LR- FIS07.1.1
Sviluppo di modelli innovativi per dosimetria interna nelle terapie di medicina nucleare
Le principali aree di ricerca su cui sono in corso studi riguardano: l'introduzione di modelli analitici, basati su risultati di simulazioni Monte Carlo, per la dosimetria interna di radionuclidi alfa-beta-gamma emettitori in volumi ellissoidali e in distribuzioni voxelizzate; modelli biocinetici e dosimetrici applicati al trattamento dell'ipertiroidismo, dei tumori neuroendocrini, delle metastasi ossee con alfa emettitori; l'implementazione della dosimetria tomografica Monte Carlo diretta in regioni di rilevante disomogeneità tissutale con applicazioni nella TARE del HCC e in altre patologie in cui trovano impiego radiofarmaci diagnostici e terapeutici innovativi, anche pre-clinici e PET.
Pubblicazioni relative alla linea di ricerca
[1] Auditore, L., Amato, E., Italiano, A., Arce, P., Campennì, A., Baldari, S. Internal dosimetry for TARE therapies by means of GAMOS Monte Carlo simulations. (2019) Physica Medica, 64, pp. 245-251.
[2] Amato, E., Campennì, A., Ruggeri, R.M., Auditore, L., Baldari, S. Comment on: “Technical note: Single time point dose estimate for exponential clearance” [Med. Phys. 45(5), 2318-2324 (2018)]. (2019) Medical Physics, 46 (6), pp. 2776-2779.
[3] Cicone, F., Gnesin, S., Denoël, T., Stora, T., van der Meulen, N.P., Müller, C., Vermeulen, C., Benešová, M., Köster, U., Johnston, K., Amato, E., Auditore, L., Coukos, G., Stabin, M., Schaefer, N., Viertl, D., Prior, J.O. Internal radiation dosimetry of a 152Tb-labeled antibody in tumor-bearing mice. (2019) EJNMMI Research, 9, art. no. 53.
Referente: Prof. Ernesto Amato (eamato@unime.it).
Centri di Ricerca o altri Istituti di Ricerca con cui si collabora:
Institute of Radiation Physics, Lausanne University Hospital, Lausanne, Switzerland
Centre de Recherches en Cancérologie, INSERM - Université Toulouse, Toulouse, France
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania, Italia
Link a pagine esterne attinenti alla linea di ricerca:
http://ernestoamato.altervista.org/category/internal-dosimetry/
Progetti finanziati:
MC-INFN, progetto nazionale dell'INFN, di cui il Prof. Amato è responsabile locale per la Sezione di Catania dell'INFN.
LR- FIS07.1.2
Applicazione della simulazione Monte Carlo in radioprotezione e nella produzione di radionuclidi per vie innovative
La simulazione Monte Carlo del trasporto e dell'interazione radiazione-materia è il metodo di calcolo più accurato per ottimizzare le schermature in configurazioni di irradiazione complesse. In questo settore, le ricerche in corso riguardano: la valutazione delle dosi alle estremità e l'ottimizzazione della protezione nella manipolazione di sorgenti radioattive, con particolare riguardo agli emettitori beta; l'applicazione di modelli analitici derivati da simulazioni Monte Carlo per il calcolo di fattori dosimetrici in organismi viventi nell'ambito della radioprotezione ambientale; il dimensionamento dei beam-dump e delle principali opere i radioprotezione nella facility ELI-Beamlines, progettata per accelerare elettroni fino a 50 GeV e protoni fino ad alcuni GeV, tramite interazione di fasci Laser ultra-intensi con target; lo studio sperimentale e simulativo del contributo del bremsstrahlung interno alla dose di radiazione da sorgenti beta.
Lo studio di vie innovative di produzione di radionuclidi di interesse biomedico si è focalizzato sulla stima delle rese di produzione di radionuclidi PET tramite fasci di protoni accelerati in ELI-Beamlines, e della produzione concomitante di 64Cu e 18F in ciclotroni medicali di media energia, sfruttando reazioni indotte da neutroni secondari.
Pubblicazioni relative alle linea di ricerca:
[1] Italiano, A., Auditore, L., Amato, E. Enhancement of radiation exposure risk from β-emitter radionuclides due to Internal Bremsstrahlung effect: A Monte Carlo study of 90Y case. (2020) Physica Medica, 76, pp. 159-165.
[2] Amato, E., Italiano, A. Evaluation of skin absorbed doses during manipulation of radioactive sources: A comparison between the VARSKIN code and Monte Carlo simulations. (2018) Journal of Radiological Protection, 38 (1), pp. 262-272.
[3] Amato, E., Italiano, A., Margarone, D., Pagano, B., Baldari, S., Korn, G. Study of the production yields of 18F, 11C, 13N and 15O positron emitters from plasma-laser proton sources at ELI-Beamlines for labeling of PET radiopharmaceuticals. (2016) Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 811, pp. 1-5.
Referente: Prof. Ernesto Amato (eamato@unime.it).
Centri di Ricerca o altri Istituti di Ricerca con cui si collabora nell'ambito della Linea di Ricerca:
AOU Policlinico "S. Orsola - Malpighi", Bologna
Institute of Radiation Physics, Lausanne University Hospital, Lausanne, Switzerland
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania, Italia
ELI Beamlines - Institute of Physics - Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, Czech Rep.
Link a pagine esterne attinenti alla linea di ricerca:
http://ernestoamato.altervista.org/category/radiation-protection/
Progetti finanziati:
MC-INFN, progetto nazionale dell'INFN, di cui il Prof. Amato è responsabile locale per la Sezione di Catania dell'INFN.
