STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI ALCUNI PARAMETRI NELL AMBITO DELLA RADIOGRAFIA A DOPPIA ENERGIA

You are viewing the theme
[Voti: 0    Media Voto: 0/5]

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