Chi Siamo

Diagnostics and Applications for Radiotherapy Technology and Simulations

Mission

DARTS srl opera valorizzando commercialmente l’attività di ricerca dei suoi soci fondatori relativa allo studio, alla comprensione e alla modellazione dell’interazione tra radiazione (in particolare quella ionizzante) e materia.
Tale attività ha consentito lo sviluppo di algoritmi e software in grado di fornire strumenti per il calcolo rapido della dose da offrire al settore industriale dei produttori di macchinari radioterapici e ai centri clinici di trattamento. 

Le competenze scientifiche e professionali complementari e l’esperienza maturata nella progettazione di rivelatori offre, inoltre, la possibilità ai soci di DARTS srl di poter affiancare aziende multinazionali operanti nel settore della radioterapia con fasci esterni e non solo (ad es. IBA, e SIT – Sordina IORT Technologies ) e centri di trattamento oncologico (es: Aziende Provinciali per i Servizi Sanitari, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, MAASTRO Clinic – Maastricht, Netherlands), che fanno già parte del network di DARTS, nel fornire soluzioni tecnologiche leading-edge alle sfide oggi poste, ad es., dalla radioterapia con fasci esterni.

 

 

Il Network

In tale contesto, i soci di DARTS hanno costruito un network che ha come base l’Università “La Sapienza” di Roma ed il Centro Fermi e coinvolge a livello nazionale ed internazionale colleghi e laboratori situati nel centro di GSI (Darmstadt, Germania), del Centro di Terapia HIT (Heidelberg, Germania), del CNAO Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (Pavia, Italia), del Centro di Protonterapia IFJ PAN (Cracovia, Polonia), del Centro Pisano per la Radioterapia FLASH e del Centro di Protonterapia APSS (Trento, Italia). Il gruppo ha strette collaborazioni con l’INFN.

Know-how

Il know-how acquisito dai proponenti e dal gruppo di ricerca sulle interazioni radiazioni-materia ad oggi si è concretizzato nello sviluppo di diversi strumenti software e soluzioni hardware da fornire a centri di ricerca e trattamento per: 

  • il calcolo preciso e ultrarapido della dose dovuta all’interazione di fasci di particelle nell’uso medico o industriale al fine di effettuare una pianificazione terapeutica o ottenere la certificazione dosimetrica dei trattamenti di radioterapia con fasci esterni;
  • effettuare calcoli precisi di radioprotezione;
  • calcoli di flussi di particelle dispersi da macchine IORT (IntraOperative Radiation Therapy) e VHEE (Very High Energy Electrons);
  • monitorare la radiazione prodotta nei trattamenti di radioterapia con fasci esterni. 

Il Team

Il team di DARTS vede affiancate figure professionali differenti, fisici ed ingegneri (principalmente biomedici), in grado di combinare competenze software, hardware e di gestione commerciale. 

Vincenzo Patera, Angelo Schiavi ed Alessio Sarti, rispettivamente prof. Ordinario e proff. Associati, insieme ad un team di professori, ricercatori, laureati in fisica e dottori di ricerca, sono accomunati da una vasta competenza nella fisica delle particelle e nella fisica medica. I membri di DARTS, a vario titolo e con differenti competenze hanno collaborato al gruppo ARPG e sono membri di progetti di ricerca di rilevanza nazionale ed europea.

Alessio Sarti

Professore Associato di Fisica presso il Dipartimento di “Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria” della Sapienza Università di Roma.

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Membro del Gruppo di Fisica delle Radiazioni Applicate di Roma dal 2011. Dall’inizio del 2018 Professore Associato presso l’Università di Roma – Sapienza. Le principali attività di ricerca, iniziate nel 2010 come ricercatore della “Sapienza” e con incarico di ricerca presso l’INFN, sono legate all’applicazione delle tecniche della Fisica delle Alte Energie alla Terapia con Particelle, per studiare sia l’interazione delle particelle del fascio con il paziente, sia la relativa frammentazione del bersaglio e delle particelle proiettili, per sfruttare nuovi modi per implementare un monitor “on-line” dei trattamenti PT e per affrontare la sfida posta dalla recente osservazione della terapia FLASH. 

