Imaging medico rivoluzionario con rilevazione di singoli fotoni
La radiografia digitale prevede un avanzato imaging medico a raggi x che fornisce un contrasto e una risoluzione spaziale estremamente elevati. Tuttavia, mancano numerose informazioni dettagliate sui fotoni assorbiti. Conoscere l'energia dei fotoni assorbiti consente di costruire una mappa dell'energia codificata a colori che facilita l'analisi dei tessuti in base alla composizione chimica. In effetti, l'imaging colorato a raggi X (CXI) ha migliorato la visibilità dei tumori e aiutato a determinarne gli stadi in modo più accurato. La capacità di contare ogni fotone assorbito non solo porta il rapporto segnale/rumore al suo limite quantistico, ma faciliterebbe anche la riduzione delle dosi di radiazione. Gli scienziati hanno avviato il progetto LACX ("Large X-ray detectors for coloured X-ray imaging"), finanziato dall'UE, per sviluppare i rivelatori a semiconduttore e l'elettronica di conteggio a fotoni associata necessaria per renderli possibili. I semiconduttori convenzionali, come il silicio e il germanio, non soddisfano i requisiti tecnici associati ai fotoni ad alta energia utilizzati nell'imaging medico. Proprietà materiali dei nuovi semiconduttori: il tellururo di cadmio (CdTe) e il tellururo di cadmio zinco (CZT) consentono una conversione efficace della radiazione in cariche elettriche (fotoni in elettroni). Tuttavia, prima del progetto non erano mai stati impiegati nell'imaging di radiazione. Per realizzare i rivelatori a semiconduttore di raggi X di grande area, i ricercatori hanno dovuto affrontare problemi correlati al costo e alla disponibilità del materiale di rilevamento in modo appropriato. Uno dei problemi principali è che la dimensione media dei singoli cristalli CdTe/CZT è troppo piccola. Per superare questa barriera, il team ha sviluppato un processo per produrre film spessi di CdTe/CZT con proprietà che soddisfano gli standard di rendimento per i rivelatori di raggi X di grande area. In seguito alla caratterizzazione e ottimizzazione dei materiali e dei metodi, i ricercatori hanno realizzato film spessi in policristallino "detector-grade" integrandoli sui chip del rivelatore. Con un software per l'analisi delle immagini che sfrutta gli algoritmi per affiancare le immagini, il sistema di rivelazione è stato implementato nella tomografia computerizzata. Per la prima volta, gli scienziati hanno dimostrato la possibilità di ottenere immagini di qualità estremamente elevata da soggetti che utilizzano rivelatori a semiconduttore di grande area. La tecnologia LACX per il nuovo imaging a colori, a bassa dose e ad alta risoluzione dei tessuti umani dovrebbe migliorare la qualità delle diagnosi e ridurre l'esposizione dei pazienti alla radiazione. Sono inoltre probabili altre applicazioni in campi come la sicurezza.