LR-FIS07.2
Sviluppo di procedure innovative nella conduzione dei Controlli di Qualità in radiodiagnostica
- Sviluppo, in ambiente LabVIEW, di metodiche alternative nella conduzione dei controlli di qualità su apparecchiature di diagnostica per immagini
- sviluppo di fantocci innovativi rispetto a quelli usualmente utilizzati per i controlli di qualità su apparecchiature di diagnostica per immagini
Lo scopo di un’importante categoria di dispositivi di diagnostica strumentale è quello di produrre immagini in grado di fornire informazioni quanto più precise e accurate. In particolare, la tomografia computerizzata (TC), la risonanza magnetica (RM) e l’ecografia (US) possono essere considerate tra le tecniche di imaging più sofisticate, nonché tra le pratiche strumentali attualmente più utilizzate nella attività di diagnostica clinica. Le tecniche diagnostiche di cui sopra si basano sull’acquisizione e sulla corretta valutazione di immagini ad elevata risoluzione. In questo contesto per garantire il mantenimento di adeguati standard qualitativi nel tempo è necessario intraprendere e portare avanti adeguate procedure di assicurazione della qualità (QA). Tali procedure includono la conduzione di test periodici, finalizzati all’individuazione di possibili degradazioni nella qualità dell’immagine, cosa che implica una minore capacità di identificare ed interpretare correttamente reperti patologici, con conseguente riduzione dell’accuratezza e della confidenza diagnostica complessiva. I test indicati con il termine controlli di qualità (CQ), giocano un ruolo chiave all’interno delle procedure di QA, poiché sono in grado di fornire una completa valutazione dello stato dell’apparecchiatura e dell’immagine, che essa fornisce. I CQ consistono in un insieme di prove effettuate al fine di determinare il livello di riproducibilità e accuratezza delle prestazioni dell’apparecchiatura diagnostica rispetto ad un riferimento opportunamente definito, atteso che qualsiasi imperfezione o degradamento della messa a punto dell’apparecchiatura potrebbe influenzare il corretto percorso diagnostico. Per tale motivo l’effettuazione dei CQ è raccomandata sia dai costruttori delle apparecchiature che dalle organizzazioni professionali dei fisici medici (Associazione Italiana di Fisica Medica, AIFM; American Association of Physicists in Medicine, AAPM; National Emergency Medicine Association, NEMA). Per tale motivo è fondamentale che le valutazioni effettuate in fase di accettazione dell’apparecchiature diagnostiche siano riproducibili durante tutta la vita dell’apparecchiatura, in maniera da garantire sempre un alto livello diagnostico. In questo contesto, il nostro gruppo di lavoro sviluppa nuovi fantocci utilizzabili per la conduzione dei controlli di qualità sulle apparecchiature di imaging diagnostico.
I Controlli di qualità rappresentano uno strumento fondamentale per monitorare la qualità dell’immagine delle apparecchiature di diagnostica medica e per verificarne il mantenimento di diverse caratteristiche fisiche. A causa dell’impossibilità di eseguire i controlli di qualità direttamente sui pazienti per motivi di sicurezza, è necessario l’utilizzo di fantocci, realizzati in maniera tale da simulare i distretti anatomici. Tali fantocci sono spesso costosi e dedicati ad un’unica apparecchiatura di diagnostica per immagine, e per effettuare i controlli di qualità bisogna seguire un protocollo specifico dettato dalla casa costruttrice. In molte occasioni per effettuare un programma completo di controlli di qualità bisogna utilizzare più fantocci con protocolli diversi. In questo scenario, il nostro gruppo sviluppa fantocci per apparecchiature di diagnostica medica (RM, TC, US), in alcuni casi universali, che consentano di effettuare un programma completo di controlli di qualità.
Sempre seguendo quanto dettato dai protocolli Internazionali e Nazionali in merito alla conduzione dei controlli di qualità, si sviluppano fantocci in funzione dell’apparecchiatura che si vuole sottoporre a controllo, scegliendo opportunamente materiali, inserti e magari sviluppando anche metodologie alternative.
Oltre alle pubblicazioni scientifiche, lo sviluppo di fantocci per la conduzione dei controlli di qualità su apparecchiature di diagnostica per immagini può avere un impatto economico, dovuto alla brevettazione e commercializzazione degli stessi.
Pubblicazioni relative alla linea di ricerca:
[1] Bonanno L, Marino S, Morabito R, Barbalace G, Sestito A, Testagrossa B, Acri G - Evaluation of US and MRI techniques for carotid stenosis: a novel phantom approach – La Radiologia Medica (2018) - doi.org/10.1007/s115.
[2] Acri G, Testagrossa B, Sestito A, Bonanno L, Vermiglio G - CT and MRI slice separation evaluation by LabView developed software - Zeitschrift fur Medizinische Physik (2018) - doi: 10.1016/j.zemedi.2017.09.009.
[3] Acri G., Tripepi M.G., Causa F., Testagrossa B., Novario R, Vermiglio G., “Slice Thickness Evaluation in CT and MRI: An Alternative Computerized Procedure” – La Radiologia Medica – DOI:10.1007/s11547-011-0775-5.
Referente: Giuseppe Acri (gacri@unime.it)
Brevetti
- European Patent
Universal phantom structure for quality inspections both on computerized tomography and on magnetic resonance tomography
Patent number: 14833277.8 – 1666
Date: 02/09/2016
- USA Patent
Universal phantom structure for quality inspections both on computerized tomography and on magnetic resonance tomography
Patent number: US 10,168,409 B2
Date: 01/01/2019