ANTONIO TRIGILIO

Dottore di ricerca

ciclo: XXXVI


relatore: Alessio Sarti

Titolo della tesi: Development of a fluorescence-based beam monitor and beam delivery studies for FLASH radiotherapy

In the contemporary world of cancer treatment, conventional radiotherapy has been instrumental in targeting tumorous pathologies. However, this method is not without limitations, especially in cases involving radioresistant tumors and delicate, vital organs. To address these challenges, efforts have been made to improve the precision and effectiveness of radiotherapy. One promising development is the FLASH effect, where ultra-high dose rates of radiation (~100$ Gy/s) are delivered in an exceptionally short time (<500 ms), resulting in reduced damage to healthy tissues. This thesis explores two of the main topical issues in today's efforts for the implementation of the FLASH effect in clinical practice. The first challenge lies in beam monitoring at ultra-high dose rates. Conventional radiotherapy relies on detectors to monitor the therapeutic beam, but standard devices often saturate and degrade their performances at FLASH intensities. This thesis explores an innovative approach using air fluorescence as a beam monitoring technique. I developed three detector prototypes to evaluate this technique, demonstrating its feasibility, and obtained promising results in terms of temporal resolution and linearity with beam current, while also highlighting the need for further refinement in the readout system to improve signal-to-noise ratio. The second challenge is delivering the ultra-high dose rapidly while maintaining precision in spatial conformity of the dose to the tumour volume. Traditional methods involving multiple field configurations and varying energies need to be carefully adapted to meet the requirements for FLASH therapy, particularly for deep-seated tumors. The thesis discusses a solution based on a high-energy electron accelerator project known as the SAFEST project, which aims to develop a compact beam delivery system for FLASH radiotherapy. The proposed system employs active particle scanning using a system of magnetic dipoles coupled with a static toroidal gantry. Analytical calculations and simulations are used to assess the feasibility of this approach, with plans for further optimization and testing. Keywords: FLASH effect, beam monitoring, fluorescence, active scanning.

Produzione scientifica

11573/1708188 - 2024 - IOeRT conventional and FLASH treatment planning system implementation exploiting fast GPU Monte Carlo. The case of breast cancer
Franciosini, G.; Carlotti, D.; Cattani, F.; De Gregorio, A.; De Liso, V.; De Rosa, F.; Di Francesco, M.; Di Martino, F.; Felici, G.; Harold Pensavalle, J.; Leonardi, M. C.; Marafini, M.; Muscato, A.; Paiar, F.; Patera, V.; Poortmans, P.; Sciubba, A.; Schiavi, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Sarti, A. - 01a Articolo in rivista
rivista: PHYSICA MEDICA (UK: Elsevier Pisa: Istituti Editoriali e Poligrafici Internazionali. Pisa Italy: Giardini Editori Stampatori) pp. 1-9 - issn: 1120-1797 - wos: (0) - scopus: 2-s2.0-85189919944 (0)

11573/1706991 - 2024 - Preliminary study on the correlation between accelerated current and dose in water for an electron-based LINAC
Franciosini, Gaia; Muraro, Silvia; De Gregorio, Angelica; De Simoni, Micol; Di Francesco, Massimo; Di Martino, Fabio; Dong, Yun; Felici, Giuseppe; Galante, Federica; Harold Pensavalle, Jake; Marafini, Michela; Mattei, Ilaria; Muscato, Annalisa; Pacitti, Matteo; Patera, Vincenzo; Sarti, Alessio; Schiavi, Angelo; Toppi, Marco; Traini, Giacomo; Trigilio, Antonio; Battistoni., Giuseppe - 01a Articolo in rivista
rivista: FRONTIERS IN PHYSICS (Lausanne : Frontiers Editorial Office, 2013-) pp. 1-10 - issn: 2296-424X - wos: WOS:001177032600001 (0) - scopus: 2-s2.0-85187185847 (0)

