IRIS – Física médica
Gabriela Llosá
Instituto de Física Corpuscular – IFIC (CSIC-UV) Valencia, Spain On behalf of the IRIS group
http://ific.uv.es/iris
IRIS- Image Reconstruction, Instrumentation and Simulations in medical applications.
IRIS: Image Reconstruction, Instrumentation &
Simulations in medical applications
Dr. Gabriela Llosá, RyC (Nov 2019).
Dr. Josep F. Oliver, TSI UV (Nov 2019).
Dr. Ana Ros, postdoc S8A (Jun 2019).
Con el apoyo de:
Prof. José Bernabéu (I.P., director becas).
Dr. Carlos Lacasta (solic. proyec, becas).
Ing. Carles Solaz (ATLAS).
Ing. Ricardo Marco.
Estudiantes:
Enrique Muñoz.
Jorge Roser.
Luis Barrientos.
Marina Borja Lloret.
Técnico transferencia:
César Senra.
Ingeniero:
Alfredo Esteban (7 meses).
Proyectos:
● FPA2017-85611-R (2018-2019): Terapia hadrónica.
● ENSAR2-MediNet Proyecto Europeo colaboración (2017-2020).
● Participación en EXPLORA (2016-2018).
● Valoritza i Transfereix UV (1 año: 2018-19).
+ Máster, Erasmus, prácticas
Activities (see web page)
● Investigación básica para aplicaciones médicas. En la frontera del estado del arte, en un principio lejos de la aplicación.
● Combinamos experiencia en desarrollo de instrumentación, algoritmos de reconstrucción de imagen dedicados y simulaciones Monte Carlo.
● Experiencia en (proyectos Europeos FP7 y nacionales):
● PET (FPA, FP7 ERG ASPID) y sondas PET (FP7 MADEIRA).
● Terapia hadrónica (FP7 ENVISION, FPA).
● Cámaras Compton con silicio y con centelleadores.
● Principales líneas de investigación actuales:
● PET para pequeños animales de alta eficiencia y resolución.
● Telescopio Compton para monitorización de terapia hadrónica.
● Laboratorios IFIMED instrum y PET. Licencia instalación radiactiva en 2018.
● Docencia en Master Física Avanzada y Master Física Médica UV.
● Actividades de transferencia.
Gabriela Llosá Jornadas científicas IFIC, 17-18 Enero 2019.
Compton Telescope
COMPTON TELESCOPE
for hadron therapy treatment monitoring with three planes of LaBr3 crystals coupled to SiPMs.● Detection of prompt gammas emitted by irradiated tissue. Continuous energy spectrum – relevant 1-8 MeV.
● First prototype developed within ENVISION European project.
● Range variation observed with a 150 MeV proton beam on a PMMA target.
Excellent results at the international level. Leading in Europe.
Configuration
Problems if the photon energy is unknown or if it can escape (MeV) Scatterer + absorber: 2 interactions
● Energy determined
● lower efficiency
Multilayer: 3 interactions in 3 detectors (+ correct ordering):
E0=E1+1
2(E2+
√
E22+4 1−cosE2mecθ22 )cos(θ)=1− E1mec2 E0(E0−E1)
New prototype under development
Better energy resolution (6% @ 511 keV) => improved performance.
Second prototype: new detectors and image reconstruction codes improvement.
GOAL:
● Two interactions without absorption, estimating E.
● Combination of 2+3 interactions.
25.8 mm
LaBr3 crystal Hamamatsu TSV SiPM array
Ongoing improvements
Instrumentation developments
(G. Llosá):● Second prototype:
● Beam tests:
● CNA, Sevilla with 18 MeV protons on a graphite target => 4.4 MeV photons.
● KVI-CART, Groningen, 150 MeV protons on PMMA => similar to clinical.
● Test of new components:
● Readout electronics: AliVATA and PETsys.
● SiPM array from FBK-irst.
Patent requested.
Test @ KVI-CART
● Background reduction (FPA2017-85611-R).
Combination of scintillator crystals and silicon detectors.
Test @ CNA
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Ongoing improvements
● Known initial photon energy and two interactions: signal formation model included in image reconstruction code.
● Comparison with existing models.
● Significant image improvement, in particular in lateral regions.
