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Tesi etd-10062004-180003


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
Ciani, Giacomo
email address
giacomo.ciani@pi.infn.it
URN
etd-10062004-180003
Title
Studio e ottimizzazione di alcuni parametri nell'ambito della radiografia a doppia energia
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
FISICA
Commissione
relatore Dott.ssa Rosso, Valeria
Parole chiave
  • medipix
  • dual energy
Data inizio appello
22/10/2004;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
La tecnica radiografica si presta a molteplici applicazioni in<br>svariati campi dell&#39;attività umana: fra i più rilevanti ci sono<br>senz&#39;altro le applicazioni mediche, che permetto indagini non<br>invasive e, attraverso programmi di screening, diagnosi precoci.<br><br>La natura integrale della misura radiografica comporta pero&#39; alcuni<br>limiti, che sono in grossa parte superabili con l&#39;utilizzo della<br>tecnica a doppia energia, che sfrutta due immagini radiografiche<br>acquisite in corrispondenza di due diverse energie della radiazione<br>incidente per estrapolare ulteriori informazioni sui materiali che<br>compongono il campione. Una particolare implementazione di questa<br>tecnica, proposta da Alvarez e Macovsky sfruttando l&#39;espressione<br>approssimata del coefficiente di attenuazione lineare per energie<br>nel range utilizzato in medicina, prevede la rappresentazione di un<br>dato spessore di un qualsiasi materiale &#39;xi&#39; come somma di spessori<br>&#39;equivalenti&#39; di due materiali &#39;alpha&#39; e &#39;beta&#39; scelti come base.<br>Questo permette quindi di ottenere due campioni dei materiali<br>&#39;alpha&#39; e &#39;beta&#39; che, sovrapposti, presentino le stesse proprieta&#39;<br>di attenuazione del campione originale, indipendentemente<br>dall&#39;energia della radiazione incidente. Il vantaggio di tale<br>procedura consiste poi nel poter sintetizzare, con opportune<br>combinazioni lineari dei due campioni di base, immagini con<br>interessanti proprieta&#39;:<br><br>Per trarre il massimo vantaggio da questo tipo di elaborazioni<br>appare inoltre chiaramente vantaggioso poter lavorare con immagini<br>digitali: benche&#39; un&#39;immagine digitale si possa ottenere dalle<br>tradizionali lastre radiografiche, sono gia&#39; in commercio molti<br>sistemi che ne permettono un&#39;acquisizione diretta, approccio che<br>garantisce una lunga serie di vantaggi sia a livello di gestione che<br>di qualita&#39;. In particolare i sensori digitali, oltre a presentare<br>una maggior flessibilita&#39; di utilizzo, danno la possibilita&#39;, rispetto<br>alle tecniche tradizionali, di ottenere un piu&#39; ampio range dinamico<br>e una risposta lineare.<br><br>Scopo di questo lavoro di tesi e&#39; quello di verificare l&#39;impatto di<br>alcune variabili sui risultati ottenuti dall&#39;applicazione della<br>tecnica a doppia energia nel campo mammografico, evidenziando<br>eventuali parametri critici e aprendo la strada per una sua<br>ottimizzazione: in particolare abbiamo verificato la sensibilita&#39; dei<br>risultati al contrasto intrinseco dei campioni, ai fasci utilizzati<br>per ottenere le immagini originali, e alla base scelta per la<br>scomposizione. Dopo una breve introduzione ai principi della<br>radiografia tradizionale e digitale, con una piccola digressione sui<br>parametri di qualita&#39; (Capitolo 1), si descrive la teoria della<br>tecnica dual energy e il suo adattamento all&#39;utilizzo di fasci<br>policromatici, mettendone in luce gli aspetti di rilievo dal punto<br>di vista applicativo e proponendo alcune varianti sia teoriche che<br>di implementazione (Capitolo 2). Successivamente (Capitolo 3) si<br>descrive l&#39;apparto utilizzato per le acquisizioni, con particolare<br>riguardo per il sistema digitale a conteggio di singolo fotone.<br>Infine (Capitolo 4) si espongono i risultati ottenuti, su immagini<br>di fantocci di diverso spessore appositamente preparati, usando tre<br>diversi fasci per l&#39;immagine ad alta energia e quattro diverse basi<br>per la scomposizione.<br><br>I valori ottenuti mostrano come ci sia una forte dipendenza della<br>qualita&#39; delle immagini dalla distribuzione in energia dei fasci<br>utilizzati. Non altrettanto si puo&#39; dire per le basi scelte per la<br>scomposizione: in particolare sembra che l&#39;utilizzo di una base<br>generica, non legata a materiali reali e senza le conseguenti<br>necessita&#39; di procedure di calibrazione, possa dare risultati di poco<br>inferiori a quelli delle altre basi. Questo suggerisce che la<br>specifica implementazione da noi utilizzata, sebbene lasci<br>intravedere possibili margini di miglioramento dei risultati<br>introducendo parametri sui quali si puo&#39; lavorare per compensare<br>alcune difficolta&#39; sperimentali, non e&#39; ancora sufficientemente matura<br>da risultare vantaggiosa al confronto di procedure piu&#39; semplici.<br>Appare comunque chiaro dalle misure effettuate che la tecnica dual<br>energy è estremamente potente, e permette gia&#39; adesso di ottenere<br>risultati di tutto riguardo su alcune tipologie di immagine e per<br>alcuni scopi.<br><br>Il lavoro si conclude con l&#39;esposizione dei risultati ottenuti<br>applicando la tecnica ad una serie di campioni autoptici, alcuni dei<br>quali presentano patologie.<br>L&#39;applicazione di questa tecnica<br>puo&#39; portare grandi vantaggi nel campo mammografico: i tessuti<br>adiposo e ghiandolare presenti nella mammella formano infatti<br>sull&#39;immagine un pattern irregolare che contribuisce a ridurre la<br>visibilita&#39; di eventuali patologie da parte del medico. Riuscire ad<br>annullare il contrasto tra i due tessuti sani promette di aumentare<br>notevolmente la visibilita&#39; di particolari di interesse medico, e con<br>essa la capacita&#39; di formulare diagnosi precoci, fondamentali per<br>poter sperare nel successo di eventuali terapie.
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