Nicola Belcari | febbraio 2018
UTOFPET - Ultra-Time-Of-Flight Positron Emission Tomography with multi-channel Silicon photomultipliers and photonic crystals
Negli ultimi anni si è registrata in ambito clinico una crescente domanda di sistemi di diagnostica per immagini ad alta sensibilità.
La tendenza verso una medicina personalizzata porta infatti alla necessità di acquisire informazioni molecolari sul paziente con sempre maggiore frequenza ma questo pone problemi, in particolare con alcune tipologie di pazienti, come ad esempio quelli pediatrici: le tecnologie attualmente disponibili, infatti, come la tomografia ad emissione di positroni (PET), fanno uso di sostanze radioattive, principalmente a causa della limitata sensibilità che dovrebbe essere compensata da una maggiore attività di radiotracciante iniettata al paziente.
Uno dei possibili approcci è quello di sfruttare la cosiddetta tecnologia PET “a tempo di volo”, attualmente limitata dalle caratteristiche fisico/ottiche dei cristalli scintillatori e dalla risoluzione temporale intrinseca dei fotorivelatori. Lo scopo di UTOFPET è progettare e validare un nuovo rivelatore PET che integri nuove tecnologie nel campo dell’imaging nucleare, come gli innovativi fotorivelatori al silicio denominati Multi-Digital Silicon photomultiplier (MD-SiPM), i cristalli fotonici per il miglioramento dell'estrazione e trasporto della luce sui rivelatori e le nuove architetture di acquisizione dati “on-chip” distribuite.
Il progetto si propone di creare le basi tecnologiche per poter sfruttare nuovi materiali scintillanti che saranno presto disponibili e che permetteranno di raggiungere risoluzioni temporali dell’ordine dei 10 picosecondi così da migliorare la qualità delle immagini PET di 10 volte utilizzando un decimo della dose da radiazione oggi necessaria. Tale risoluzione temporale permetterà di aumentare significativamente la sensibilità dello scanner.
Il primo prototipo verrà usato per studiarne l'applicabilità come sistema di imaging cerebrale. Il nuovo rivelatore potrà essere utilizzato, in primo luogo, per studi neurologici ma con potenziali applicazioni per i futuri sistemi a "corpo intero", che forniranno vantaggi soprattutto in ambito pediatrico, grazie alla notevole riduzione della dose al paziente.
Il progetto UTOFPET è finanziato complessivamente con 1.119.500 euro dal consorzio Photonic Based Sensing (PhotonicSensing) del programma ERA-NET Cofund - Horizon 2020.
La ricerca durerà 36 mesi e sarà coordinata dal prof. Belcari, con la collaborazione del prof. Stefaan Vandenberghe (Universiteit Gent) e dei prof. Edoardo Charbon e Claudio Bruschini (École polytechnique fédérale de Lausanne). Collaboreranno inoltre due imprese ad alto contenuto tecnologico come la AGE Scientific di Capezzano Pianore (LU) e la Molecube NV (Gent).
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