Programma: PRIN
Responsabile scientifico per il dipartimento: Sara Valentinetti
Struttura principale: DIFA
Data inizio e data fine: dal 28/09/2023 al 28/09/2025
FOOT: Migliorare la precisione dell’adroterapia con nuovi rivelatori
Il progetto FOOT mira a ottimizzare l’adroterapia studiando le sezioni d’urto nucleari e migliorando i rivelatori a pixel, per ridurre la dose indesiderata e aumentare la precisione nel trattamento dei tumori e nella radioprotezione spaziale.
FOOT: Enhancing Hadron Therapy Precision with Advanced Detectors
The FOOT project aims to optimize hadron therapy by studying nuclear cross-sections and upgrading pixel detectors to reduce unwanted dose and improve precision in cancer treatment and space radiation protection.
Abstract
Una dei trattamenti che sta assumendo sempre maggiore importanza nel campo dell’oncologia, inparticolare per quel tipo di tumori difficili da trattare con la chirurgia, la chemioterapia e laradioterapia classica a fotoni, è la terapia con particelle cariche o adroterapia. Questa tecnica,basata sul rilascio concentrato a fine percorso della maggior parte della dose (picco di Bragg),consente, modulando l’energia del fascio e con la scelta del nucleo stesso, di trattare tumoriprofondi salvaguardando le regioni attraversate dal fascio prima del picco e quelle successive ditessuto non tumorale. Ad oggi i nuclei maggiormente utilizzati a questo scopo sono protoni, nucleidi elio, carbonio ed ossigeno.Prin 2022Prin 2022 https://prin2020.cineca.it/simbad/php5/6.8/vis_modello.php?info=---------...4 di 43 30/03/2022, 12:19Le due problematiche fondamentali dell’adroterapia che l’esperimento FOOT si propone diaffrontare sono la minimizzazione della dose indesiderata che viene inevitabilmente rilasciata nelcosì detto canale di ingresso, prima del picco di Bragg, e quella rilasciata dopo il picco a causa deiframmenti generati all’interno del picco stesso. La valutazione di questa dose ad oggi è resadifficile dalla scarsa conoscenza delle sezioni d’urto nucleari necessarie per effettuarla. Nel primocaso i frammenti secondari sono di bassa energia e quindi hanno un range dell’ordine delcentinaio di micrometri. Questo rende indispensabile la tecnica della cinematica inversa pervalutare le sezioni d’urto. Si utilizzano targhette composte dal materiale (nuclei) dei fasci utilizzatinella terapia e fasci con i nuclei che compongono principalmente il corpo umano. La cinematicadiretta invece è utilizzata per la ricostruzione dei frammenti dopo il picco. In entrambi gli approcciuna precisione su ogni misura ma in particolare sul tracciamento dell’ordine dei mrad èindispensabile.A partire da queste esigenze proponiamo questo progetto con l’obiettivo di un sensibilemiglioramento delle capacità del tracciatore a pixel, in particolare della quantità di dati raccoglibilea parità̀di tempo e di risoluzione spaziale, che per ovvie ragioni statistiche consente una maggioreprecisione delle misure da effettuare. Le caratteristiche di partenza sono già state dimostrate sulcampo dal rivelatore di vertice attualmente esistente. La sostituzione dei sensori con quelli della“generazione” successiva (il sensore MIMOSIS), con tempi di integrazione circa quaranta volte piùbrevi, consentirà di migliorare le capacità complessive dell’esperimento. Il sensore è attualmentedisponibile e le tecniche per il suo utilizzo già perfettamente nell’esperienza dei gruppi coinvolti.Inoltre il nuovo rivelatore di vertice è in grado di affrontare anche le misure per nuclei molto piùpesanti quali ad esempio il Fe56 che ha una importanza notevole per il settore della radioprotezione nello spazio fondamentale per la pianificazione dei prossimi programmi spaziali.