11573/1704469 - 2024 - Test beam results of a fluorescence-based monitor for ultra-high dose rates
Trigilio, A.; De Gregorio, A.; De Simoni, M.; Franciosini, G.; Garbini, M.; Magi, M.; Marafini, M.; Mirabelli, R.; Muscato, A.; Patera, V.; Schiavi, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Sarti, A. - 01a Articolo in rivista
rivista: JOURNAL OF INSTRUMENTATION (Bristol : IOP Publishing Ltd, 2006-) pp. 1-13 - issn: 1748-0221 - wos: (0) - scopus: 2-s2.0-85186116162 (0)

11573/1706436 - 2023 - New Advantage in Stereotactic Treatment of Lung and Pancreatic Cancer. Performance of Ultra-High Energy Electron (VHEE) Therapy Adjuvanted to the FLASH Effect: Clinical Implications and Treatment Plans Analysis
Carlotti, D.; Muscato, A.; De Gregorio, A.; De Simoni, M.; Fiore, M.; Franciosini, G.; Insero, T.; Marafini, M.; Marè, V.; Mirabelli, R.; Palumbo, L.; Ramella, S.; Sarti, A.; Schiavi, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Patera, V. - 01h Abstract in rivista
rivista: INTERNATIONAL JOURNAL OF RADIATION ONCOLOGY BIOLOGY PHYSICS (Elsevier Science Limited:Oxford Fulfillment Center, PO Box 800, Kidlington Oxford OX5 1DX United Kingdom:011 44 1865 843000, 011 44 1865 843699, EMAIL: asianfo@elsevier.com, tcb@elsevier.co.UK, INTERNET: http://www.elsevier.com, http://www.elsevier.com/locate/shpsa/, Fax: 011 44 1865 843010) pp. - - issn: 0360-3016 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1706438 - 2023 - PO-2031 Development of a TPS for Very High Energy Electrons delivered at FLASH rates
De Gregorio, A.; Carlotti, D.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Marafini, M.; Mattei, I.; Muscato, A.; Sarti, A.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Patera, V. - 01h Abstract in rivista
rivista: RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY (Elsevier Science Ireland Limited:PO Box 85, Limerick Ireland:011 353 61 709600, 011 353 61 61944, EMAIL: usinfo-f@elsevier.com, INTERNET: http://www.elsevier.com, Fax: 011 353 61 709114) pp. - - issn: 0167-8140 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1706439 - 2023 - MO-0477 Potential of Very High Energy Electron (FLASH) beams in pancreatic and head-and-neck treatments
Muscato, A.; Arsini, L.; Campana, L.; Carlotti, D.; De Gregorio, A.; De Felice, F.; Di Felice, C.; Fischetti, M.; Fiore, M.; Franciosini, G.; Marafini, M.; Marè, V.; Mattei, I.; Pacilio, M.; Patera, V.; Ramella, S.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Schwarz, M.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Sarti, A. - 01h Abstract in rivista
rivista: RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY (Elsevier Science Ireland Limited:PO Box 85, Limerick Ireland:011 353 61 709600, 011 353 61 61944, EMAIL: usinfo-f@elsevier.com, INTERNET: http://www.elsevier.com, Fax: 011 353 61 709114) pp. - - issn: 0167-8140 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1706440 - 2023 - VHEE CONVENTIONAL AND FLASH TREATMENT PLANNING: THE CASE OF CHORDOMA AND MENINGIOMA LESIONS
Muscato, A.; Battistoni, G.; Campana, L.; Carlotti, D.; De Felice, F.; De Gregorio, A.; De Simoni, M.; Di Felice, C.; Dong, Y.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Marafini, M.; Mattei, I.; Mirabelli, R.; Muraro, S.; Pacilio, M.; Palumbo, L.; Patera, V.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Schwarz, M.; Sorbino, S.; Tombolini, V.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Sarti, A. - 01h Abstract in rivista
rivista: PHYSICA MEDICA (UK: Elsevier Pisa: Istituti Editoriali e Poligrafici Internazionali. Pisa Italy: Giardini Editori Stampatori) pp. - - issn: 1120-1797 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1680822 - 2023 - TOPS fast timing plastic scintillators: time and light output performances
Rocco, D.; Belardini, A.; De Gregorio, A.; De Simoni, M.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Marafini, M.; Magi, M.; Muscato, A.; Patera, V.; Sarti, A.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Mattiello, L. - 01a Articolo in rivista
rivista: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT (Elsevier BV:PO Box 211, 1000 AE Amsterdam Netherlands:011 31 20 4853757, 011 31 20 4853642, 011 31 20 4853641, EMAIL: nlinfo-f@elsevier.nl, INTERNET: http://www.elsevier.nl, Fax: 011 31 20 4853598) pp. 168277- - issn: 0168-9002 - wos: WOS:001054250600001 (0) - scopus: 2-s2.0-85151800042 (0)

