Gruppo di Fisica Medica

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Carlotta Rossini
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1 Gruppo di Fisica Medica Prof. Mauro Gambaccini (stanza 307, Dott. Giovanni Di Domenico Dott. Michele Marziani Dott. Angelo Taibi Dott. Francesco Sisini Dott. Paolo Cardarelli Gaia Pupillo Irena Mucollari Giacomo Gadda

2 Fisica Medica applicazioni della fisica alla medicina Il gruppo di Ferrara si occupa principalmente di diagnostica per immagini: - radiologia: utilizzo di immagini prodotte da raggi-x - medicina nucleare: utilizzo di immagini prodotte da radiazione provenienti da decadimenti nucleari (raggi gamma) - ecografia utilizzo di immagini prodotte dall'interazione di ultrasuoni con I tessuti

raggi-x - medicina nucleare: utilizzo di immagini prodotte da radiazione provenienti da

3 Laboratori presso UNIFE Larix (Polo Scientifico Tecnologico) Laboratorio Medicina Nucleare (polo chimico bio-medico) Laboratorio Eco-Fluidodinamica (Polo Scientifico Tecnologico)

4 Tecnologie coinvolte Produzione raggi-x (tubo a raggi-x, compton inverso) Monocromatizzazione raggi-x (diffrazione da cristalli) Rivelatori per immagini (radiografia digitale, PET, SPECT) Rivelatori per spettroscopia (misura distribuzione energetica della radiazione) Elaborazione immagini digitali (deconvoluzione, ricostruzione tomografica) Simulazioni Monte Carlo (interazione radiazione-materia, imaging, rivelatori) Ecografo (studio flussi sanguigni) Principali esperimenti 2014 SL-Thomson (INFN) ELI NP Gamma beam system (EU collaboration) SYRMA-CT (INFN) APOTEMA (INFN) Quantificazioni ECO-Doppler flusso sanguigno nelle giugulari (PRIN)

(deconvoluzione, ricostruzione tomografica) Simulazioni Monte Carlo (interazione radiazione-materia, imaging, rivelatori) Ecografo (studio flussi sanguigni)

5 SL-Thomson ed ELI-NP Produzione di raggi-x per applicazioni mediche/nucleari tramite il Compton-inverso

6 Attività gruppo di Ferrara per SL-Thomson / ELI-NP Progettazione e realizzazione delle beamline Progettazione, realizzazione e test di rivelatori innovativi Caratterizzazione dei fasci di radiazione prodotti (misura flusso, distribuzione energetica e distribuzione spaziale) Studio delle applicazioni in imaging diagnostico (qualità immagine, dosimetria, tecniche imaging avanzato: contrasto di fase, dual energy..) Absorption calorimeter Laser beam Electron beam Compton spectrometer X-ray beam Concrete shield Collimation Imager Monitor Nuclear resonant calibration system

Studio delle applicazioni in imaging diagnostico (qualità immagine, dosimetria, tecniche imaging avanzato: contrasto di fase, dual energy.

7 APOTEMA Accelerator-driven Production Of TEchnetium/Molybdenum for medical Applications OBIETTIVO GENERALE: Sviluppo di bersagli di potenza per la produzione, mediante acceleratori, di Mo-99 e Tc-99m per uso diagnostico nella medicina nucleare In medicina nucleare si usano RADIOTRACCIANTI: + RADIONUCLIDE + DRUG = = RADIOTRACER (SPECIFIC TISSUE)

mediante acceleratori, di Mo-99 e Tc-99m per uso diagnostico nella medicina nucleare

8 E' importante avere diversi RADIOTRACCIANTI: per ottenere immagini (radioisotopi che emettono radiazione γ e β+) per fare terapia (radiazione α e β-) Durante la progettazione e lo sviluppo del target si devono ottimizzare: Aspetti termomeccanici (dissipazione del calore), Resa nuclidica (misura della sezione d'urto), Processamento radio-chimico dell isotopo prodotto INTERDISCIPLINARITA`! Fisica Teorica e Nucleare, Fisica MEDICA, Chimica, Radiochimica, Biologia, Farmacia, Medicina Nucleare

(dissipazione del calore), Resa nuclidica (misura della sezione d'urto), Processamento radio-chimico dell isotopo prodotto

Ruolo della sezione di Ferrara nel progetto APOTEMA: Studio delle sezioni d'urto delle reazioni con protoni a diverse energie per la produzione di Mo-99 e Tc-99m (analisi dei contaminanti, es.

9 Ruolo della sezione di Ferrara nel progetto APOTEMA: Studio delle sezioni d'urto delle reazioni con protoni a diverse energie per la produzione di Mo-99 e Tc-99m (analisi dei contaminanti, es. Tc-99g) 100Mo(p,pn)99Mo 100Mo(p,2n) 99mTc 100Mo(p,x)xxTc Sviluppo di un sistema di conteggio beta in fase liquida per la misura 100 c sperimentale della sezione d urto Mo(p,2n)99gTc c c A D C PMT β Coincidence Summation c c TRIGGER c A D C Hamamatsu R PC Spectrum Analyzer Ampli ADC PMT Scheme of the β-spectrometer

Tc-99g) 100Mo(p,pn)99Mo 100Mo(p,2n) 99mTc 100Mo(p,x)xxTc Sviluppo di un sistema di conteggio beta in fase liquida per la misura

10 ESEMPIO di immagine SPECT ottenuta usando un radiotracciante ( SUBSTANCE-P marcato con Tc-99m SUBSTANCE-P

11 LABORATORIO DI FLUIDODINAMICA Obiettivo: Studio del flusso sanguigno in carotide e giugulare in condizioni fisiologiche e patologiche. Lavoro in laboratorio: Costruzione di un circuito idraulico che simuli la circolazione sanguigna nel collo; Analisi della risposta di un sistema eco-doppler a flussi costanti e pulsati con sonda fissa; Valutazione dei valori ottenuti dalle misure effettuate da personale esperto.

Lavoro in laboratorio: Costruzione di un circuito idraulico che simuli la circolazione sanguigna nel

12 Si misura la variazione di frequenza dell ultrasuono Si calcola la velocità dei centri scatteratori

13 Sangue Carotide e giugulare Cuore

14 Confronto tra: Flussi reali (costanti e pulsati) Flussi calcolati dal sistema eco-doppler

15 PROGETTO SPACE DREAM

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