuttavia, la VERA GARANZIA che vengano trasferite TUTTE le innovazioni di
Crosetto al letto del paziente nel più breve tempo possibile, si potrà ottenere solo con
la REVISIONE SCIENTIFICA PUBBLICA. In quell’occasione anche un semplice
cittadino potrà assistere alla revisione e rendersi conto se le affermazioni
dell’inventore, quella dei Decision Makers e quella dei revisori sono coerenti con i
ruoli di ciascuna delle parti coinvolte, nonché con l’interesse del paziente e con la
scienza. In caso di disaccordo, il cittadino capirà che il giudizio dovrà essere posto al
vaglio dei risultati di un esperimento e non dell’opinione di un revisore.
Riassumendo, la tecnologia 3D-CBS offre tre vantaggi all’umanita’:
•
Primo: grazie alla radiazione bassa e sicura, i pazienti possono essere sottoposti a diversi esami durante la vita.
•
Secondo: grazie alla tecnologia che funziona a livello molecolare ed e’ centinaia di volte piu’ efficiente dell’attuale PET,
e’ possibile la diagnosi precoce
•
Terzo: potendo esaminare un numero maggiore di pazienti al giorno ad un costo inferiore, si riduce il costo dell’esame e
della sanita’.
Grazie a questi tre vantaggi centinaia di migliaia di vite possono essere salvate ogni anno diagnosticando il cancro ad uno
stadio precoce, quando la sopravvivenza e’ elevata
Invece, oggigiorno la maggior parte del denaro stanziato per la ricerca contro il cancro continua ad essere speso per cure del
cancro in stadio avanzato sebbene la sopravvivenza sia bassa.
COME PUOI PARTECIPARE?
Chiedendo al tuo medico, al tuo rappresentante politico e ai responsabili della tua salute che si interessino che individuino gli
esperti competenti disposti a confrontarsi con l’inventore per far emergere la verita’ scientifica a beneficio dei pazienti.
In assenza di obiezioni scientifiche, richiedi che la tecnologia 3D-CBS venga finanziata e messa a disposizione della
collettivita’ perche’ abbiamo bisogno di uno screening migliore della mammografia per la diagnosi precoce del cancro
dell’intero corpo e non solo del seno.
Si tratta di un progetto di tutti in quanto l’inventore ha effettuato la donazione ai pazienti dell’80% dei proventi provenienti
dai suoi brevetti e inoltre offre trasparenza di bilancio.
Contribuisci a questa causa con una donazione e firma la petizione al CERN per ottenere una revisione scientifica pubblica
della tecnologia innovativa 3D-CBS andando sul sito web: www.crosettofoundation.com
Ringraziamenti a:
OnSemi
Comitato Lotta contro il Cancro di Monasterolo di Savigliano (CN)
Rotary Group – ROTARACT - ITALY District 2030
www.crosettofoundation.org - END (C.15.11)