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Dipartimento di Fisica

Sei in »» Didattica » Laurea Magistrale in Fisica » Insegnamenti

Tecniche Fisiche di Diagnostica Medica (Lezioni ed Esercitazioni)

Corso di Studio:Corso di Studio: , Anno Accademico 2014/2015

_INSEGNAMENTI_SSD1 Sett. Scien./disciplinare: FIS/01

Tipologia Attività Formativa: Tipologia Attività Formativa: Altre attività formative

Ambito Disciplinare: Ambito Disciplinare: A scelta dello studente

Docente:Docente: Mastroberardino Anna

Tipologia di Copertura: Tipologia di Copertura: Affidamento Retribuito

CFU CFU: 5

Periodo didattico: Periodo didattico: Secondo Semestre

Anno Corso: 2

Ore di lezione: Ore di lezione: 24

Ore di esercitazione: Ore di esercitazione: 24

Ore di studio individuale: Ore di studio individuale: 77

Informazioni sull'insegnamento: Informazioni sull'insegnamento:


Programma

ITALIANO
Introduzione. Atomo, nucleo e radiazione ionizzante
Cenni storici. L’atomo. Il nucleo. Isobari e isotopi. Interazione nucleare forte e interazione nucleare debole. Radioattivita’. Emissione alfa. Emissione gamma. Decadimento beta. Legge del decadimento radioattivo; legame tra semivita e vita media. Attivita’ e sue unita’ di misura: Becquerel e Curie. Legame tra attivita’ iniziale e numero iniziale di nuclei. Classificazione delle radiazioni. Radiazione ionizzante e non ionizzante. Raggi X.

Interazione radiazione – materia
Sezione d’urto, cammino libero medio, spessore massico.
- Interazione di particelle pesanti (protoni, nuclei) con la materia, potere frenante, formula di Bethe-Block, picco di Bragg, curve range-energia.
- Interazione di elettroni e positroni con la materia, radiazione di frenamento,lunghezza di radiazione, energia critica
- Interazione di fotoni con la materia:
- coefficiente lineare di assorbimento;
- effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie.

Sorgenti di radiazione ionizzante. Elementi di dosimetria e radioprotezione
Sorgenti naturali e artificiali. Tubi radiogeni. Acceleratori di particelle.
Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.
Grandezze dosimetriche: esposizione, dose assorbita, equivalente di dose, dose efficace. Limiti di dose per lavoratori e popolazione.

Rivelatori di radiazione ionizzante
Proprietà generali dei rivelatori di radiazione. Classificazione modo impulsivo e corrente. Risoluzione, efficienza di rivelazione. Tempo morto.
Rivelatori a ionizzazione. Camera a ionizzazione, contatore proporzionale, contatore Geiger-Muller.
Rivelatori a scintillazione. Conversione di luce in segnali elettrici. Dosimetri a termoluminescenza. Rivelatori a semiconduttore. Spettroscopia ad altezza di impulso.

Produzione di immagini mediche con radiazioni ionizzanti
Radiografia tradizionale e digitale. Tomografia. Mammografia. Mammografia digitale.
Tomografia computerizzata. Principi dell’imaging tomografico. Metodi per la ricostruzione e qualità delle immagini tomografiche. CT spirale. CT spirale multistrato. EBT.

Medicina nucleare. Traccianti radioattivi. Scanner rettilineo. Gamma-camera. Tomografia computerizzata ad emissione di singolo fotone (SPECT). Tomografia ad emissione di positroni (PET).

Principi, procedure pratiche e inquadramento normativo per lo svolgimento dei controlli di qualità in radiodiagnostica e medicina nucleare.

Radiazioni non ionizzanti
Principi fisici della NMR.
Ultrasuoni in radiodiagnostica. Effetto Doppler.
Principi fisici dell’ecografia. Funzionamento di un ecografo. Modalita’ di acquisizione delle immagini ecografiche. Ecografia Doppler.

