MULTIPASS – MULTIPle trAcker for Secondary particleS monitoring

• Codice Progetto: P2022FZAC3
• Inizio e fine Progetto: 30/11/2023 – 29/11/2025
• Proroga: 28/02/2026
• Fonte di finanziamento : MUR Avviso 1409/2022 – PNRR – Next Generation EU, Missione 4 Componente 2 Investimento 1.1 -“Fondo per il Programma Nazionale di Ricerca e Progetti di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN)
• CUP: F53D23008520001 
• Finanziamento CREF: 131.645,00 €

Responsabile di unità del CREF

Michela Marafini

Partenariato PRIN

1. Coordinatore (PI): INFN – Ilaria Mattei
2. Unità di ricerca: CREF – Michela Marafini

Team di ricerca e personale reclutato nell’ambito del Progetto

• Coordinatore del gruppo di ricerca: Michela Marafini
• Componente del gruppo di ricerca: Marco Garbini

Risultati raggiunti

Il progetto ha dimostrato la fattibilità di un rivelatore gamma compatto, flessibile ed economicamente vantaggioso per l’imaging nucleare, basato su scintillatori plastici drogati con elementi ad alto numero atomico (high-Z). Simulazioni Monte Carlo (MC) condotte con FLUKA hanno guidato l’ottimizzazione della geometria del rivelatore, del tipo e della concentrazione del drogante, dei materiali del collimatore, delle soglie energetiche, della sensibilità e della risoluzione spaziale. È stato progettato e realizzato un prototipo modulare di 5 × 5 cm², che integra un collimatore in tungsteno e uno scintillatore segmentato. Sono stati prodotti e caratterizzati sperimentalmente scintillatori drogati con piombo e bismuto, incluse formulazioni brevettate con concentrazioni di Bi fino al 10%. Particolare attenzione è stata dedicata al bilanciamento tra concentrazione di elementi high-Z, trasparenza ottica e resa luminosa, nonché allo sviluppo di una formulazione foto-polimerizzabile compatibile con la stampa 3D MSLA e con l’integrazione diretta in strutture metalliche. Sono stati inoltre studiati algoritmi di ricostruzione da testare in configurazioni di tipo SPECT. Parallelamente, è stata progettata e validata un’architettura di lettura digitale scalabile basata su sensori CMOS SPAD e schede FPGA. Il sistema supporta elevate frequenze di conteggio, il funzionamento in rete di più moduli, la compressione dei dati e la linearizzazione della risposta dei sensori. Nel complesso, le attività integrate di simulazione, sviluppo dei materiali, realizzazione del rivelatore e progettazione del sistema di lettura hanno validato la tecnologia proposta e posto le basi per un sistema modulare e scalabile di imaging nucleare.

Poster, materiali divulgativi, output

Tesi:

·       Tesi di laurea triennale di uno studente dell’Università degli Studi di Milano. Titolo della tesi: “Studio Monte Carlo del rivelatore MULTIPASS per il monitoraggio della portata in adroterapia”, con il Principal Investigator del progetto in qualità di relatore esterno (INFN).

·       Tesi di laurea triennale di uno studente dell’Università degli Studi di Milano. Titolo della tesi: “Simulazioni Monte Carlo del rivelatore MULTIPASS basate su dati sperimentali per l’adroterapia”, con il Principal Investigator del progetto in qualità di relatore esterno (INFN).

·       Tesi di laurea magistrale di uno studente dell’Università degli Studi di Milano. Titolo della tesi: “Monitoraggio tridimensionale interfrazionale nella terapia con ioni di carbonio (^12C): studio tramite simulazione delle prestazioni del rivelatore MULTIPASS nell’ambito della sperimentazione clinica INSIDE presso il CNAO”, con il Principal Investigator del progetto in qualità di relatore esterno (INFN).

·       Dottorato di ricerca nell’ambito dell’unità CREF e Sapienza Università di Roma, avviato nel novembre 2025.

Attività per il grande pubblico:

1) Presentazione all’evento per giornalisti dedicato alla figura di Maria Skłodowska Curie 17 settembre 2024 CNRN Sessione Umano e Cosmico: “La radioterapia: le radiazioni che salvano la vita”.