Il progetto MERLINO (Measurement of the EneRgy Loss for IN-vivo Optimization in particle therapy) si propone di valutare, per la prima volta, la perdita di energia di fasci clinici nel target attraverso la rivelazione dei fotoni prompt secondari. L’obiettivo del progetto è il proof-of-concept della tecnica proposta per arrivare ad ottenere delle distribuzioni di stopping power.

Lo stopping power rappresenta una delle informazioni fondamentali che vengono utilizzate per fare la pianificazione dei trattamenti. Una sua eventuale misura online durante i trattamenti stessi apre le porte a nuove e interessanti modalità di treatment verification, offrendo strategie di ottimizzazione innovative e piani di trattamento adattativi.

La metodologia proposta si basa su misure del tempo di volo (time of flight, TOF) a partire dalla tecnica del prompt-gamma-timing (PGT). Le misure di TOF sono effettuate, per la prima volta, da un sistema multi-detector composto da un ultra-fast silicon detector (UFSD) per la misura del tempo di erogazione dei protoni, e di 10 cristalli di LaBr3:Ce per la rivelazione dei fotoni prompt.

Per raggiungere gli obiettivi prefissati sono necessari: 1) un accurato R&D del sistema di rivelazione dei fotoni prompt; 2) lo studio e sviluppo di algoritmi di ricostruzione innovativi per riuscire ad estrapolare l’informazione dello stopping power.

Setup sperimentale durante una misura con fasci di protoni al Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO). Il setup comprende: 3 cristalli di LaBr3:Ce, di cui 2 accoppiati a fotomoltiplicatori (in alto) e 1 accoppiato ad un SiPM (basso), e un UFSD a 8 strip. Un fantoccio di PMMA viene usato come target.