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
CORRADO SPATOLA - Modulo RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE - MED/36 - 2 CFU
ANNA MARIA GUELI - Modulo PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE - FIS/07 - 2 CFU

Obiettivi formativi

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Gli obiettivi formativi specifici sono funzionali alla figura professionale che il corso si propone di formare, ovvero quella dell'esperto nell’ambito delle misure elettriche elettroniche, sensori ed elementi di trasduzione inerenti l’ambito della radiologia medica per immagini e radioterapia.

In tale contesto, il Corso si propone di formare tecnici con una idonea preparazione scientifica di base ed una adeguata padronanza dei metodi e dei contenuti tecnico-scientifici generali dell'Ingegneria elettronica con particolare enfasi verso la metrologia di base
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Acquisire le conoscenze di base di:
- Principi teorici della Radiobiologia
- Interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia vivente
- Principi teorici del frazionamento di dose in Radioterapia
- Frazionamento convenzionale e frazionamenti alternativi
- Aspetti della Radioprotezione in Radioterapia clinica
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Il corso si propone la conoscenza dei principi fisici necessari per la comprensione del funzionamento della strumentazione utilizzata in radiodiagnostica e in radioterapia.

Prerequisiti richiesti

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Per il proficuo raggiungimento degli obiettivi prefissati allo studente sono richiesti i seguenti prerequisiti:
principi di matematica e fisica/elettronica.
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Principi della fisica delle radiazioni ionizzanti

Principi di anatomia umana e anatomia radiologica
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Argomenti del programma del modulo di FIsica Applicata del Corso Integrato "Scienze Propedeutiche".

Frequenza lezioni

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Obbligatoria
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
secondo calendario d'ateneo
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Obbligatoria.

Contenuti del corso

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Cenni sui sistemi di misura

Schematizzazione a blocchi funzionali di un sistema di misura. Grandezze di influenza e grandezze interferenti. Compensazione dei disturbi e delle grandezze d’influenza. Esempi di strumenti: il milliamperometro, il misuratore di pressione.

Cenni di metrologia

Misure e misurazioni. Sistema internazionale di unità di misura. Incertezza di tipo A e B. Curva di taratura. Sensibilità e risoluzione degli strumenti di misura.

L’oscilloscopio analogico

Schema a blocchi funzionali dell’oscilloscopio analogico. Principio di funzionamento. Principali controlli dell’oscilloscopio.

L’oscilloscopio digitale

Schema a blocchi funzionali di un oscilloscopio digitale. Campionamento di un segnale analogico. Criteri di scelta del tempo di campionamento. Confronto tra oscilloscopio analogico e digitale.

Strumentazione virtuale con PC, Software LabView e schede di acquisizione dati

Cenni sui sensori

Sensori resistivi di temperatura e deformazione, accelerometri, magnetometri fluxgate. Cenni sul condizionamento dei segnali.

Attività Sperimentale in laboratorio con strumentazione elettronica
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Principi teorici della Radiobiologia e dell'interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia vivente

Principi di Radioprotezione
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Produzione e proprietà dei raggi X. Principi di funzionamento di un tubo a raggi X. Controllo dell'esposizione.

Interazione della radiazione X e gamma con la materia. Coefficienti di attenuazione ed assorbimento dei fotoni. Contrasto del soggetto. Dose di radiaizone. Rivelatori.

Visione. Immagini analogiche. Sistemi di rivelazione. Fattori di qualità di un'immagine. Diffusori e griglie. Misure di qualità di un'immagine.

Immagini digitali. Segnale d'ingresso. Matrice di un'immagine.Qualità di un'immagine digitale. Rivelazione e processing. Rivelatori: computed radiography (CR). Direct radiography (DR). Digital fluorography (DF).

Tomografia Computerizzata (Computed tomography, CT). CT single slice elicoidale e a spirale. Multislice spiral computed tomography. Dose di radiazione in TC.

Risonanza Magnetica (Magnetic resonance, MR). Principi fisici di base. Protone in un campo magnetico. Costanti di tempo di rilassamento. Misura dei segnali T1 e T2. Immagini MR.

Testi di riferimento

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
A. Brandolini, R. Ottoboni, Fondamenti di metrologia, società editrice Esculapio

G. Iuculano, D.Mirri, Misure elettroniche, CEDAM

E. O. Doebelin, Measurement systems, McGraw Hill

Norme UNI 4546, Appunti di lezione
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Diagnostica per immagini e Radioterapia - Cittadini
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

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Slides delle lezioni su supporto digitale.
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Materiale informatico fornito dal docente
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
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
	*	Argomenti	Riferimenti testi
1		Principi di Radiobiologia	Cittadini
2		Principi di Radioprotezione	Cittadini
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

* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Prova orale
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Orale
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.

PROVE IN ITINERE

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Generalmente non sono previste prove in itinere.
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
nessuna
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
La prova in itinere viene realizzata a circa metà corso per verificare le conoscenze acquisite dagli allievi.

PROVE DI FINE CORSO

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
La prova finale consiste in un esame orale. Tale parte includerà gli altri docenti del Corso Integrato.
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Orale e valutazione delle conoscenze acquisite
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
La prova di fine corso consiste nello svolgimento di un test scritto con domande con risposta a scelta multipla e domande aperte che prevedono anche lo svolgimento di calcoli delle grandezze di interesse.

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Elementi funzionali dei sistemi di misura;

Disturbi e influenza durante la misura di segnali

Incertezza tipo A,B

Performance negli strumenti di misura

Sensori e trasduttori

Strumenti di misura virtuali (misure coadiuvate da software e calcolatore)
RADIOBIOLOGIA E RADIOPROTEZIONE
Descrivi le modalità di interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia vivente

Descrivi le 4 R del frazionamento della dose

Descrivi i Frazionamenti alternativi della dose in Radioterapia
PRINCIPI FISICI DELLE STRUMENTAZIONI ED APPARECCHIATURE
Le prove d'esame, sia scritta che orale, vertono principalmente sui seguenti argomenti:

Principi fisici di base delle tecniche diagnostiche che utilizzano radiazione X (CR, DR, CT, mammografia, tecniche radioscopiche)

Formazione delle immagini in Risonanza Magnetica Nucleare.

Parametri caratteristici di un'immagine (risoluzione spaziale, risoluzione di contrasto, dimensioni,...) e loro misura.

Danno da radiazione e radioterapia.

Dosimetria delle radiazioni ionizzanti.

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