● Unknown initial photon energy and two or three interactions:
● Both emission position and energy distribution reconstructed.
● Significant degradation efects (Partial Volume Effects) due to telescope geometry.
Image reconstruction
(J.F. Oliver):Technology transfer
● Patentes y modelos de utilidad:
● Modelo de utilidad: DISPOSITIVO DE ADQUISICION DE DATOS PARA DISPOSITIVOS DETECTORES DE DIFERENTES TIPOS. Número de solicitud: 201731615.
● Patente: DISPOSITIVO SISTEMA Y MÉTODO DE DETECCIÓN DE RADIACIÓN GAMMA Y PARTÍCULAS CARGADAS Y USO DE LOS MISMOS.
Número de solicitud: 201830795.
● DAQ system => Proyecto Valoritza i Transfereix de la UV: sep 2018- sep 2019.
● Proyectos UCIE (Unidad Científica de Innovación Empresarial):
● PlanarHealth - J. F. Oliver.
● BioLight - G. Llosá.
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AliVATA
● Utility model.
● Transferred to Alibava Systems S. L. for commercialization.
Valoritza i Transfereix project of the Universitat de València for its application to different types of detectors: Silicon detectors, SiPMs, PMTs and other.
● Modular and scalable.
● Operates different types of detectors.
● Ethernet connection to the computer.
Data acquisition system developed in the group.
PlanarHealth
Dimensions ~ nm Designed specifically
to carry drug
to go through the BBB deliver the payload
Nanoparticles, NP
Blood Brain Barrier, BBBPreclinical PET/CT laboratory
PET and/or CT technology allows visualization of nanoparticles locations Requires tagging the nanoparticles with the + 18F radioactive isotope Capable to image NPs inside rodents
Identify the optimal nanoparticle to be used with each different drug
PARTNERS
Assess the traversal of the Blood Brain Barrier, BBB, by medically-loaded specific nanoparticles Assess the traversal of the Blood Brain Barrier, BBB, by medically-loaded specific nanoparticles
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BioLight
Measurement of light emitted by biological samples .
Experimental setup Emission measured in
different conditions
Detection of photons emitted by estimulated cells.
Laboratorio imagen pre-clínica PET/CT IFIMED (J.F. Oliver)
● Obtenida la licencia de funcionamiento del CSN.
● Puesta en funcionamiento de la parte CT y primeros tests del PET con FDG.
● Completando equipamiento científico, protocolos, etc …
● Primeras imágenes CT y PET obtenidas completamente con el equipo.
● MicroPET/CT: SuperArgus de Sedecal.
● Disponible SCSIE - Servei Central Suport a Investigacio Experimental UV.
● Servicios:
● Usuarios finales (investigación biomédica con ratas y ratones, imagenes TAC).
● Usuarios investigación: desarrollo de detectores y algoritmos de imagen.
Super Argus PET/CT
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Estado de la investigación
● Muy bien considerados en el campo.
● Importantes logros internacionales en los últimos años.
● Números desde 2014 (http://ific.uv.es/iris):
● 19 artículos en revistas arbitradas.
● 8 conference proceedings.
● 68 contribuciones a congresos, 44 charlas, de las cuales 16 invitadas.
● 4 tesis doctorales defendidas (1 abandonada).
● 4 tesis doctorales en curso.
● 13 tesis de Master/memoria de prácticas.
● Actividades de divulgación: charlas, entrevistas, artículos...
● PROBLEMAS:
● Inestabilidad de los senior, gran dificultad para solicitar recursos.
● Evaluación individual y de grupos (IPC, grupos CSIC).
● Pertenencia a departamentos UV (becas colaboración, etc).
Objetivos
●
Sobrevivir. Pedimos todos los proyectos que podemos (difícil dada la situación de contratos temporales).
●
Mantener las actividades de investigación y transferencia.
●
Potenciar las colaboraciones nacionales e internacionales.
Colaboraciones en marcha con baja o nula actividad por falta de recursos.
– MediNet, CIMA, UB (ASIC FlexTOT), CERN (MEDIPIX)...
– Universidad Lyon y CNRS. PICS solicitado.
– Reforzar con hospitales. Solicitud fallida. Nuevo intento?
●
Participar en redes de colaboración y proyectos Europeos.
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