Breast CT - Cone-beam Breast Computed Tomography

L’obiettivo primario del progetto consiste nello studio e nella realizzazione di un sistema in grado di superare gli attuali limiti di sensibilità clinica nella rivelazione di tumori di piccole dimensioni nella mammella. Lo sviluppo tecnologico che questo obiettivo comporta consiste nella realizzazione di una CT compatta ottimizzata ad alta efficienza di rivelazione che si adatti all’anatomia della mammella della paziente, in modo da ottenere un’elevata risoluzione spaziale. Nella versione finale del sistema la paziente sarà posizionata in posizione prona con la mammella pendula mentre l’anello su cui sono montati un tubo RX ed il rivelatore ruoterà attorno alla mammella, consentendo una ricostruzione tomografica secondo l’asse verticale (VaoR). Questa configurazione geometrico−anatomica dell’anello consentirà di ridurre attraverso un'opportuna schermatura la radiazione fornita al torace della paziente. Inoltre la mammella, in posizione pendula, si distacca naturalmente dal torace consentendo una piena visione della zona posteriore. L’imaging 3D della mammella rappresenta il tentativo di superare le limitazioni della mammografia convenzionale, dovute alla sovrapposizione 2D delle varie strutture anatomiche. L’imaging tomografico a raggi X in geometria “half cone beam” consente di ottenere immagini tridimensionali della mammella, facilitando le diagnosi di pattern di lesioni ed eliminando la compressione del mammella che è anche causa di dolore per le pazienti. Un secondo obiettivo di questo progetto è il confronto tra due differenti metodologie di tomografia TAC della mammella. Verranno confrontate le presentazioni di due tipi di rivelatori: un rivelatore ad “integrazione di carica” CMOS accoppiato con uno strato di scintillatore ed un rivelatore a semiconduttore a piccola area con capacità di “single photon counting”. Il confronto tra le due modalità verrà effettuato in termini dei parametri di imaging, impatto diagnostico e dose impartita al tessuto mammario fissando la risoluzione spaziale in ricostruzione a 0,5 mm. Sarà anche studiata l’ottimizzazione di questi sistemi in termini di energia dei fotoni come è stato fatto per la mammografia tenendo anche in considerazione che mentre in mammografia la mammella compressa è piatta e non varia in spessore, per il seno non compresso lo spessore varia di molto. Particolare attenzione sarà rivolta alla determinazione della dose. Il progetto si articolerà secondo il seguente iter: − acquisto della strumentazione − progettazione di un sistema per test nella geometra di mammella pendula − progettazione e realizzazione di diverse tipologie di fantocci − realizzazione del sistema di acquisizione − test con sistema ad integrazione di carica − test con rivelatore a singolo conteggio di fotone − Confronto tra i due sistemi − Calcolo della dose impartita alla paziente − Ricostruzione tomografiche. BREAST-CT aims at realizing a laboratory prototype (i.e. not for clinical use) of a cone-beam X-ray computed tomography (CBBCT) scanner dedicated to the imaging of the female breast for the early diagnosis of breast cancer. The CBBCT scanner allows to make a complete 3D tomography of the pendant breast (patient in prone position) with a mean glandular dose not exceeding that of conventional two-views mammography with a compressed breast. The technical factors as well as the overall image quality, the absorbed dose and the dose distribution will be evaluated, by experimental study on breast phantoms. We will also investigate the use of a single-photon counting X-ray detector and compare its performance with that of the flat panel charge-integrating detector.