11573/1706442 - 2022 - PD-0897 In vivo verification by detection of charged fragments in carbon ion therapy treatments at CNAO
De Simoni, M.; Baroni, G.; Battistoni, G.; Bisogni, M. G.; Cerello, P.; Ciocca, M.; Donetti, M.; Dong, Y.; Embriaco, A.; Ferrero, V.; Fiorina, E.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Giacchi, G.; Kraan, A.; Luongo, C.; Maggi, M.; Mancini Terracciano, C.; Marafini, M.; Malekzadeh, E.; Mattei, I.; Mazzoni, E.; Mirandola, A.; Morrocchi, M.; Muraro, S.; Patera, V.; Pennazio, F.; Schiavi, A.; Solfaroli-Camillucci, E.; Sportelli, G.; Tampellini, S.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Vischioni, B.; Vitolo, V.; Carlotti, D.; De Gregorio, A.; Sarti, A. - 01h Abstract in rivista
rivista: RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY (Elsevier Science Ireland Limited:PO Box 85, Limerick Ireland:011 353 61 709600, 011 353 61 61944, EMAIL: usinfo-f@elsevier.com, INTERNET: http://www.elsevier.com, Fax: 011 353 61 709114) pp. - - issn: 0167-8140 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1640304 - 2022 - A Data-Driven Fragmentation Model for Carbon Therapy GPU-Accelerated Monte-Carlo Dose Recalculation
De Simoni, M.; Battistoni, G.; De Gregorio, A.; De Maria, P.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Marafini, M.; Patera, V.; Sarti, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Trigilio, A.; Schiavi, A. - 01a Articolo in rivista
rivista: FRONTIERS IN ONCOLOGY (Lausanne : Frontiers Editorial Office, 2011-) pp. - - issn: 2234-943X - wos: WOS:000792017300001 (2) - scopus: 2-s2.0-85128322310 (5)

11573/1659802 - 2022 - GPU-accelerated Monte Carlo simulation of electron and photon interactions for radiotherapy applications
Franciosini, Gaia; Battistoni, Giuseppe; Cerqua, Arianna; De Gregorio, Angelica; De Maria, Patrizia; De Simoni, Micol; Dong, Yunsheng; Fischetti, Marta; Marafini, Michela; Mirabelli, Riccardo; Muscato, Annalisa; Patera, Vincenzo; Salvati, Federica; Sarti, Alessio; Sciubba, Adalberto; Toppi, Marco; Traini, Giacomo; Trigilio, Antonio; Schiavi, Angelo - 01a Articolo in rivista
rivista: PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY (IOP Publishing Limited:Dirac House, Temple Back, Bristol BS1 6BE United Kingdom:011 44 117 9297481, EMAIL: custserv@iop.org, INTERNET: http://www.iop.org, Fax: 011 44 117 9294318) pp. - - issn: 0031-9155 - wos: WOS:000939196300001 (2) - scopus: 2-s2.0-85148114474 (5)