Gli studi sulla frammentazione del fascio sono stati condotti nell’ambito delle collaborazioni FIRST (2009 – 2016) e FOOT (in corso) e sono dedicati alla frammentazione indotta da fasci di carbonio e protoni. Come attività parallela, dal 2011 e nell’ambito delle collaborazioni INSIDE e RDH, è stato portato avanti lo studio della produzione di particelle secondarie nelle interazioni del fascio con diversi target. Dal 2019 è iniziata un’attività legata anche alla pianificazione di trattamenti di terapia particellare utilizzando fasci di elettroni sia nel campo dei tumori profondi che nelle applicazioni IOeRT. Infine, a partire dal 2021, A. Sarti è stato nominato PI del progetto INFN – FRIDA (un bando CSN5 finanziato con un budget di ~ 1M€ e 100 partecipanti da tutta Italia e network internazionale). Da novembre 2023 è vicedirettore della Scuola di Specializzazione in Fisica Medica della Sapienza Università di Roma

 

Indicatori bibliometrici:

# Pubblicazioni: 816; # Citazioni 37000; H index 86; H Index (5 y) 38

Angelica De Gregorio

Mi sono laureata in particle and astroparticle Physics presso l’Università Sapienza di Roma nel 2019.

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La mia ricerca si è incentrata principalmente sullo studio delle interazioni delle radiazioni, con particolare enfasi nello sviluppo di strumenti per applicazioni mediche. Per la mia tesi di laurea magistrale, mi sono unito al Applied Radiation Physics Group (ARPG) presso l’Università Sapienza, collaborando con membri di vari dipartimenti e centri di ricerca. Il mio lavoro si è incentrato principalmente sull’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target), mirato a misurare le sezioni trasversali nucleari per migliorare i Sistemi di Pianificazione del Trattamento (TPS) per la terapia con protoni e ioni pesanti. Il mio contributo ha coinvolto l’analisi dei dati degli esperimenti del 2019 presso il GSI (Darmstadt, Germania), dove un fascio di 16O a 400 MeV/u è stato diretto verso un bersaglio di carbonio, portando alla misurazione preliminare delle sezioni d’urto trasversali utilizzando l’apparato di FOOT. Inoltre, ho partecipato al progetto FLASH-DC, contribuendo allo sviluppo di un monitor per la radioterapia FLASH (RT) in grado di monitorare dose e posizione dell’impulso con alta precisione. Attualmente, come dottoranda, la mia ricerca è incentrata sull’ottimizzazione dei TPS utilizzando Elettroni ad Energia Molto Elevata (VHEE). Questo coinvolge lo sviluppo di un sistema che combina simulazioni Monte Carlo con la modellizzazione dell’effetto FLASH per creare mappe di dose per algoritmi di ottimizzazione. Inoltre, sono stata coinvolta nella collaborazione SAFEST, dedicata alla costruzione di una struttura di ricerca con un LINAC in grado di fornire fasci di elettroni ad alta energia a velocità di dose ultra-elevate nel regime FLASH. Il mio ruolo in questa collaborazione include la valutazione del flusso disperso attraverso simulazioni Monte Carlo utilizzando il software FLUKA, cruciale per la progettazione dello schermo della struttura.

Angelo Schiavi

Sono un professore di fisica che insegna a Sapienza dal 2002. Tengo corsi di fisica di base e moderna (relativistica, quantistica e nucleare) per la facoltà di ingegneria.

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Mi sono laureato a Padova nel 1997 con un tesi in fisica teorica dei campi. Poi mi sono specializzato all’Imperial College di Londra con un dottorato sperimentale sull’interazione laser-plasma ad alta intensità e sull’accelerazione di particelle. Ho partecipato e condotto campagne sperimentali presso i maggiori laboratori europei (VULKAN, LOA, PALS) dove si studia l’interazione laser-plasma. Nel corso degli anni mi sono occupato de: studi correlati alla Fusione a Confinamento Inerziale (ICF) basati sulla tecnica dell’Ignizione Rapida (Fast Ignition) e dell’Ignizione tramite onde d’urto (Shock Ignition); produzione e propagazione di onde d’urto in plasmi preformati; generazione di fasci di ioni tramite impulso laser; simulazione numerica di instabilità di fascio in macchine acceleratrici; studio numerico di laser ad elettroni liberi in regime classico e quantistico (QFEL); ottimizzazione tramite simulazioni Monte-Carlo di piani di trattamento con fasci di ioni in adroterapia.

