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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Con un finanziamento di 1,8 milione di euro, il progetto iMPACT (innovative Medical Protons Achromatic Calorimeter and Tracker) coordinato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dall’Università di Padova, è vincitore di uno dei Consolidator Grant assegnati dall’European Research Council (ERC) con l’obiettivo di sostenere l’avvio di carriera di gruppi di ricerca eccellenti a livello europeo. Il finanziamento sarà assegnato a Piero Giubilato, ricercatore della sezione INFN di Padova e coordinatore del progetto iMPACT, finalizzato allo sviluppo di una innovativa tecnologia per la tracciatura di protoni a uso medicale, rivolta in particolare all’imaging del bersaglio per l’adroterapia oncologica.

“Lo scopo è riuscire a realizzare un’immagine tridimensionale del paziente, utilizzando come particelle elementari i protoni anziché i più convenzionali fotoni”, spiega Giubilato. “Rispetto ai raggi X, il protone è più adatto a distinguere la tipologia di tessuto interessato dalla patologia, consentendo di migliorare la qualità dell’immagine e, di conseguenza, l’efficacia del trattamento adroterapico. L’uso dei protoni permette inoltre di ridurre notevolmente la dose assorbita dal paziente rispetto alle convenzionali tomografie computerizzate.”
La tecnica è già stata investigata sperimentalmente e l’obiettivo è ora di renderla applicabile in ambito medico, riducendo il tempo di esposizione del paziente (in assenza di respirazione) da alcuni minuti ad alcuni secondi. Per abbreviare i tempi di acquisizione, è stata sviluppata un’architettura d’avanguardia che sarà inglobata nel sensore, capace selezionare i pixel realmente interessati dal passaggio delle particelle. L’architettura originale, sviluppata per la ricerca in fisica delle alte energie dall’Università di Padova, l’INFN e il CERN, e già stata brevettata e consentirà l’acquisizione di decine di milioni di frames al secondo. 
“Per ottenere questi risultati”, spiega Giubilato, “entrano in gioco competenze acquisite attraverso la ricerca in fisica delle particelle. I rivelatori che stiamo sviluppando sono parenti prossimi di quelli impiegati negli esperimenti di fisica delle alte energie, attuali e in progetto, ai collisori di particelle, come LHC al CERN, ma anche nei rivelatori spaziali utilizzati in fisica delle astroparticelle.” “Si tratta”, continua Giubilato, “di contesti di ricerca con i quali condividiamo molte delle necessità di base e il comune obiettivo di accelerare e/o rivelare particelle. Gli acceleratori ad uso ospedaliero sono di piccole dimensioni, ma non per questo le sfide tecnologiche che dobbiamo affrontare sono meno significative. I benefici che ne possono derivare sono poi innumerevoli e di natura ampiamente multidisciplinare”. “L’assegnazione di questo riconoscimento”, aggiunge Giubilato, “è stato possibile anche grazie al supporto del Servizio Fondi Esterni dell’INFN che ha coordinato le diverse fasi di presentazione del progetto all’ERC garantendone in parte il successo”.
Il progetto iMPACT, che avrà una durata complessiva di 4 anni, prevede l’apertura di tre posizioni di ricerca, due di tipo post doc e una per un assegno di ricerca. Una parte considerevole del finanziamento dell’ERC andrà inoltre all’attività R&D dei rivelatore e, in particolare, alla produzione dei microchip da realizzare in sinergia con industrie altamente specializzate.