Frontemare di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Sezione di Trieste

La tesi di dottorato del dott. Luca Brombal è stata pubblicata nella prestigiosa collana “Springer Theses”

L'elaborato, dal titolo “X-ray Phase-Contrast Tomography - Underlying Physics and Developments for Breast Imaging”, riguarda lo sviluppo di avanzate tecniche diagnostiche con raggi-X per l’imaging del cancro al seno

Una tesi di dottorato dell’Università degli Studi di Trieste in collaborazione con la Sezione INFN di Trieste è stata pubblicata da Springer Nature nella prestigiosa collana “Springer Theses”; la tesi, dal titolo “X-ray Phase-Contrast Tomography - Underlying Physics and Developments for Breast Imaging”, è la prima della nostra Sezione ad essere inclusa in questa raccolta. Il lavoro, svolto dal neo-dottorato Luca Brombal, riguarda lo sviluppo di avanzate tecniche diagnostiche con raggi-X per l’imaging del cancro al seno e sintetizza molti dei risultati recentemente ottenuti nell’ambito del progetto SYRMA-3D (SYnchrotron Radiation MAmmography) finanziato dalla Commissione Scientifica Nazionale 5 dell'INFN in collaborazone con Elettra Sincrotrone Trieste. Grazie alle peculiari caratteristiche della luce di sincrotrone e a un rivelatore innovativo ad alte prestazioni, il progetto mira all’implementazione clinica di imaging tomografico (TAC) alla mammella con l’obiettivo di fornire una diagnosi più accurata e precoce del tumore al seno, elemento essenziale per il trattamento efficace di questa patologia.

La collana “Springer Theses” raccoglie una selezione delle migliori tesi di dottorato a livello internazionale riguardanti le scienze fisiche. La tesi del dottor Brombal è stata selezionata sulla base dell’eccellenza scientifica e dell’alto impatto della ricerca contenuta, che porta un significativo contributo nel campo della tomografia con luce di sincrotrone e aggiunge importanti evidenze sperimentali a supporto della transizione delle tecniche a contrasto di fase dal sincrotrone all’ospedale.

La realtà triestina, con la sua fitta rete di enti scientifici, si conferma luogo propizio allo sviluppo di ricerche di eccellenza e di progetti ambiziosi e interdisciplinari come questo. Per svolgere la sua ricerca, il dottor Brombal ha collaborato con i fisici dell’Università, di Elettra e dell’INFN e con i medici radiologi e anatomopatologi dell’Azienda Sanitaria Universitaria Giuliano Isontina, in un contesto di esperienze e competenze specifiche e complementari.

Le immagini generate con apparecchiature radiologiche comunemente disponibili in ospedale fotografano le proprietà di assorbimento dei raggi X dell’organo investigato. Sfortunatamente, i diversi tessuti che compongono la mammella hanno proprietà di assorbimento molto simili tra loro, rendendo così più complicato identificare eventuali lesioni maligne. Tuttavia, sfruttando tecniche non convenzionali, definite “a contrasto di fase” e sviluppate all’interno dei sincrotroni, è possibile rivelare gli effetti di rifrazione nei tessuti, ovvero piccole deviazioni dei raggi X dell’ordine dei decimillesimi di grado. Tali effetti, detti “effetti di fase”, consentono di aumentare drasticamente la visibilità dei tessuti mammari, potenzialmente fornendo una migliore performance diagnostica. Il progetto SYRMA-3D punta a integrare una di queste tecniche, denominata “a propagazione libera”, con l’imaging tomografico, in grado di riprodurre in tre dimensioni la struttura interna della mammella evitando quindi la sua compressione, come avviene per la mammografia convenzionale.

La pubblicazione include un vasto background teorico sul contrasto di fase e tratta dei più recenti modelli di formazione dell’immagine radiografica. Oltre alla teoria, il testo affronta svariati aspetti pratici relativi all’implementazione e all’ottimizzazione del nuovo apparato tomografico, basandosi su un gran numero di evidenze sperimentali recentemente raccolte. Inoltre, sebbene focalizzati sull’imaging mammografico, molti dei risultati di modellizzazione e analisi dati hanno validità generale e costituiscono un framework per lo sviluppo di sistemi a contrasto di fase.

I sincrotroni sono infrastrutture di grandi dimensioni e alto costo, progettate a scopo di ricerca. Il loro utilizzo nella pratica clinica deve quindi essere motivato da una netta superiorità dei risultati ottenuti rispetto a quelli prodotti da apparecchiature cliniche implementabili in ospedale. In quest’ottica, grazie alla collaborazione con il Centro Medico Universitario Radboud di Nimega (Paesi Bassi), è stato effettuato il primo confronto tra uno dei pochi scanner TAC clinici dedicati alla mammella disponibili a livello mondiale e il sistema collocato al sincrotrone, dimostrando la superiorità di quest’ultimo.

Inoltre, grazie alla collaborazione con lo University College di Londra, sono presentati dei risultati allo stato dell’arte nell’ambito della micro-tomografia a contrasto di fase basata su un generatore di raggi X convenzionale a scopo di ricerca preclinica.

Il lavoro pubblicato fa luce sull’importanza dei programmi clinici basati sulla luce di sincrotrone, che rappresentano incubatori di energie ed expertise ideali per avviare la transizione di queste nuove tecniche di imaging dai laboratori di ricerca agli ospedali. Questo a testimonianza di come la sinergia tra università ed enti di ricerca sia capace di – e la miglior strada per – produrre risultati scientifici di livello, con potenziali ricadute positive a beneficio di molti.

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