Annalisa Muscato

Mi sono laureata in Fisica dei Biosistemi presso l’Università Sapienza di Roma nel 2021.

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Il mio lavoro di ricerca si è incentrato principalmente sullo studio delle interazioni delle radiazioni con la materia, con particolare attenzione all’ambito medico. Infatti, per la mia tesi di laurea magistrale, ho avuto l’opportunità di lavorare con il gruppo Applied Radiation Physics Group (ARPG) della stessa Università. Il mio lavoro si è focalizzato sullo sviluppo e lo studio di piani di trattamento radioterapici utilizzando i Very High Energy Electron (VHEE) per la cura dei tumori profondi, concentrandomi inizialmente sui tumori della prostata e del distretto testa-collo.

Attualmente, frequento la scuola post-laurea di specializzazione in Fisica Medica sempre presso l’Università Sapienza di Roma, dove ho l’opportunità di frequentare quotidianamente diversi reparti del Policlinico Umberto I di Roma, tra cui il reparto di radioterapia. Insieme al tirocinio formalizzante, ho deciso di proseguire la mia attività di ricerca sempre nel gruppo ARPG, dove ad oggi continuo ad occuparmi dello sviluppo di piani di trattamento con VHEE erogati sia in modalità convenzionale che in modalità FLASH.

In particolare, negli ultimi anni, grazie alla collaborazione con diversi centri di radioterapia come quello del Campus Biomedico di Roma, la UOC di Radioterapia del Policlinico Umberto I di Roma e anche il Centro di protonterapia di Trento, ho avuto la possibilità di studiare casi trattati con tecniche IMRT e anche più avanzate come la VMAT, adoperando la radioterapia convenzionale. Da ciò, ho sviluppato e pianificato piani di trattamento con VHEE, utilizzando software MC come FLUKA e FRED, con e senza effetto FLASH, per valutare l’efficacia di tali trattamenti e confrontarli con le tecniche presenti nello stato dell’arte della radioterapia.

Daniele Rocco

Tecnologo presso il Dipartimento di “Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria” della Sapienza università di Roma.

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Daniele Rocco ha conseguito la Laurea Magistrale in Chimica presso Sapienza – Università di Roma (Italia) nel 2017. Nella stessa Università, ha iniziato il suo programma di dottorato presso il Dipartimento di “Ingegneria Astronautica, Elettrica ed Energetica” che si è concluso a febbraio 2021. La sua attività di ricerca è focalizzata sulla progettazione, sintesi e caratterizzazione di nuove molecole nel campo dell’elettronica organica, degli scintillatori organici e dell’elettrosintesi organica. Nel corso del 2019 è stato per tre mesi visiting PhD student presso l’Università di Southampton, dove ha lavorato sull’Elettrochimica a Flusso sotto la supervisione del professor R. C. D. Brown. Dal 2023 è coinvolto nel progetto iEntrance come tecnologo, concentrando l’attività di ricerca sulla microscopia con sonda a scansione (SPM), spettroscopia Raman e AFM correlativa in microscopia SEM.

Gaia Franciosini

Nell’ottobre del 2022, ho completato il mio dottorato in Fisica degli Acceleratori come membro del gruppo di Fisica Applicata delle Radiazioni (ARPG) presso l’Università di Roma Sapienza.

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Da allora, ho proseguito la mia attività di ricerca post-dottorato all’interno dello stesso gruppo.

