Nuove tecniche di radiologia diagnostica: caratterizzazione per immagini di un sistema tomografico multi-energy con fasci quasi monocromatici

Scopo del presente lavoro di Tesi è lo sviluppo e la caratterizzazione di un sistema di rivelazione costituito da una lastra di scintillatore CsI(Tl) accresciuto in forma di microaghi e da una CCD camera ad alta sensibilità. Tale rivelatore è stato sviluppato per applicazioni nell’imaging diagnostico, impiegante fasci di raggi X quasi-monocromatici.
Questo lavoro si inserisce in un progetto, in fase di sviluppo presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Bologna, per la realizzazione del prototipo di una macchina tomografica per piccoli animali, basata sulla produzione di due o tre fasci di raggi X Quasi Monocromatici. L’obiettivo del progetto è quello di realizzare all’interno del Dipartimento una facility di radiologia e tomografia avanzate, impieganti tecniche innovative rivolte allo studio preclinico su piccoli animali delle patologie tumorali. Tale facility, alla quale potranno accedere gruppi esterni di ricercatori, medici, fisici e biologi, dovrà diventare un punto di riferimento interdisciplinare per lo studio di tecniche diagnostiche radiologiche innovative.
Le tecniche di imaging radiologico multi-energy – che sono attualmente oggetto della più avanzata ricerca nel settore della radiologia diagnostica – hanno la potenzialità di fornire informazioni quantitative relativamente alla composizione chimico-fisica dei tessuti in esame e consentono perciò di evidenziare il tessuto (patologico) di interesse eliminando dall’immagine i tessuti (sani) che lo circondano.
Lo strumento verrà utilizzato per studiare in vivo l’applicabilità di tale tecnica innovativa di imaging diagnostico su di una ampia casistica di tumori con il particolare intento di osservare tessuti metastatici in fase molto precoce e lo sviluppo della neo-angiogenesi. Il lavoro di ricerca sarà svolto in collaborazione con l’Istituto di Cancerologia dell’Università di Bologna.
Durante le misure preliminari all’entrata in funzione del tomografo si è presentato il problema di ottenere il miglior compromesso tra l’efficienza di rivelazione dei fasci di Raggi X e la risoluzione spaziale nell’immagine. Tali parametri sono infatti in competizione poiché l’aumento di spessore dello scintillatore comporta un degradamento della risoluzione spaziale. Il lavoro si propone pertanto di studiare la miglior geometria del sistema scintillatore-CCD al fine di minimizzare il problema ottenendo nel contempo la migliore qualità dell’immagine possibile. Al lavoro di progettazione seguono lo sviluppo meccanico, ottico ed elettronico del sistema di acquisizione delle immagini nonché la caratterizzazione sperimentale del rivelatore. Infine occorre dare ragione delle misure ottenute utilizzando piccoli fantocci appositamente studiati per ottenere immagini campione, mediante simulazioni numeriche.