Un sistema digitale innovativo per la caratterizzazione energia-flusso di fasci X diagnostici

Abstract

La conoscenza della distribuzione energetica e del rateo di fluenza dei fasci X è essenziale nei controlli di qualità in medicina diagnostica, sia in termini dosimetrici che della qualità delle immagini. Gli spettri energetici possono essere utilizzati per stime accurate delle tensioni dei tubi (kVp), per la correzione di distorsioni dovute al beam-hardening e per la corretta implementazione delle nuove tecniche dual-energy [1]. In mammografia, gli spettri energetici possono essere usati per stimare l’esposizione, il kerma in aria e la distribuzione energetica della dose assorbita nei tessuti, superando gli inconvenienti dovuti alla dipendenza energetica della risposta dei dosimetri (a stato solido, camere a ionizzazione), tipicamente utilizzati in ambiente clinico. La calibrazione dei dosimetri, che generalmente comporta procedure dispendiose in termini di tempo e di complessità, diventa critica nei controlli di routine in ambiente clinico. Tipicamente, la stima degli gli spettri diagnostici viene effettuata attraverso simulazioni numeriche basate su modelli semi-empirici [2] e metodi Monte Carlo [3]. Nei controlli di qualità di routine, informazioni incomplete su alcuni parametri caratteristici dei tubi X (angolo dell’anodo, filtri, tensione effettiva, etc.), potrebbe compromettere l’accuratezza e la precisione negli spettri. La misura diretta degli spettri rappresenta sicuramente il migliore approccio, attualmente limitato dalla complessità della procedura e dai flussi elevati dei fasci X clinici (ratei di fluenza > 106 fotoni/mm2 s). A causa dei flussi elevati dei fasci X diagnostici, la misura diretta degli spettri energetici ne rappresenta attualmente una grande sfida: i flussi elevati rendono significative le distorsioni dovute ai tempi morti e al pile-up sia nel conteggio che nella misura dell’energia. In tale contesto, saranno presentate le prestazioni di un sistema portatile innovativo per la misura diretta di energia e rateo di fluenza di fasci X diagnostici, anche in condizioni di flusso elevato. Il sistema, sviluppato presso il Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Università di Palermo, è basato su rivelatori a semiconduttore di nuova generazione (CdTe) ed elettronica digitale innovativa basata su tecniche di digital pulse processing (DPP). Saranno presentate le prestazioni spettroscopiche del sistema con sorgenti monoenergetiche e tubi X di laboratorio. I risultati della misura diretta di spettri X diagnostici ed il confronto con altri sistemi dosimetrici (dosimetri a stato solido, camere a ionizzazione) saranno inoltre mostrati.