I miei interessi finora sono stati principalmente legati alle tecniche di fisica delle particelle applicate al campo della radioterapia. Ho iniziato il mio percorso nel panorama della radioterapia per la mia tesi magistrale in Fisica nel 2018, unendomi alla collaborazione FOOT, che studia i processi di frammentazione rilevanti sia per la Terapia con Particelle con protoni e ioni di carbonio che per le applicazioni di radioprotezione nel contesto spaziale. La mia esperienza con i diversi proiettili utilizzati per la Radioterapia a Fascio Esterno (EBRT) è notevolmente aumentata quando ho iniziato, durante i miei studi di dottorato, a lavorare anche nel campo della radioterapia FLASH. Il mio contributo era inizialmente legato alla pianificazione dei trattamenti di Radioterapia Intra-Operatoria con elettroni (IOeRT) a bassa energia, ma poi ho iniziato a contribuire anche allo sviluppo di una nuova tecnica di EBRT che coinvolge elettroni di energie molto elevate (sopra i 50 MeV). Lo studio di tali scenari (sia i piani IOeRT che VHEE nelle modalità di irradiazione convenzionali e FLASH) ha iniziato ad affrontare un compito difficile: lo sviluppo di un rapido Monte Carlo in grado di esplorare diverse configurazioni di irradiazione, energie, intensità per consentire un’ottimizzazione del trattamento. I miei si sono concentrati sullo sviluppo del modello elettromagnetico FRED (Fast paRticle thErapy Dose evaluator). Ho contribuito a portare FRED, dose engine basato su calcoli MC e su hardware GPU, al livello in cui i piani di protoni, ioni carbonio, fotoni ed elettroni possono essere simulati in pochi minuti invece di giorni. Con questo strumento, e con l’aiuto del gruppo ARPG, dei collaboratori di FRED, dell’azienda S.I.T. Sordina IORT Technologies S.p.A. (Aprilia, Italia), sono stato in grado di implementare con successo il primo Sistema di Pianificazione del Trattamento (TPS) completo per la Radioterapia Intra-Operatoria con elettroni. Tale strumento, tanto atteso, ha il potenziale per migliorare significativamente la tecnica IOeRT, superando le sue attuali principali limitazioni (ad es. l’alta probabilità di recidiva tumorale locale causata dalla mancanza di un vero strumento di pianificazione). Lo strumento aprirà anche la strada alla prima implementazione clinica più probabile dell’effetto FLASH.

Leonardo Mattiello

Professore Associato di Chimica presso il Dipartimento di “Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria” della Sapienza Università di Roma.

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Coordinatore del Laboratorio LEOS-MS di Elettrochimica, Sintesi Organica e Spettrometria di Massa.

La sua esperienza risiede nelle sintesi chimiche ed elettrochimiche, nella caratterizzazione e negli studi elettrochimici di nuovi composti organici e materiali nanocompositi con applicazioni in diversi campi: OLED, fotovoltaico, scintillatori plastici, fibre ottiche, sensori, drug delivery, protezione del patrimonio culturale.

L’attività scientifica è documentata da quasi un centinaio di pubblicazioni (articoli su riviste internazionali peer-reviewed e atti di convegni), cinque brevetti nazionali e trenta brevetti internazionali.

 

Pubblicazioni: 

  1. Scarano et al. Solar Energy 265, 112143 (2023). https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.112143.
  2. Mattiello et al. Organic Scintillator. Patent WO2023156957A1 2023.

Scopus Author’s ID 7003730716

https://orcid.org/0000-0002-9517-0226

Marco Toppi

Marco Toppi è un ricercatore nel campo della fisica delle particelle e della fisica nucleare, presso il dipartimento SBAI dell’Università di Roma Sapienza.

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Si è laureato in fisica presso il gruppo ATLAS di Tor Vergata, lavorando allo sviluppo di una nuova generazione di rivelatori a gas RPC per applicazioni in ambienti ad alto irraggiamento.

La maggior parte della sua attività di ricerca, a partire dal dottorato, è stata focalizzata sullo studio del processo di frammentazione nucleare per applicazioni nel campo della terapia con particelle cariche e della radioprotezione nello spazio e sullo sviluppo di nuovi rivelatori per la terapia con particelle. A tal scopo ha aderito alle collaborazioni internazionali FIRST (Fragmentation of Ions Relevant for Space and Therapy) e FOOT (Fragmentation Of Target) dove si è occupato della misurazione di sezioni d’urto di frammentazione nucleare di interesse per lo sviluppo di TPS più precisi per la terapia con particelle.