11573/1666538 - 2022 - In-vivo range verification analysis with in-beam PET data for patients treated with proton therapy at CNAO
Moglioni, Martina; Kraan, Aafke Christine; Baroni, Guido; Battistoni, Giuseppe; Belcari, Nicola; Berti, Andrea; Carra, Pietro; Cerello, Piergiorgio; Ciocca, Mario; De Gregorio, Angelica; De Simoni, Micol; Del Sarto, Damiano; Donetti, Marco; Dong, Yunsheng; Embriaco, Alessia; Fantacci, Maria Evelina; Ferrero, Veronica; Fiorina, Elisa; Fischetti, Marta; Franciosini, Gaia; Giraudo, Giuseppe; Laruina, Francesco; Maestri, Davide; Magi, Marco; Magro, Giuseppe; Malekzadeh, Etesam; Marafini, Michela; Mattei, Ilaria; Mazzoni, Enrico; Mereu, Paolo; Mirandola, Alfredo; Morrocchi, Matteo; Muraro, Silvia; Orlandi, Ester; Patera, Vincenzo; Pennazio, Francesco; Pullia, Marco; Retico, Alessandra; Rivetti, Angelo; Da Rocha Rolo, Manuel Dionisio; Rosso, Valeria; Sarti, Alessio; Schiavi, Angelo; Sciubba, Adalberto; Sportelli, Giancarlo; Tampellini, Sara; Toppi, Marco; Traini, Giacomo; Trigilio, Antonio; Valle, Serena Marta; Valvo, Francesca; Vischioni, Barbara; Vitolo, Viviana; Wheadon, Richard; Bisogni, Maria Giuseppina - 01a Articolo in rivista
rivista: FRONTIERS IN ONCOLOGY (Lausanne : Frontiers Editorial Office, 2011-) pp. 929949- - issn: 2234-943X - wos: WOS:000868622100001 (8) - scopus: 2-s2.0-85139477533 (10)

11573/1666539 - 2022 - FLASH radiotherapy treatment planning and models for electron beams
Rahman, Mahbubur; Trigilio, Antonio; Franciosini, Gaia; Moeckli, Raphaël; Zhang, Rongxiao; Böhlen, Till Tobias - 01g Articolo di rassegna (Review)
rivista: RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY (Elsevier Science Ireland Limited:PO Box 85, Limerick Ireland:011 353 61 709600, 011 353 61 61944, EMAIL: usinfo-f@elsevier.com, INTERNET: http://www.elsevier.com, Fax: 011 353 61 709114) pp. 210-221 - issn: 0167-8140 - wos: WOS:000875662500009 (8) - scopus: 2-s2.0-85136624516 (10)

