Proposta di un nuovo Esperimento INFN Gr. 5. A. Longoni

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Liliana Stefani
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1 Proposta di un nuovo Esperimento INFN Gr. 5 A. Longoni

2 Su proposta di collaborazione del Weitzmann Institute of Science: Studio di fattibilità per lo sviluppo di una sonda XRF per la mappatura in vivo della distribuzione di Zinco nella prostata

3 La concentrazione di Zn nella prostata sana è di circa μg/g variabile da individuo a individuo. Nei tessuti cancerosi della stessa la concentrazione è ridotta di circa 2-5 volte rispetto a quella delle zone sane. Il mapping della distribuzione di Zn potrebbe essere indicatore di CAP più specifico del PSA. Analisi XRF di campioni bioptici di centinaia di pazienti confermano questi dati. Si propone lo studio di fattibilità di una sonda XRF per mapping in vivo della distribuzione di Zn nella prostata. Scopo finale: a) evitare inutili biopsie, b) guidare il prelievo bioptico (attualmente random) direttamente sulle zone sospette. Scopo di questo proposal: studio della tecnologia necessaria e sperimentazione preliminare su fantocci.

4 Struttura schematica di una possibile sonda Eccitazione e collezione confocali

5 Simulazioni preliminari Dati: SDD 200 mm 2 Eccitazione 17.4 KeV (Mo) 3 mm epitelio tra sonda e ghiandola (assorbimento, scattering, Zn nell epitelio) ppm Zn Precisione richesta 10% Necessari: flussi 4x10 9 ph/cm 2-2x10 10 ph/cm 2 (dose equivalente a quella di una mammografia)

6 Misure preliminari su biopsie

7 Israele: Partecipanti al progetto Department of Particle Physics,Weizmann Institute of Science,POB26,Rehovot 76100, Israel Soreq NRC,Yavne81800,Israel Department of Pathology, Sheba Medical Center, TelHashomer 52624, Israel Department of Urology, Sheba Medical Center, TelHashomer 52624, Israel Department of Pathology, Kaplan Medical Center, POB1, Rehovot, Israel Department of Urology, Kaplan Medical Center, POB1, Rehovot, Israel Italia: INFN Sezione di Milano (A. Longoni) INFN Sezione di Trieste (A. Vacchi)

8 Perchè è stata richiesta la nostra collaborazione Esperienza nello sviluppo di strumentazione basata su SDD Specifica strumentazione XRF per elemental mapping già sviluppata e sperimentata in campo biologico. Perchè all INFN sarebbe di interesse partecipare Logica continuità e finalizzazione di due precedenti Esperimenti Gr 5: FELIX sviluppo di un sistema XRF per elemental mapping DRUIDNORMA elemental mapping su organi e cellule biologiche Collaborazione con prestigioso centro di ricerca internazionale Possibili rilevanti ricadute in campo clinico

9 Dettagli della proposta Il ruolo dei gruppi INFN sarà in particolare rivolto allo sviluppo della strumentazione XRF e alla co-partecipazione alla sperimentazione in laboratorio Il ruolo dei gruppi israeliani sarà in particolare rivolto allo studio teorico del problema, allo sviluppo dei test pattern e fantocci, agli aspetti più specificatamente medici e alla sperimentazione in laboratorio. La strumentazione sviluppata sarà localizzata prevalentemente a Milano. La durata prevista per questo studio di fattibilità comprensivo di sviluppo di strumentazione e sperimentazione in laboratorio è di due anni.

10 Dettagli della proposta INFN (la preparazione della proposta è in fase di elaborazione) Partecipanti Milano: A. Longoni 60% Assegnista di ricerca 60% Assegnista di ricerca 30% Trieste: A. Vacchi da definire Assegnista di ricerca 75% PhD da definire

11 Dettagli della proposta INFN (la preparazione della proposta è in fase di elaborazione) Finanziamenti richiesti Tra Milano e Trieste: Circa 100 ke/anno Circa 40% per sviluppo strumentazione: rivelatori, ottiche policapillari per X, micromontaggi, realizzazioni elettroniche,... Circa 15% fisiologia di laboratorio: riparazioni, componenti elettronici,... Circa 25% per missioni Italia: collaborazione Milano-Trieste Circa 20% per missioni estere: collaborazione Weitzmann

12 Precedenti progetti INFN Gr.5 relativi a XRF FELIX A ring detector centered on the excitation beam allows Microfocus X-ray generator Poly-capillary X-ray minilens a larger collection angle of the fluorescence an higher detection efficiency at low energy SDD ring detector

13 The ceramic board

14 Readout electronics + Data acquisition system for the SDD4 VPA fast/slow shaper peak stretcher SEL VPA VPA fast/slow shaper fast/slow shaper peak stretcher peak stretcher ADC FPGA + RAM HOST PC VPA fast/slow shaper VLSI chip peak stretcher RESET Scheme of principle of the new fast acquisition system presently under development (the histogram is made on board )

15 Lombard buckle inlaid work (agemina) Second quarter of VII century A.C. Trezzo d Adda, Italy

16 Ag Fe Cu 7 mm

17 Precedenti progetti INFN Gr.5 relativi a XRF DRUID-NORMA

21 Precedenti progetti INFN Gr.5 relativi a XRF DRUID-NORMA TwinMic is a multipurpose X-ray microscope at the synchrotron light-source ELETTRA Trieste

22 The XRF detection module for TwinMic 8 x 30 mm 2 SDD Final set-up Development is in progress

40μm Pixel number: 40 x 40 Measurement time: 10 s/pixel Sodium Color map:

23 XRF images of Epatocytes XRF image: information about chemical elements 40 μm Obtained with two 30mm 2 SDDs 40 μm Magnesium Scanned area: 40 μm x 40μm Pixel number: 40 x 40 Measurement time: 10 s/pixel Sodium Color map: normalized to max pixel count Max -min count Mg: 90-0 Max - min count Na: 100-0

24 X-ray fluorescencytesce of Epatocytes Na Mg Prim. C Na K: 78eV up to 30kcps Tsh=1 sec O Primary beam: 1450eV Obtained with two 30mm 2 SDDs Uniform excitation of the whole cells area

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