SYRMA – CT
Synchrotron Radiation Mammography
Computed Tomography
Obiettivo:
Mantenere
la
leadership
italiana
nella
mammografia con luce di sincrotrone in contrasto
di fase estendendo il programma clinico della
linea SYRMEP alla tomografia della mammella.
Sezioni partecipanti:
TS, PI, CA, NA, FE, BO
Collaborazioni:
Elettra, Az. Osp. Univ. Ospedali Riuniti Trieste
Contesto internazionale
●
●
A Trieste abbiamo svolto il primo e per ora
unico studio clinico di mammografia in contrasto
di fase
Altri gruppi in Europa si stanno attrezzando per
studi analoghi
●
●
Con tubo convenzionale o con luce di sincrotrone
In Giappone è iniziato uno studio pilota in vivo
sulla cartilagini delle mani
●
Con sorgente convenzionale e sistema di gratings
Why phase techniques
in mammography ?
Refractive index: n =1- d + ib
absorption coefficient:
b absorption index
4pb
1
m=
» 3
l
E
refractive index decrement:
d phase shift index
d»E
-2
Absorption contrast decreases faster that
phase contrast when energy increases
Phase effects > absorption
d >> b
10-6-10-8
10-9-10-11
biological tissues, X ray energy 10-100 keV
Absorption imaging and
free space propagation imaging
Position
Transmitted
object
Incoming
Intensity
Transmitted
Position
Absorption
Incoming
a
object
10<a<100mrad Intensity
ICATPP 2011 - Renata Longo
Selected images
DM
2.4 cm compressed breast
27 kVp Mo/Rh
ICATPP 2011 - Renata Longo
MGD 1.1 mGy CONV obl
PCM
2.7 cm compressed breast
17 keV
MGD 1.2 mGySR obl
Work packages
WP1: Coordinamento tra le sezioni INFN coinvolte e con Elettra e
l'Az. Osp. Univ. di Trieste
WP2: Adeguamento della facility di mammografia
WP 3: Detector Pixirad: caratterizzazione e integrazione
WP 4: Algoritmi di ricostruzione tomografica e di fase
WP5: Dosimetria: ottimizzazione e certificazione
WP6: Controlli di qualità (da attivare nel II anno)
WP7: Protocolli e software gestione esame (da attivare nel II anno)
WP8: medico-Esculapio
WP 9: richiesta di autorizzazione al comitato etico
Work package 2
Adeguamento della facility di mammografia
• adeguamento linea di luce
•
HW & SW: dipende dal protocollo di esame
• calibrazione camera a ionizzazione al nuovo intervallo
di energia
• adeguamento supporto paziente
• nuovo supporto per il seno in scansione
• nuovo supporto detector
Patient Room
Patient support
Detector and
Exposimeter
Beam
Breast
compression
system
Patient positioning
tomography
mammography
Work package 2
Adeguamento della facility di mammografia
• adeguamento linea di luce
•
HW & SW: dipende dal protocollo di esame
• calibrazione camera a ionizzazione al nuovo intervallo
di energia
• adeguamento supporto paziente
• nuovo supporto per il seno in scansione
• nuovo supporto detector
Work package 3
Detector Pixirad: caratterizzazione e integrazione
Il detector scelto per questo progetto è Pixirad, detector a
conteggio di fotoni, alta efficienza alle energie utilizzate
e risoluzione spaziale adeguate all'imaging in contrasto
di fase.
• Adattamento del DAQ per la specifica applicazione
• Caratterizzazione del detector a SYRMEP nel range di
energie del progetto
• Acquisizione di immagini (oggetti qualitativi e di
calibrazione, reperti operatori)
PIXIRAD
Work package 3
Detector Pixirad: caratterizzazione e integrazione
Il detector scelto per questo progetto è Pixirad, detector a
conteggio di fotoni, alta efficienza alle energie utilizzate
e risoluzione spaziale adeguate all'imaging in contrasto
di fase.