Dal 2016 è entrato a far parte della collaborazione ALICE lavorando all’upgrade dell’ALICE Inner Tracking System (ITS) per il Run 3 di LHC. Si è occupato della misura degli spettri di momento trasverso di particelle composte da quark leggeri per studiare le caratteristiche del Quark-Gluon Plasma generato nella collisione tra nuclei ad alta energia.

Marta Fischetti

Marta Fischetti si è laureata in ingegneria biomedica con il massimo dei voti nel 2017 contribuendo allo sviluppo di un prototipo di sonda da utilizzare in una innovativa tecnica di chirurgia radioguidata che sfrutta gli emettitori beta meno.

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Durante il percorso di tesi si è avvicinata alla fisica delle particelle tanto da continuare lo studio intrapreso con un dottorato di ricerca in modelli matematici per l’ingegneria, elettromagnetismo e nanoscienze terminato nel 2021. In questo periodo ha studiato e  dimostrato la potenzialità di una tecnica innovativa per il monitoraggio inter- frazione delle variazioni morfologiche occorse nei pazienti durante l’erogazione di trattamenti con ioni carbonio. La ricerca è stata condotta dapprima attraverso studi Monte Carlo che le hanno permesso di validare la tecnica e successivamente in vivo.

Terminato il dottorato ha continuato la sua ricerca fino a luglio 2023 grazie ad assegni di ricerca, contribuendo al miglioramento degli studi portati avanti durante il dottorato e continuando a lavorare con rivelatori di particelle.

Oggi è amministratrice delegata di una società tecnico scientifica.

Michela Marafini

Mi sono laureata in Fisica Nucleare e Subnucleare presso l’Università Roma Tre nel 2008 e ho conseguito il dottorato di ricerca presso l’APC, dell’Università Paris 7, nel 2011 con una tesi sulla fisica dei neutrini.

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Nel corso della mia carriera da ricercatrice mi sono dedicata alle tecniche di fisica delle particelle applicate, ovvero allo sviluppo di rivelatori innovativi e alle loro diverse applicazioni sia nella ricerca fondamentale che applicata. Lavorando in un ambiente di ricerca e sviluppo internazionale, ho affrontato sfide hardware e software, migliorando continuamente le mie capacità attraverso la collaborazione con vari gruppi sperimentali in diversi paesi.

Dal 2011 risiedo a Roma, dove la mia attenzione si è spostata verso il campo della Radioterapia e della Terapia con Particelle. Qui ho avuto l’opportunità di esplorare nuovi rilevatori assumendo allo stesso tempo responsabilità crescenti. Nel corso del tempo, ho acquisito indipendenza nella guida di progetti, nel coordinamento di team e nella conduzione di studi di ricerca e sviluppo con crescente indipendenza. Dalla fine del 2018 sono ricercatrice a tempo indeterminato presso il CREF; le mie principali aree di interesse includono il monitoraggio del fascio nella radioterapia FLASH (progetto FlashDC) e l’imaging nucleare (progetto reSPECT). Sebbene la mia passione per la rilevazione di particelle neutre rimanga salda, sono attivamente coinvolta in progetti come MONDO e MULTIPASS, che mirano a sviluppare rivelatori multiuso dedicati alla caratterizzazione e al tracciamento di neutroni secondari e fotoni prompt prodotti nella terapia con particelle.

Micol De Simoni

Ho deciso di studiare fisica perché sono sempre stata curiosa di come funziona il mondo intorno a me. Durante i miei studi, ho capito che la parte che mi appassionava di più era la fisica applicata, che mi permetteva di vedere subito applicazioni pratiche di quello che studiavo e del mio lavoro.

