Sviluppo di un emulatore multicanale di gamma camera

Nowadays diagnostic imaging is widely used into medical practice. There are different ways in order to make good imaging tests, but, of course, each one offers advantages and disadvantages related to patient's health. Gamma rays, produced by nuclear decay induced into human tissutes, are used to investigate cellular metabolic activity, i.e if there is high metabolic activity the area under investigation is probably a cancer. This is performed through sofisticate detection machineries that are requested to be as efficient and noiseless as possible to give detailed images supporting medic diagnosis. Task of this project is to realize an electronic equipement able to operate as a testing and debugging device for nuclear imaging detection systems. Through the multichannel emulator we can see if the reconstruction electronic connected to the gamma detector is really working properly, without using dangerous radioactive real sources. This is possible thanks to an advanced emulating algorithm which is able to simulate the most relevant radiation parameters such as energetic and temporal emission statistics. Gamma generation, within patient tissutes, and their revelation, tipically realized with a gamma camera, are totally replaced with the multichannel emulator which grant aliasable electric signals with respect to real experiment ones. Single radioactive sources have been properly emulated until now so this project, speaking of radiation emulation, offers the new, never sperimented, matrix emulation; the emulator is programmed with an arbitrary start image and produces electric signals necessary for the successive reconstruction phase. Here we will present either the computational algorithms used and the hardware structure built in such a way that it's able to exploit the optimal execution of the algorithms.

L'imaging diagnostico riveste, al giorno d'oggi, un ruolo centrale nella tecnica medica. Diverse sono le indagini che possono essere condotte ed ognuna di queste ha vantaggi e svantaggi dal punto di vista dell'incolumità del paziente e della qualità dell'informazione che è in grado di fornire. Le tecniche che permettono di investigare l'evoluzione metabolica cellulare, ad esempio per lo studio dello sviluppo tumorale, consistono nell'impiego di radiazione gamma localizzata nella zona sotto osservazione e di una sofisticata elettronica di rivelazione. Per avere immagini ad alta qualità è di fondamentale importanza avere sistemi di rivelazione sempre più innovativi e performanti che supportino i medici nel loro lavoro. L'obiettivo del progetto è quello di realizzare un dispositivo che permetta il testing ed il debugging di macchine di imaging nucleare. In particolare, attraverso l'emulatore multicanale, è possibile andare a verificare il corretto funzionamento dell'elettronica di ricostruzione dell'immagine, interfacciata con l'elettronica di rivelazione della radiazione, senza ricorrere alle pericolose sorgenti radioattive. Questo è reso possibile attraverso una sofisticata tecnica di emulazione che permette di ricostruire i parametri fondamentali che accompagnano la radiazione, quali ad esempio le statistiche energetica e temporale di emissione. L'emulatore multicanale si propone di sostituirsi sia alla fase di generazione, all'interno dei tessuti del paziente, che a quella di rilevazione vera e propria, usualmente attuata dalla gamma camera, al fine di produrre dei segnali elettrici confondibili con quelli di un esperimento reale. Ad oggi è già possibile emulare singole sorgenti radioattive per cui il contributo che questo progetto apporta nell'ambito dell'emulazione della radiazione è la possibilità di produrre un emulazione di tipo matriciale; l'emulatore viene programmato con un'immagine di partenza arbitraria e da questa produce i segnali corretti che ne permettono la ricostruzione successiva. Oltre a descrivere dettagliatamente gli algoritmi di emulazione si presenterà la struttura hardware realizzata che ne permette l'esecuzione ottimale.