Miglioramento delle misure di dose dei protoni

Verifica PET della terapia protonica è basata su diversi emettitori di positroni generati nella regione irradiata. Questi emettitori includono 11C, 13N e 15O e sono caratterizzati da emivite che consentono l’esame del paziente durante e dopo l’irradiazione con una scansione PET. Le immagini risultanti possono quindi essere utilizzate per misurare la dose somministrata.

Tuttavia, il trasferimento del paziente a uno scanner PET nelle vicinanze può provocare il dilavamento isotopico e l’incapacità di individuare gli isotopi a vita breve. I sistemi in-beam superano questi inconvenienti. Un team finanziato dall’UE si è concentrato sull’approccio in-beam per il monitoraggio di un fascio protonico con l’obiettivo di migliorare la velocità di acquisizione e superando così i problemi legati al dilavamento e ai processi nucleari veloci.

Nell’ambito del progetto FULLBEAM (Fully digital in-beam PET for hadron therapy), i ricercatori hanno sviluppato un sistema PET migliorato composto da due teste più grandi dei rivelatori. Ciascun rivelatore da 10x10 cm è accoppiato ai tubi fotomoltiplicatori e dotato di sistemi di acquisizione dati indipendenti.

L’ostacolo principale nel corso della registrazione di dati PET durante il trattamento è il forte rumore di fondo. Il sistema FULLBEAM, grazie al basso tempo di decadimento dei rivelatori, mitiga gli effetti di dati di coincidenza casuale, consentendo l’acquisizione dei dati PET durante l’irraggiamento.

Ciò è particolarmente vantaggioso perché eliminerebbe le degradazioni delle immagini dipendenti dal tempo, come quelle dovute al dilavamento biologico. Inoltre, l’elaborazione del segnale completamente digitale riduce ulteriormente il tempo morto dei rivelatori e migliora la risoluzione della coincidenza.

Il sistema di acquisizione dei dati messo a punto nell’ambito del progetto FULLBEAM è una delle tecnologie esplorate nel progetto INSIDE, finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca italiano, che utilizza rilevatori più ampi basati su fotomoltiplicatori al silicio. Il progetto TRIMAGE, finanziato dall’UE, ha anche beneficiato della tecnologia FULLBEAM. In combinazione con la risonanza magnetica e l’elettroencefalografia, i progressi del progetto forniranno ai medici uno strumento efficace per la diagnosi della schizofrenia e di altri disturbi di salute mentale.