Simulations and experimental assessment of dosimetric evaluations for breast imaging studies with Synchrotron Radiation

Nel migliorare la diagnosi precoce del tumore al seno, a partire dal 2006, è attivo a Trieste uno studio clinico che utilizza la luce di sincrotrone come sorgente di raggi x per eseguire l’esame mammografico (Castelli and et al., 2011). Il sincrotrone Elettra (situato sull’altopiano carsico di Basovizza, Trieste) ospita infatti una facility per l’esecuzione dell’esame mammografico lungo la linea di luce SYRMEP (SYnchrotron Radiation for MEdical Physics). A partire dal 2013 è attivo il progetto SYRMA-CT (finanziato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) che ha come principale obbiettivo quello di attuare il primo studio clinico di Breast Computed Tomography con luce di sincrotone. Il progetto SYRMA-CT (SYnchrotron Radiation for MAmmograpy - Computed Tomography) si inserisce nel trend globale di passaggio dalle immagini 2D a quelle 3D e ingloba al suo interno l’esperienza maturata durante la sperimentazione clinica del programma di Mammografia con la Radiazione di Sincrotrone (MSR). Scopo del presente lavoro di dottorato è quello di estendere la grandezza utilizzata per il calcolo della dose in breast-CT (i.e. Mean Glandular Dose, MGD) alla particolare situazione dell’esame con luce di Sincrotrone. L’esame prevede infatti una situazione di irraggiamento parziale dell’organo (da 3 cm fino ad un massimo di 5 cm) e l’utilizzo di una sorgente monocromatica. Nel corso del lavoro di tesi è stato sviluppato un codice di simulazione Monte Carlo basato sul toolkit GEANT4 che permettesse di calcolare i coefficienti necessari per la stima della dose (DgNct ). Il codice è stato validato confrontandolo sia con la letteratura che con specifiche misure sperimentali alla linea di luce SYRMEP. Due grandezze (che estendono il concetto di MGD) per la stima della dose sono state proposte (Mettivier et al., 2016): MGDt (che tiene conto della dose dovuta alla radiaizone diffusa all’esterno della zona irragiata) e MGDv (che considera solo la dose nella regione irraggiata dell’organo). Il codice sviluppato è inoltre utilizzato per l’ottimizzazione dei parametri energetici che saranno alla base del protocollo d’esame da sottoporre al comitato etico. Sono in fase di studio le distribuzioni di dose che tengono conto delle diverse modalità di ir- raggiamento (quali spiral-CT, irraggiamento di tipi step and go, etc.) nonchè la possibilità di stimare le dosi post-exam attraverso l’ implementazione all’interno del codice delle immagini delle pazienti stesse ottenute durante l’esame.