Progettazione di un sistema programmabile di emulazione di array bidimensionali di rivelatori di radiazione

In recent years, the advance in architectures and technologies of electronic systems allowed to achieve outstanding results even in biomedical imaging, thanks to the development of more and more effective detection and processing systems. Innovations provide more and more detailed images of internal areas of a body, allowing detailed investigations of the metabolic activity of tissues. In order to take full advantage of improvements in detectors, the detectors have to be combined with a suitable processing system that processes the collected data to provide two-dimensional and/or three-dimensional representations as accurate as possible. Testing and debugging are essential in the development of complex processing systems, both during the design phase and the realization phase. The purpose of this project is to realize a multichannel emulator of two-dimensional arrays of radiation detectors, which underlie imaging systems, particularly in the biomedical field. This system allows to verify, among other things, the correct operation of the process of image generation without using dangerous radioactive sources. Many advantages follow in terms of safety of operators, development time, cost and flexibility of the design process. The emulator replaces both the physical process of generation of photons, which occurs within the biological tissue, and the process of detection of photons and produces electrical signals as similar as possible to the real ones. In particular, all the design and implementation choices regarding the emulation process and the control and configuration of the overall system are presented.

Lo sviluppo delle architetture e delle tecnologie dei sistemi elettronici ha permesso negli ultimi anni di raggiungere impensabili traguardi anche nell’ambito dell’imaging biomedico, grazie alla realizzazione di apparati di rivelazione ed elaborazione sempre più sofisticati. Le innovazioni introdotte forniscono immagini sempre più dettagliate di aree interne dell’organismo in grado di consentire indagini dettagliate sull’attività metabolica dei tessuti. Per sfruttare appieno i vantaggi derivanti dal progresso della sensoristica di rivelazione, è necessario affiancare ad essa un’elettronica adeguata dedicata all’elaborazione delle informazioni raccolte per fornire ricostruzioni bidimensionali e/o tridimensionali il più possibile accurate. Lo sviluppo di sistemi di elaborazione complessi deve seguire una serie di fasi di testing e debug indispensabili sia nella fase del progetto sia in quella di realizzazione. Scopo di questo progetto è la realizzazione di un emulatore multicanale di matrici di rivelatori di radiazione che sono alla base dei sistemi di imaging in particolare in ambito biomedicale. Mediante questo sistema è possibile verificare tra l’altro il corretto funzionamento della procedura di costruzione dell’immagine senza la necessità di usare pericolose sorgenti radioattive. Ciò comporta molteplici vantaggi in termini di sicurezza degli operatori, tempi di sviluppo, costi e flessibilità del processo di progettazione. L’emulatore sostituisce sia il processo fisico di generazione dei fotoni all’interno del tessuto biologico sia il processo di rivelazione vero e proprio fino a fornire segnali elettrici del tutto compatibili con quelli reali. In particolare, verranno presentate tutte le scelte progettuali ed implementative riguardanti il processo di emulazione e il controllo e la configurazione del sistema complessivo.