11573/1666625 - 2022 - Characterization of 150 μm thick silicon microstrip prototype for the FOOT experiment
Silvestre, Gianluigi; Peverini, Francesca; Servoli, Leonello; Kanxheri, Keida; Barbanera, Mattia; Placidi, Pisana; Ionica, Maria; Caprai, Mirco; Ambrosi, Giovanni; Salvi, Lucia; Fiandrini, Emanuele; Alpat, Behcet; Alexandrov, Andrey; Argirò, Stefano; Arteche, Diaz Raul; Bartosik, Nazar; Battistoni, Giuseppe; Belcari, Nicola; Bellinzona, Elettra; Biondi, Silvia; Bisogni, Maria Giuseppina; Bruni, Graziano; Carra, Pietro; Cavanna, Francesca; Cerello, Piergiorgio; Ciarrocchi, Esther; Clozza, Alberto; Colombi, Sofia; De Gregorio, Angelica; De Lellis, Giovanni; Del Guerra, Alberto; De Simoni, Micol; Di Crescenzo, Antonia; Di Ruzza, Benedetto; Donetti, Marco; Dong, Yunsheng; Durante, Marco; Faccini, Riccardo; Ferrero, Veronica; Finck, Christian; Fiorina, Elisa; Fischetti, Marta; Francesconi, Marco; Franchini, Matteo; Franciosini, Gaia; Galati, Giuliana; Galli, Luca; Gentile, Valerio; Giraudo, Giuseppe; Hetzel, Ronja; Iarocci, Enzo; Kraan, Aafke Christine; La Tessa, Chiara; Laurenza, Martina; Lauria, Adele; Lopez Torres, Ernesto; Manna, Alice; Marafini, Michela; Massa, Maurizio; Massimi, Cristian; Mattei, Ilaria; Mereghetti, Alessio; Mengarelli, Alberto; Moggi, Andrea; Montesi, Maria Cristina; Morone, Maria Cristina; Morrocchi, Matteo; Muraro, Silvia; Pastore, Alessandra; Pastrone, Nadia; Patera, Vincenzo; Pennazio, Francesco; Pullia, Marco; Ramello, Luciano; Reidel, Claire-Anne; Ridolfi, Riccardo; Rosso, Valeria; Sanelli, Claudio; Sarti, Alessio; Sartorelli, Gabriella; Sato, Osamu; Savazzi, Simone; Scavarda, Lorenzo; Schiavi, Angelo; Schuy, Christoph; Scifoni, Emanuele; Sciubba, Adalberto; Sécher, Alexandre; Selvi, Marco; Sitta, Mario; Spighi, Roberto; Spiriti, Eleuterio; Sportelli, Giancarlo; Stahl, Achim; Tomassini, Sandro; Tommasino, Francesco; Toppi, Marco; Traini, Giacomo; Trigilio, Antonio; Ubaldi, Giacomo; Tioukov, Valeri; Valetti, Alessandro; Valle, Serena Marta; Vanstalle, Marie; Villa, Mauro; Weber, Ulrich; Zarrella, Roberto; Zoccoli, Antonio - 01a Articolo in rivista
rivista: JOURNAL OF INSTRUMENTATION (Bristol : IOP Publishing Ltd, 2006-) pp. 1-21 - issn: 1748-0221 - wos: WOS:000912654400005 (0) - scopus: 2-s2.0-85144614357 (0)

11573/1666548 - 2022 - Elemental fragmentation cross sections for a 16O beam of 400 MeV/u kinetic energy interacting with a graphite target using the FOOT ΔE-TOF detectors
Toppi, M.; Sarti, A.; Alexandrov, A.; Alpat, B.; Ambrosi, G.; Argiro, S.; Diaz, R. A.; Barbanera, M.; Bartosik, N.; Battistoni, G.; Belcari, N.; Biondi, S.; Bisogni, M. G.; Bon, M.; Bruni, G.; Carra, P.; Cavanna, F.; Cerello, P.; Ciarrocchi, E.; Clozza, A.; Colombi, S.; De Lellis, G.; De Gregorio, A.; Del Guerra, A.; De Simoni, M.; Di Crescenzo, A.; Di Ruzza, B.; Donetti, M.; Dong, Y.; Durante, M.; Ferrero, V.; Fiandrini, E.; Finck, C.; Fiorina, E.; Fischetti, M.; Francesconi, M.; Franchini, M.; Franciosini, G.; Galati, G.; Galli, L.; Giraudo, G.; Hetzel, R.; Iarocci, E.; Ionica, M.; Iuliano, A.; Kanxheri, K.; Kraan, A. C.; La Tessa, C.; Laurenza, M.; Lauria, A.; Torres, E. L.; Marafini, M.; Massa, M.; Massimi, C.; Mattei, I.; Meneghetti, A.; Mengarelli, A.; Mirabelli, R.; Moggi, A.; Montesi, M. C.; Morone, M. C.; Morrocchi, M.; Muraro, S.; Murtas, F.; Muscato, A.; Pastore, A.; Pastrone, N.; Patera, V.; Pennazio, F.; Peverini, F.; Placidi, P.; Pullia, M.; Ramello, L.; Reidel, C.; Ridolfi, R.; Rosso, V.; Sanelli, C.; Sartorelli, G.; Sato, O.; Savazzi, S.; Scavarda, L.; Schiavi, A.; Schuy, C.; Scifoni, E.; Sciubba, A.; Secher, A.; Selvi, M.; Servoli, L.; Silvestre, G.; Sitta, M.; Spighi, R.; Spiriti, E.; Sportelli, G.; Stahl, A.; Tomassini, S.; Tommasino, F.; Tioukov, V.; Traini, G.; Trigilio, A.; Valle, S. M.; Vanstalle, M.; Weber, U.; Zarrella, R.; Zoccoli, A.; Villa, M. - 01a Articolo in rivista
rivista: FRONTIERS IN PHYSICS (Lausanne : Frontiers Editorial Office, 2013-) pp. - - issn: 2296-424X - wos: WOS:000898952300001 (0) - scopus: 2-s2.0-85142218132 (1)