ENGLISH
Introduction to ionizing radiation: the history of the discovery of radiation and radioactivity. Structure of the nucleus. Isobars and isotopes.Strong and weak nuclear interactions.Radioactive decays: alpha, gamma, beta decays. Radioactive decay law and half-life.Activity and its unit measurements: Bequerel Curie. Ionizing and non-ionizing radiation. X rays. Radiation-matter interactionn Cross section, mean free path, mass-thickness.
- Interaction of heavy particles (protons, neutrons) with matter. Stopping power, Bethe-Block formula, Bragg peak, range-energy curves.
- Positrons and electrons interaction with matter, brehmsstrahlung, radiation length, critical energy.
- Interaction of photons with matter:
- linear attenuation coefficient;
- photoelectric effect, Compton effect, pair production.

Ionizing radiation sources: Sorgenti ddosimetry and radiation safety basic principles
Natural and artificial sources. X-ray tubes. Particle accelerators. Biological effects of ionizing radiation.
Dosimetry, dose, limits for workers and population.

Ionizing radiation
General properties and classification of radiation detectors. Resolution, efficiency, dead time. Ionization chambers, proportional counters, Geiger-Muller counters.
Scintillation detectors. Thermoluminescent dosimeters. Semiconductor detectors.

Medical imaging with ionizing radiations
Traditional and digital radiography. Tomography. Mammography. Digital mammography.
Computed tomography. Tomographic imaging principles. Techniques for reconstruction of tomographic images. Spiral CT. Multilayer spiral CT. EBT.

Nuclear medicine. Radioactive tracers. Linear scanner. Gamma-camera. Single-photon emission computed tomography (SPECT). Positron-emission tomography (PET).

Quality controls in radiodiagnostics and nuclear medicine: principles and laws.

Non-ionizing radiations
Physics principles behind NMR. Ultrasounds. Doppler effect. Basics of ecography. Doppler imaging.

Testi di riferimento

J. T. Bushberg, J. A. Seibert, E. M. Leidholdt Jr., J. M. Boone, The Essential Physics of Medical Imaging, Lippincott Williams & Wilkins Philadelphia, 2nd edition
Radiologia, radioprotezione:
R. Passariello, Radiologia – Elementi di tecnologia, 4ª edizione, Idelson-Gnocchi
M. Pelliccioni, Fondamenti Fisici della Radioprotezione, Pitagora Editrice, Bologna
J. R Greening, Fundamentals of Radiation Dosimetry, Taylor & Francis
H. E. Johns, J. R. Cunningham, The Physics of Radiology, 4th edition, C. C. Thomas Publisher (Springfield)
Rivelatori:
G. F. Knoll, Radiation detection and measurements, 3rd edition, John Wiley & Sons
Medicina nucleare:
A. Magrini, Introduzione alle bioimmagini, Acta Medica Roma
M. Marengo, La Fisica in Medicina Nucleare;
M. Dondi, R. Giubbini, Medicina nucleare nella pratica clinica, Pàtron editore, Bologna.

Esercizi:
H. E. Johns, Solutions to selected problems from the Physics of Radiology.

Modalità di verifica dell'apprendimento

ITALIANO - Prova scritta e orale

ENGLISH - Written and oral examinations

Obiettivi formativi

ITALIANO
Il corso si propone di fornire i principi fisici alla base delle principali tecniche di indagine utilizzate nella diagnostica medica e di illustrare il funzionamento delle principali apparecchiature applicate in tale settore.

ENGLISH
The aim of the course is to provide an understanding the main physics concepts behind medical physics techniques and to deliver the basic knowledge on methods and instrumentation in medical imaging.

Note

Lingua d'insegnamento: Italiano
Modalità di erogazione: Frontale
Modalità di frequenza: Obbligatoria

Commissione d'esame
Presidente Anna Mastroberardino
Commissari Marcella Capua, Marco Schioppa

Anno Accademico