Monte Carlo based dosimetry using PET/CT and SPECT/CT imaging in radiopharmaceutical therapy in the context of the ISOLPHARM project

The ISOLPHARM project has the aim of producing a set of innovative, high specific activity, carrier-free radioisotopes for target radionuclide therapy exploiting the ISOL technique at the SPES facility of INFN-LNL. The success of a particular radiopharmaceutical cancer treatment relies on an accurate assessment of the tissue response and toxicity. Since biological effects are mediated by the absorbed dose, which is defined as the energy absorbed per unit mass of tissue, internal dosimetry is of funda- mental importance because it allows for the maximization of the therapeutic effect while minimizing the radiation burden to other organs. This thesis work consists in the calculation of internal absorbed dose, following radiopharmaceutical treatments — e.g. with 18 F, 111 In or 111 Ag — by means of different Monte Carlo based approaches (using the Geant4 software) coupled with PET/CT and SPECT/CT images of mice acquired by the ISOLPHARM group. Il progetto ISOLPHARM nasce con lo scopo di produrre una serie di radioisotopi innovativi per l’utilizzo in terapia radiofarmaceutica sfruttando la tecnica ISOL nella facility SPES di INFN-LNL. Il successo di un trattamento radiofarmaceutico su un tumore dipende da un’accurata valutazione della risposta del tessuto e della tossicità. Poiché gli effetti biologici sono mediati dalla dose assorbita, definita come energia assorbita per unità di massa del tessuto, la dosimetria interna è d’importanza fondamentale per permettere la massimizzazione dell’effetto terapeutico minimizzando l’irraggiamento degli altri organi. Il lavoro di tesi consiste nel calcolo della dose assorbita internamente a seguito di trattamenti radiofarmaceutici — per esempio con 18 F, 111 In o 111 Ag — avvalendosi di diversi approcci basati sul metodo Monte Carlo (utilizzando il software Geant4) abbinato a immagini PET/CT o SPECT/CT murine acquisite dal gruppo ISOLPHARM.