11573/1645116 - 2022 - OC-0279 FlashDC project: development of a beam monitor for flash therapy
Trigilio, A.; Carlotti, D.; De Gregorio, A.; De Maria, P.; De Simoni, M.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Garbini, M.; Marafini, M.; Muscato, A.; Patera, V.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Toppi, M.; Traini, G.; Sarti, A. - 01a Articolo in rivista
rivista: RADIOTHERAPY AND ONCOLOGY (Elsevier Science Ireland Limited:PO Box 85, Limerick Ireland:011 353 61 709600, 011 353 61 61944, EMAIL: usinfo-f@elsevier.com, INTERNET: http://www.elsevier.com, Fax: 011 353 61 709114) pp. S238-S239 - issn: 0167-8140 - wos: (0) - scopus: (0)

11573/1666542 - 2022 - The FlashDC project: development of a beam monitor for FLASH radiotherapy
Trigilio, A.; De Gregorio, A.; Fischetti, M.; Franciosini, G.; Garbini, M.; Lippa, G.; Magi, M.; Marafini, M.; Muscato, A.; Patera, V.; Sarti, A.; Schiavi, A.; Sciubba, A.; Toppi, M.; Traini, G.; De Simoni, M. - 01a Articolo in rivista
rivista: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT (Elsevier BV:PO Box 211, 1000 AE Amsterdam Netherlands:011 31 20 4853757, 011 31 20 4853642, 011 31 20 4853641, EMAIL: nlinfo-f@elsevier.nl, INTERNET: http://www.elsevier.nl, Fax: 011 31 20 4853598) pp. 167334- - issn: 0168-9002 - wos: WOS:000877453700013 (0) - scopus: 2-s2.0-85136462798 (3)

11573/1598557 - 2021 - Deep seated tumour treatments with electrons of high energy delivered at FLASH rates: the example of prostate cancer
Sarti, Alessio; De Maria, Patrizia; Battistoni, Giuseppe; De Simoni, Micol; Di Felice, Cinzia; Dong, Yunsheng; Fischetti, Marta; Franciosini, Gaia; Marafini, Michela; Marampon, Francesco; Mattei, Ilaria; Mirabelli, Riccardo; Muraro, Silvia; Pacilio, Massimiliano; Palumbo, Luigi; Rocca, Loredana; Rubeca, Damiana; Schiavi, Angelo; Sciubba, Adalberto; Tombolini, Vincenzo; Toppi, Marco; Traini, Giacomo; Trigilio, Antonio; Patera, Vincenzo - 01a Articolo in rivista
rivista: FRONTIERS IN ONCOLOGY (Lausanne : Frontiers Editorial Office, 2011-) pp. - - issn: 2234-943X - wos: WOS:000740863400001 (12) - scopus: 2-s2.0-85122472263 (13)

11573/1549345 - 2021 - New reconstruction algorithm for the fast neutron MONDO tracker
Trigilio, A. - 01a Articolo in rivista
rivista: IL NUOVO CIMENTO C (Bologna: Società italiana di fisica) pp. - - issn: 2037-4909 - wos: WOS:000694009700015 (0) - scopus: 2-s2.0-85105923111 (0)

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