PET demonstrator. (Realizzazione e test iniziali di un prototipo PET)

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1 Construction and testing of a PET demonstrator (Realizzazione e test iniziali di un prototipo PET) UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CAGLIARI Facoltà di Scienze - Corso di Laurea Magistrale in Fisica A.A

2 Sommario Introduzione Motivazioni e scopo del lavoro Funzionamento di uno scanner PET Principi alla base di un tomografo PET e parti principali Materiali e test preliminari Componenti principali, assemblaggio meccanico, test presso il TUT e presso il Tampere University Hospital Analisi dati e risultati Analisi dati, spettri di energia. Calibrazione in energia e stima preliminare della risoluzione in energia Conclusioni Conclusioni sul lavoro di tesi e sviluppi futuri

3 Introduzione La medicina nucleare è al giorno d'oggi una delle tecniche diagnostiche precliniche più utilizzate al mondo. La PET è la più La PET è la più moderna tecnica diagnostica in medicina nucleare.

4 PET Rivelazione coppia fotoni γ di annichilazione e localizzazione punto di emissione

5 Ambiti di ricerca nella PET PET Time of Flight: alta risoluzione temporale PET con informazioni DOI: alta risoluzione spaziale e alta efficienza PET-MRI: informazioni fisiologiche e morfologiche integrate PET scanners dedicati: diagnosi su singole parti del corpo umano PET per piccoli animali: alta risoluzione spaziale (ricerca genetica e industria farmaceutica)

6 Nuova geometria PET PET ad alta risoluzione e alta efficienza

7 Nuova geometria PET PET ad alta risoluzione e alta efficienza

8 Materiali Cristalli scintillatori: LYSO

9 Materiali Cristalli scintillatori: LYSO Radioattività intrinseca 176 Lu: A = 39 cps/g τ ½ = y

10 Materiali Strisce di wavelenght shifter: WLS

11 Materiali Fotorivelatori: MPPC

12 Materiali Elettronica di rivelazione: Vertilon Data Acquisition System PhotoniQ IQSP channels SDS232 channel SMB 32 channels (x2) PhotoniQ software

13 Materiali Assemblaggio e configurazione

14 Materiali Assemblaggio e configurazione

15 Materiali Assemblaggio e configurazione

16 Misura radioattività intrinseca LYSO

17 Misura fotopicco a 511 kev

18 Misura fotopicco a 511 kev

19 Spettro di radioattività intrinseca LYSO 55 kev 202 kev 307 kev

20 Spettro di radioattività intrinseca LYSO 55 kev 202 kev 307 kev

21 Spettro fotopicco a 511 kev 511 kev

22 Spettro fotopicco a 511 kev 511 kev

23 Parametri fit Gaussiani Radiottività intrinseca LYSO Fotopicco a 511 kev

24 Calibrazione in energia Equazione fit lineare per la radioattività intrinseca LYSO Coefficiente di correlazione Deviazione punto a 511 kev

25 Calibrazione in energia Equazione fit lineare per la radioattività intrinseca LYSO Coefficiente di correlazione Deviazione punto a 511 kev

26 Calibrazione in energia Equazione fit non lineare (funzione a 3 parametri) Coefficiente di correlazione

27 Calibrazione in energia Equazione fit non lineare (funzione a 3 parametri) Coefficiente di correlazione

28 Calibrazione in energia Conversione unità di carica elettrica in unità di energia (funzione a 3 parametri inversa)

29 Calibrazione in energia Conversione unità di carica elettrica in unità di energia (funzione a 3 parametri inversa)

30 Risoluzione in energia Definizione risoluzione in energia (R): Definizione larghezza a mezza altezza (FWHM): Stima preliminare a partire dai dati acquisiti :

31 Conclusioni e outlook Realizzazione prototipo Avantomography Prototipo di piccola PET con geometria ad alta risoluzione e alta efficienza. Test preliminari sul dispositivo Test presso il TUT e presso il Tampere University Hospital Radioattività intrinseca LYSO e fotopicco a 511 kev Misura ed analisi spettri Calibrazione in energia cristallo LYSO Deviazione punto a 511 kev: 8% (Ax-PET 5%) Stima risoluzione in energia R 14% (Ax-PET 12%)

32 Conclusioni e outlook Sviluppo di tipo strutturale Aumento numero di cristalli LYSO e di strisce WLS, per aumentare l efficienza di rivelazione Ulteriori test con differenti materiali Materiali riflettenti, colle ottiche e materiali di saldatura Caratterizzazione LYSO e WLS Calibrazione in energia, risoluzione energetica, uniformità di risposta Caratterizzazione del singolo modulo Risoluzione spaziale e temporale, efficienza di rivelazione Elettronica dedicata e trigger esterno Per misure in coincidenza temporale (essenziali nell imaging PET) Implementazione monitoraggio temperatura (già progettato) Dipendenza dalla temperatura del guadagno MPPC

33 GRAZIE PER L'ATTENZIONE!!!

34 SLIDES DI BACK UP

35 Cristalli scintillatori: LYSO

36 176 Lu K. Komura, K. Sakamoto, S. Tanaka "The half-life of long-lived 176Lu", Nuclear Physics A, 1972 J. Luo, X. Kong, "Half-life of 176Lu ", Applied Radiation and Isotopes, 2006 γ-ray energy (kev) α t I γ (%) ± ± ± ± ± ± ± ±0.02

37 LYSO (Ax-PET) P. Beltrame et al The AX-PET demonstrator Design, construction and characterization", Nuclear Instruments and Methods A, 2011

38 LYSO (Ax-PET) P. Beltrame et al The AX-PET demonstrator Design, construction and characterization", Nuclear Instruments and Methods A, 2011

39 LYSO (Ax-PET) P. Beltrame et al The AX-PET demonstrator Design, construction and characterization", Nuclear Instruments and Methods A, 2011

40 APD

41 δ p α