SCIENZE DELLA PREVENZIONE RADIOPROTEZIONE E CONTROLLI DI QUALITA'

6 CFU - 2° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

CARLO TRIGONA - Modulo MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE - ING-INF/07 - 2 CFU
GIUSEPPE PRIVITERA - Modulo RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE - MED/36 - 2 CFU
ANNA MARIA GUELI - Modulo PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE - FIS/07 - 2 CFU

Prerequisiti richiesti

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Argomenti del programma del modulo di Fisica Applicata del Corso Integrato "Scienze Propedeutiche".

Frequenza lezioni

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Obbligatoria.

Contenuti del corso

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
X-ray production and properties: fundamentals. X-ray tube design. The X-ray spectrum. Electrical characteristics. The supply generator. Control circuits. Exposure control.

Interactions of X- and gamma radiation with matter. Photon attenuation and absorption coefficients. Interactions with atom. Subject contrast. Radiation dose. Detectors. Capp. 5 e 6

Analog images. Vision. Image detector surface. Image quality factors. Scatter and grids. Image quality measurement.

The digital image. Signal input. The image matrix. Digital image quality. Digital image processing. Digital image detectors: computed radiography. Direct radiography. Digital fluorography.

Computed tomography. Basic sequential scanner design. Single slice helical/spiral computed tomogaphy. Multislice spiral computed tomography. Computed tomography. radiation dose.

Magnetic resonance: principles. The proton in a magnetic field. Relaxation time constants. Pulse sequences. T1 and T2 signal measurement. Magnetic resonance imaging.

Testi di riferimento

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Dowsett David J., Kenny Patrick A., Johnston R. Eugene, The Physics of Diagnostics Imaging, CRC Press Taylor & Francis Group.

Appunti forniti dal docente.

Altro materiale didattico

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
http://studium.unict.it/dokeos/2016/index.php?category=88b37e6b5198

Programmazione del corso

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
	Argomenti	Riferimenti testi
1	metrologia di base, incertezza di misura, sensori, trasduttori
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
	Argomenti	Riferimenti testi
1	X-ray production and properties: fundamentals.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, capp. 3-4
2	Interactions of X- and gamma radiation with matter.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, cap. 5-6
3	Analog images.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, cap. 8-10
4	The digital image.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, cap. 12-13
5	Computed tomography.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, cap. 14
6	Magnetic resonance: principles and imaging.	Dowsett et al., The Physics of Diagnostics Imaging, capp. 19-20

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
La valutazione delle conoscenze acquisite viene realizzata in due fasi: una prova scritta seguita da un colloquio.

La prova scritta consiste di domande a scelta multipla, domande aperte e problemi sugli argomenti trattati a lezione con particolare attenzione a quelli riguardanti i principi fisici di base del funzionamento delle strumentazioni e delle apparecchiature utilizzate nell'imaging clinico. Le risposte alle domande e le soluzioni devono essere opportunamente commentate e giustificate.

La prova orale consiste nella discussione dello svolgimento della prova scritta e, insieme ai colleghi degli altri moduli del Corso Integrato, su argomenti delle tre discipline. Generalmente si tratta di 3 domande su altrettanti argomenti delle 3 discipline.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE

1. Quale fra i seguenti apparati utilizzati in diagnostica utilizza radiazioni non ionizzanti?

A. TAC

B. RMN

C. PET

D. gammacamera

E. mammografo

2. Riordinare in ordine crescente di lunghezza d’onda le seguenti onde elettromagnetiche: (a) infrarossi; (b) microonde; (c) raggi X; (d) ultravioletti; (e) radiofrequenze

A. d e a b c

B. e a d b c

C. c d a b e

D. d a e b c

E. d b c e a

3. Una lastra protettiva lascia passare solo il 50% di raggi X incidenti. Quale frazione di raggi X passeranno da una lastra analoga di spessore doppio rispetto alla precedente:

A. 0

B. 10 %

C. 75 %

D. 25 %

E. 50 %

4. Qual è l’unità di misura del coefficiente di attenuazione lineare?

A. cm

B. cm^-1

C. g/cm

D. g∙cm

E. g/cm²

5. Il coefficiente di attenuazione lineare di un fascio di fotoni in un mezzo materiale:

A. ha le dimensioni dell’inverso di una lunghezza

B. dipende dall’energia dei fotoni ma non dal numero atomico Z del mezzo

C. dipende dal numero atomico Z del mezzo ma non dall’energia dei fotoni

D. rappresenta la frazione di fotoni che interagiscono per unità di spessore attraversato

E. ha le dimensioni di una lunghezza

6. In un tubo per la produzione di raggi X la frequenza massima dei fotoni dipende da:

A. numero di massa del materiale di cui è costituita la placca di arresto

B. differenza di potenziale da cui è accelerato il fascio di elettroni

C. intensità di corrente trasportata dal fascio di elettroni

D. numero atomico del materiale di cui è costituita la placca di arresto

E. densità della placca di arresto

7. La gamma-camera è:

A. un generatore di raggi X

B. un generatore di raggi gamma ed alfa

C. un rivelatore di raggi gamma

D. un rivelatore di raggi alfa e beta

E. un rivelatore di ultrasuoni

8. L’attenuazione dei raggi X segue una legge:

A. che dipende dalla pressione

B. che può essere modificata ad alte temperature

C. di tipo esponenziale decrescente

D. di tipo esponenziale crescente

E. che non dipende dallo spessore attraversato

9. Il tempo di dimezzamento fisico:

A. è una caratteristica biologica del radionuclide

B. dipende dal metabolismo

C. è sempre uguale a sei ore

D. è una caratteristica fisica del radionuclide

E. dipende dalla temperatura

10. Con riferimento alla radiazione X, quale tra le seguenti affermazioni è corretta?

A. un fascio di radiazione X, quando attraversa la materia e non interagisce, aumenta la sua velocità di propagazione

B. un fascio di radiazione X, quando attraversa la materia e non interagisce, diminuisce la sua velocità di propagazione

C. un'onda elettromagnetica di lunghezza d'onda uguale a 104 angstrom può essere una radiazione X

D. un'onda elettromagnetica di lunghezza d'onda uguale a 0.1 angstrom può essere una radiazione X

E. la velocità di propagazione della radiazione X nel vuoto è tanto maggiore quanto minore è la sua energia

11. La scintigrafia è:

A. una misurazione del numero di isotopi di un elemento

B. la misura dello spettro energetico di una sostanza radioattiva

C. la misura delle emissioni luminose di una sostanza radioattiva

D. una tecnica diagnostica che fa uso di traccianti radioattivi

E. una misurazione del numero atomico di un elemento

12. Cosa si intende per materiale tessuto equivalente?

A. un materiale che ha Z/A e densità simili al tessuto

B. un materiale che ha la stessa densità del tessuto umano

C. un materiale che ha la stessa composizione chimica del tessuto umano

D. un materiale che ha lo stesso Z/A del tessuto umano

E. un materiale che ha Z/A simile all’acqua

QUESITO 1. Dopo aver schematizzato le componenti essenziali di un’apparecchiatura per Risonanza Magnetica Nucleare, descrivere i principi fisici alla base della formazione delle immagini in diagnostica.

QUESITO 2. Trattare brevemente i principi fisici di base della radiografia X con particolare riferimento al ruolo delle grandezze operative per la qualità dell’immagine radiologica e per la dose al paziente.

QUESITO 3. Descrivere i principi fisici di base della dosimetria mediante film radiocromici con particolare riferimento alla realizzazione di profili e mappature di dose e alla risoluzione spaziale a questi associata.

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