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Mi sono innamorata della fisica medica, che ha rispecchiato il mio impegno come volontaria AIRC (Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro). In questi anni di ricerca ho avuto modo di sviluppare competenze sia hardware che software. Tra i progetti in cui ho dato un contributo importante ci sono: lo sviluppo e i primi test clinici di un rivelatore per il miglioramento dell’adroterapia e lo sviluppo di un modello di frammentazione del carbonio implementato in un Monte Carlo eseguito su GPU, chiamato FRED. Grazie a queste esperienze ho potuto occuparmi sia dell’analisi dei dati che di simulazioni utilizzando diversi linguaggi di programmazione (C/C++, python, fortran). In questi anni mi sono trovata a lavorare sia individualmente che in gruppo, spesso nell’ambito di collaborazioni internazionali, lavorando per un anno presso l’Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera. Ora sono ricercatrice presso l’Istituto Superiore di Sanità (ISS) nel Centro Nazionale di Radioprotezione e Fisica Computazionale. Mentre mi dedicavo alla ricerca, ho sviluppato anche la passione per lo sport, arrivando a essere nella top class degli arbitri regionali di futsal, a giocare a pallavolo, ad arrampicare e soprattutto a correre una maratona.

Riccardo Mirabelli

Ricercatore presso il Dipartimento di “Scienze di Base e Applicate all’Ingegneria” dell’Università di Roma “La Sapienza”.

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Durante la tesi di laurea magistrale in fisica delle particelle nel 2016 e il dottorato di ricerca in fisica degli acceleratori nel 2020, Riccardo si è concentrato sulla caratterizzazione del prototipo per il progetto MONDO.
Nel 2020, Riccardo si è concentrato sulla caratterizzazione di un prototipo per il progetto MONDO.
(sviluppo di un rivelatore a inseguimento progettato per la misurazione precisa di neutroni secondari veloci e
neutroni secondari veloci e ultraveloci, in particolare per applicazioni mediche). Ora è
è appassionatamente coinvolto nello sviluppo di un innovativo apparato di monitoraggio della dose individuale indossabile (WIDMA).
per il monitoraggio delle dosi di radiazioni nella radioterapia molecolare.
Radioterapia.

Pubblicazioni:
R.Mirabelli et al. Physica Medica, 2023, 108, 102545 doi: 10.1016/j.ejmp.2023.102545
M.Marafini et al. Physics in Medicine and Biology, 2017, 62(8), pp. 3299-3312 doi:
10.1088/1361-6560/aa623a
ID dell’autore Scopus 57193833539

Vincenzo Patera

Professore ordinario del Dipartimento di “Scienze di base e applicate all’ingegneria” dell’Università di Roma “La Sapienza”.

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Il suo percorso è iniziato con la collaborazione internazionale KLOE, incentrata sulle simmetrie discrete e sulla verifica dell’unitarietà della matrice di miscelazione dei quark (CKM).
simmetrie discrete e sul test di unitarietà della matrice di mescolamento dei quark (CKM). Questa ricerca,
condotta presso il collisore elettroni-positroni DAPHNE del Laboratorio Nazionale di Frascati dell’INFN, è culminata nel 2006.
dell’INFN, si è conclusa nel 2006. I suoi contributi comprendono la progettazione del sistema di
di particelle cariche e lo sviluppo di un software di simulazione e ricostruzione per la camera di deriva.
camera di drift. Nel 2009 ha promosso la nascita del Gruppo di Fisica Applicata alle Radiazioni (ARPG)
dell’Università di Roma “La Sapienza”, di cui è da allora coordinatore. La sua esperienza
di pianificazione del trattamento nella terapia delle particelle, un lavoro di collaborazione con l’INFN-CERN FLAM.
con l’INFN-CERN FLUKA (di cui è autore del codice e membro della collaborazione FLUKA) e nell’ambito del progetto INFN-TV.
e nell’ambito della collaborazione INFN-TPS, che ha dato vita a un sistema commerciale di pianificazione del trattamento per ioni di carbonio e protoni.
Planning System per ioni e protoni di carbonio.

Pubblicazioni:
M.Fischetti et al. Scientific Reports 10, 1, 20735 (2020) doi: 10.1038/s41598-020-77843-z
D.Rocco et al. NIM a 1052, 168277 (2023) doi: 10.1016/j.nima.2023.168277
ID dell’autore Scopus 7004947754

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