Progressi della strumentazione per il monitoraggio della dose di radiazioni

La dosimetria delle radiazioni o la valutazione della dose di radiazione assorbita da una persona, ha applicazioni nel monitoraggio delle esposizioni lavorative, per valutare le terapie biomediche, per la dose secondaria (scatter-dipendente) durante la radioterapia e anche l’esposizione delle persone a bordo dei voli commerciali e degli astronauti nello spazio. Un grande consorzio internazionale di otto partner completi e sei associati si sta occupando della formazione di ricercatori in fase iniziale (ESR) su argomenti pertinenti con il sostegno dell’Unione europea del progetto ARDENT (Advanced Radiation Dosimetry European Network Training initiative).

Il progetto ha lo scopo di rafforzare la cooperazione internazionale e la ricerca europea, promuovere il trasferimento tecnologico all’industria e preparare una nuova generazione di scienziati per una carriera sempre più importante nella dosimetria delle radiazioni. L’attenzione è rivolta ai rivelatori di gas, rivelatori a stato solido e rivelatori di traccia (sulla base di diverse velocità con cui le tracce di particelle nucleari sono incise rispetto al materiale sfuso). I ricercatori stanno sviluppando e testando la strumentazione per misurare le distribuzioni energetiche e le quantità dosimetriche in campi di radiazione complessi e in fasci di particelle monoenergetici utilizzati nella terapia del cancro.

Tutti i 15 ricercatori di livello iniziale sono stati reclutati con successo e sono stati coinvolti in un ampio programma di ricerca e formazione. Provengono da 10 paesi e circa un quarto è costituito da donne, un numero piuttosto rispettabile vista la rappresentanza femminile nel campo in generale. Per ciascun ricercatore di livello iniziale, un documento di progetto tiene traccia di corsi di formazione, attività sperimentali, conferenze e presentazioni, pubblicazioni scientifiche, attività di sensibilizzazione del pubblico e distacchi. Il sito web del progetto fornisce dettagli sul progetto e sui suoi risultati.

In una fortuita aggiunta al progetto originario, l’Agenzia spaziale europea (ESA) ha offerto i distacchi con il simulatore Geant4 per studiare la risposta del chip TimePix. TimePix è un rivelatore a pixel ibrido a semiconduttore per il monitoraggio delle particelle per la misura diretta dell’energia di vari tipi di radiazione. Il Geant4 è un insieme di strumenti per la simulazione del passaggio delle particelle attraverso la materia. Entrambi sono stati sviluppati attraverso collaborazioni presso l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera.

Diversi progetti si concentrano sullo sviluppo e applicazioni di Timepix. Un nuovo rivelatore, il GEMPix, costruito dalla combinazione di due tecnologie CERN (GEM e Timepix) è stato sviluppato con potenziali applicazioni nella dosimetria medica, microdosimetria e nelle misure di emettitori fotonici a bassa energia per la caratterizzazione dei rifiuti radioattivi.

È stato sviluppato un fantoccio 4D in grado di simulare il movimento di un torace umano durante la respirazione, in grado di simulare il movimento dei polmoni, delle ossa e del tessuto di un torso umano e il movimento 3D di un tumore al suo interno, in funzione del tempo. Prevede la possibilità di inserire rivelatori passivi e attivi per misurare con precisione la dose erogata a un tumore in movimento nella radioterapia convenzionale e, in futuro, nei centri di adroterapia avanzati.

ARDENT sta conducendo una ricerca di punta sulla dosimetria delle radiazioni con particolare attenzione alle applicazioni industriali attraverso i suoi quattro partner industriali. Il progetto ha formato una nuova generazione di ricercatori in un settore di ricerca fondamentale, ha favorito lo sviluppo del settore privato e ha rafforzato la collaborazione internazionale per un’eredità duratura.