L'attività di ricerca può essere suddivisa nelle tre tematiche
principali di seguito descritte.
- Sviluppo di sistemi di diagnostica per immagini in medicina
(radiografia e tomografia). In tale contesto sono attive
collaborazioni in ambito universitario, in ambito INFN (Istituto
Nazionale di Fisica Nucleare), e con industrie produttrici di
apparecchiature radiologiche, riguardanti lo studio di nuovi
apparati diagnostici. Vengono inoltre studiati sistemi multimodali
(combinazione di sistemi a trasmissione a raggi X e sistemi ad
emissione a raggi gamma) dedicati alla diagnosi precoce del cancro
alla mammella. Si utilizzano simulazioni Monte Carlo per
l'ottimizzazione dei sistemi diagnostici e il calcolo delle loro
prestazioni. Si studiano ed implementano algoritmi di ricostruzione
tomografica e metodi per l'elaborazione delle immagini
digitali.
- Studio ed ottimizzazione delle prestazioni di sistemi digitali
per l'imaging in radiologia e mammografia. Le ricerche sono
effettuate in collaborazione con i reparti di Fisica Sanitaria di
alcuni Ospedali e USL regionali. In questo contesto si studiano, si
analizzano e si implementano metodiche per la caratterizzazione
fisica e psico-fisica dei rivelatori digitali.
- Utilizzo di programmi di simulazione Monte Carlo per il calcolo
dosimetrico di apparecchiature cliniche. In collaborazione con
reparti di Fisica Sanitaria di diversi Ospedali si analizzano varie
problematiche riguardanti il calcolo della dose di radiazioni in
apparecchiature diagnostiche e per terapia.
La prima linea di ricerca che si intende perseguire riguarda la
diagnostica per immagini in mammografia e lo sviluppo di sistemi
per la ricerca automatica di zone di interesse in immagini
digitali. Si investigheranno nuovi metodi per la ricerca di lesioni
in mammografia e immagini TAC polmonari basati su tecniche avanzate
di pattern recognition. Si proseguiranno inoltre gli studi per lo
sviluppo e l'ottimizzazione di sistemi di rivelazione per imaging
medico e dosimetria. In tale contesto sono attive collaborazioni
sia in ambito universitario, sia in ambito INFN. Tali
collaborazioni riguardano lo studio di apparati multimodali
(combinazione di sistemi a trasmissione a raggi X e sistemi ad
emissione a raggi gamma) dedicati alla diagnosi precoce del cancro
alla mammella e sistemi per la dosimetria in sistemi PET.
All'interno di questi progetti i nostri compiti riguardano sia la
parte di simulazione per l'ottimizzazione dei componenti del
sistema di rivelazione, sia la scrittura dei software di
acquisizione, ricostruzione tomografica e visualizzazione delle
immagini. La seconda linea è relativa all'analisi delle prestazioni
di sistemi digitali per l'imaging in radiologia e mammografia. In
particolare si studieranno metodi per una caratterizzazione fisica
dei sistemi di rivelazione (in termini di MTF, NPS, SNR, DQE) e di
percezione visiva dei dettagli (tramite appositi fantocci
denominati contrasto-dettaglio). Si investigheranno i possibili
legami tra parametri fisici e parametri legati alla visibilità dei
diversi dettagli. Si cercherà in tal modo di capire quali grandezze
fisiche sono più legate alla percezione di migliore visibilità
delle immagini. Le ricerche sono effettuate in collaborazione con i
reparti di Fisica Sanitaria di alcuni Ospedali e USL della regione
Emilia-Romagna. Inoltre si proseguiranno attività legate alla
progettazione, sviluppo e messa a punto di sistemi di rivelazione
radiografici e tomografici, con applicazioni nel campo medico,
industriale e dei beni culturali. Si effettueranno studi di
simulazione tramite tecniche Monte Carlo per effettuare la scelta
ottimale dei componenti del sistema di rivelazione, al fine di
ottenere una migliore qualità di immagine. I risultati delle
simulazioni verranno confrontati con quelli ottenuti da prove
sperimentali effettuate con strumentazione presente nei laboratori
del Dipartimento di Fisica (tubi a raggi X, rivelatori a
scintillazione accoppiati a telecamere CCD). Si ha infine
intenzione di proseguire la collaborazione con l'azienda
Internazionale Medico Scientifica (IMS), produttrice di apparati
per mammografia. I futuri progetti mirano a studiare e sviluppare
un prototipo per tomosintesi digitale dedicato al breast imaging.
Il vantaggio di tale tecnica è di fornire un'immagine
tridimensionale con una dose al paziente ridotta, rispetto alle
tradizionali tecniche tomografiche.
