Vignati A. - Sviluppo di rivelatori a stato solido e sistemi di acquisizione dati per applicazioni in radioterapia FLASH - Bando "Grant for Internationalization - GFI" 2022

Il progetto di ricerca proposto si colloca nell’ambito delle tecniche innovative per l’uso delle radiazioni ionizzanti a scopo terapeutico. La radioterapia FLASH è una tecnica emergente che consiste in un singolo irraggiamento erogato in tempi estremamente brevi (<200 ms) con elevate dosi (>10 Gy) e, conseguentemente, ratei di dose molto elevati (> 50 Gy/s) [1]. Evidenze sperimentali hanno dimostrato che la radioterapia FLASH, a parità di effetto sui tessuti tumorali, riduce il danno biologico ai tessuti sani circostanti. I regimi tipici della radioterapia FLASH, caratterizzati da flussi di particelle e ratei di dose di tre ordini di grandezza superiori rispetto a quelli usati in radioterapia convenzionale, pongono notevoli sfide tecnologiche in ambito dosimetrico e di monitoraggio real-time del fascio. La saturazione e la conseguente sottostima del segnale prodotto dai rivelatori oggi disponibili [2,3] limita l’accuratezza della validazione preclinica necessaria a raggiungere un consenso globale sulla radioterapia FLASH e, di conseguenza, rallenta e impedisce una futura implementazione clinica di questa promettente metodica. Questo progetto si pone di contribuire allo sviluppo e caratterizzazione di rivelatori a stato solido e relativi sistemi di acquisizione dati attualmente in corso nel progetto INFN FRIDA di cui il PI di questo progetto è WP leader (WP3: beam monitoring e dosimetria) e nel progetto exPost FLAME (di cui il PI di questo progetto è PI), grazie alla collaborazione con: 1. il gruppo di ricerca del professor A. Rozenfeld, fondatore e direttore del Centre for Medical Radiation Physics (CMRP) dell’Università di Wollongong (Australia), esperto mondiale di sviluppo di rivelatori a seminconduttore per applicazioni in radioterapia innovativa; 2. il gruppo del professor Madjid Boutemeur dell’Université Savoie Mont Blanc (laboratorio SYMME, SYstème et Matériaux pour la MÉcatronique) Il progetto proposto è coerente con “D-Essere protagonisti di una dimensione internazionale” del programma triennale 2021-2023 “TO-PEOPLE: un programma per valorizzare le persone di UniTO” (in particolare, attività D1: Esperienze di studio e di ricerca all’estero, indicatore D.b - Proporzione di Dottori di ricerca che hanno trascorso almeno 3 mesi all’estero”, con valore target per l’a.s. 2023 pari a 40%;) e propone la permanenza di uno studente di dottorato per 5 mesi presso l’università di Wollongong (Australia), e uno scambio di ricercatori/studenti tra l’università di Torino e di Annecy per un totale di 6 mesi. Lo studente di dottorato parteciperà alla conferenza Mini-Micro- Nano- Dosimetry (MMND) organizzata proprio dal CMRP dell’Università di Wollongong a febbraio 2023 in Noosa, Queensland (Australia), occasione per la presentazione dei risultati delle ricerche più innovative in ambito di detector per dosimetria e beam monitor. Inoltre, lo studente di dottorato collaborerà allo sviluppo di monitor di fascio e dosimetri per fasci FLASH con rivelatori a stato solido, argomento sul quale l’università australiana vanta esperienza di ricerca di assoluto rilievo. Oltre a proseguire l’attività di ricerca sui rivelatori a stato solido, il dipartimento di Fisica di Torino si occuperà dello sviluppo di elettronica di front-end ed integrazione con i rivelatori stessi. Infine, lo scambio di ricercatori/studenti tra Torino e Annecy sarà mirato allo sviluppo di un sistema di acquisizione veloce ed integrazione con il sistema di controllo del LINAC presente presso il dipartimento di Fisica e di cui è allo studio la modifica per ottenere erogazione di fasci FLASH con elettroni. L’obiettivo finale del progetto è contribuire allo sviluppo di un sistema basato su rivelatori a stato solido in grado di monitorare flussi ad alti rate di fasci di elettroni e controllare l’erogazione della macchia acceleratrice. Bibliografia. [1] M. Durante et al., BJ