• Adattamento del DAQ per la specifica applicazione
• Caratterizzazione del detector a SYRMEP nel range di
energie del progetto
• Acquisizione di immagini (oggetti qualitativi e di
calibrazione, reperti operatori)
Work package 4
Algoritmi di ricostruzione tomografica e di fase
• studio ed implementazione di CT multislice spirale con
fascio parallelo
• simulazione del setup (detector incluso) e delle
modalità di scansione
• studio ed implementazione di modalità di scansione e
algoritmi con ridotto numero di proiezioni
•
Tecniche iterative
• phase retrieval
•
trovare l'algoritmo ottimale non essendo una mammella un
oggetto di fase e dato il modesto edge enhancement
Phase contrast VS Phase retrieval
Phase contrast
Phase retrieval
Sample: plastic tube (5 mm) filled with poly(methyl methacrylate) (PMMA) powder.
Chen R. C. et al J Phys D Appl Phys 44(49) 495401 (2011)
Work package 5
Dosimetria: ottimizzazione e certificazione
• definizione delle grandezze dosimetriche di interesse
per la domanda di autorizzazione al comitato etico
• simulazioni per ottimizzare energia e algoritmo di
scansione al fine di ottenere acquisizioni alle dose
volute
•
confrontabile con la mammografia convenzionale
• misure di validazione delle simulazioni
• studio della modalità di acquisizione di centraggio
• Definizione relazioni per il sistema di sicurezza (dosi
integrate per giro su rototraslazione).
Dose control and safety system
safety shutter 1
Ionization
chamber A
Imaging
shutter
Safety
shutter 2
IWORID 2011 - Renata Longo
Ionization
chamber B
Work package 6
Controlli di qualità (CQ)
(da attivare nel II anno)
Sono un obbligo di legge di cui e’ responsabile il
servizio di fisica sanitario dell’ospedale
• Funzionamento HW
• Funzionamento SW
• Protocollo
• I parametri impostati vengono applicati
• Dosimetrici
Work package 7
Protocolli e software gestione esame
(da attivare nel II anno)
• Detector:
•
interfaccia con il sistema di acquisizione clinico
•
integrazione con sistema di gestione dell’esame
• Implementazione protocollo d’esame
• Definizione e realizzazione nuovo SHMI
•
Supervision and Human-Machine Interface
• Definizione e realizzazione procedure SW/HW per
CQ
Work package 8
Validazione medica
Esculapio
• Definizione protocollo clinico
• Reperimento campioni di interesse
• Validazione radiologica della qualità delle
immagini scout e tomografiche
Work package 9
Richiesta di autorizzazione
al comitato etico dell’azienda ospedaliero
universitaria Ospedali Riuniti di Trieste
Obiettivi Intermedi
2014:
Studio di fattibilità per la CT clinica con luce di
sincrotrone e preparazione della
documentazione per richiesta di
autorizzazione al comitato etico
2015:
Definizione ed implementazioni protocolli e iter
di ottenimento certificazioni ed autorizzazioni
2016:
Studio clinico ed analisi dei risultati.
Note finali
• Ricerca traslazionale
• Raccoglie e valorizza competenze “di
eccellenza” dell’INFN
• Detector, algoritmi, dosimetria, phase imaging
• Una collaborazione gia’ consolidata con i
medici (radiologi e anatomopatologi) e con
Elettra
Sezione di TS
Renata Longo
80%
Fulvia Arfelli
70%
Luigi Rigon
70%
Christian Fedon
100%
Edoardo Castelli
+ 1 laureando + 1 dottorando
1 mese/uomo officina meccanica
Sezione di TS
Missioni:
6 keuro
(viaggi del coordinatore + congressi)
Inventariabile:
Camera a ionizzazione calibrata
10 keuro
Manutenzione:
1 keuro
Spese servizi:
3.5 keuro
Calibrazione delle camere a ionizzazione
della linea SYRMEP da parte di ENEA
Consumo:
Adeguamento beamline+dosimetri
8 keuro
TOTALE
28.5 keuro