AFFILIAZIONE
università degli studi niccolò cusano
AUTORE PRINCIPALE
PhD Pettinato Sara
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GRUPPO DI LAVORO
PhD Pettinato Sara – università degli studi niccolò cusano, roma
PhD Girolami Marco – istituto di struttura della materia, consiglio nazionale delle ricerche, montelibretti
PhD Stravato Antonella – azienda ospedaliera “san giovanni-addolorata”, roma
Prof.ssa Rossi Maria Cristina – università roma tre, roma
Prof. Salvatori Stefano – università degli studi niccolò cusano, roma
AREA TEMATICA
Applicazioni innovative di bioingegneria (premio miglior tesi di dottorato)
ABSTRACT
Con lo sviluppo delle moderne tecniche radioterapiche, si è registrata una crescente richiesta di dosimetria di precisione della radiazione che ha imposto l’uso di strumenti sempre più accurati e affidabili. Attualmente, per le misure di dose, i fisici sanitari usano le camere a ionizzazione connesse a elettrometri di precisione. Tali strumenti integrano continuamente nel tempo il segnale di fotocorrente dei detector, non consentendo di avere informazioni in tempo reale della dose rilasciata dal singolo impulso. In questo lavoro viene presentato un sistema di rivelazione completo basato su un dosimetro in diamante accoppiato a un’elettronica custom studiato per il monitoraggio della dose, impulso per impulso, e per la diagnostica real-time dei fasci di radiazione (fotoni o elettroni) usati nelle tecniche convenzionali di radioterapia e nella emergente tecnologia FLASH. Quest’ultima pone numerose sfide dal punto di vista dosimetrico per gli elevati valori sia di dose per impulso (>1Gy/p) che di dose-rate (>40 Gy/s) che per i tempi di trattamento estremamente bassi (100-200ms). I livelli di fotocorrente (fino a 100 mA) generata da dosimetri irraggiati con fasci FLASH non possono essere gestiti dagli elettrometri convenzionali oggi ottimizzati per ampiezze di segnale inferiori a 0.5 mA. Lo strumento proposto sfrutta il segnale di sincronismo disponibile alla console di controllo del LINAC per sincronizzare la misura ad ogni impulso: un integratore di precisione, pilotato da un microcontrollore opportunamente programmato, integra il segnale solo a cavallo dell’impulso, per pochi microsecondi. Ad ogni impulso, lo strumento è in grado di monitorare i parametri principali dei fasci incidenti: dose assorbita; dose-rate istantaneo ed efficace; frequenza di ripetizione. Il lavoro ha perciò l’obiettivo di dare un contributo significativo alla comunità scientifica trasversalmente impegnata nello studio degli effetti radiobologici sui tessuti quando irraggiati con elevati valori di dose per periodi di tempo di pochi millisecondi. Il sistema è stato validato sia con fasci di fotoni ed elettroni usati nella radioterapia convenzionale ed ha permesso di misurare livelli di dose di 278 µGy/p e 556 µGy/p, rispettivamente a 6 MeV e 18 MeV, sia con elettroni a 7 MeV emessi da un apparato FLASH, ed in questo caso la dose misurata è superiore a 2.5 Gy/p. Quanto proposto appare dunque una solida base con cui contribuire nella ricerca in ambito della radioterapia oncologica.
