Corso eccellenza 08 febbraio 2018 Contributi della Fisica alla Medicina

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Marina Battaglia
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1 Corso eccellenza 08 febbraio 2018 Contributi della Fisica alla Medicina di Mauro Gambaccini

2 IMMAGINI ANALOGICHE R G B IMMAGINI DIGITALI O NUMERICHE

T ( C) y x Temperatura C 32.8 34.6 42.5 42.

9 42.2 42.5 40.9 38.4 38.2 42.6 42.4 41.

3 T ( C) y x Temperatura C

4 CT (TAC) NMR (risonanza) SPECT PET

5 CT (TAC)

a-si pixel (100-200 micron) Schermo fluorescente

6 Più di un secolo fa la prima radiogafia Tubo a ragg X film radiografico 1895 oggetto 1995 rivelatore a-si pixel ( micron) Schermo fluorescente 1970 Schermi fluorescenti ERA della DIGITALE RADIOGRAFIA 6

7 incidenti oggetto trasmessi rivelatore assorbiti MODELLO diffusa trasmessa assorbita

8 ` ` ` `

11 Esame radiografico del torace BASSA densità BASSO numero atomico ALTA densità ALTO numero atomico

15 λ Raggi X λ fotone E = hc/λ E Palline d λ λ Lunnghezza d onda della radiazione Energia del fotone associato d d λ E

16 involucro di vetro anodo cuscinetto statore armatura connessioni filamento filamento fascio di elettroni stelo di molibdeno rotore Fascio X kv ma s (tensione) (corrente anodica) (tempo di esposizione)

17 0.6 mgy 0.2 mgy 0.08 mgy

18 tubo a raggi X Raggi X paziente rivelatore

19 1929 x 2304 pixel 0.1 mm pitch 14 bit CsI (Tl) Ioduro di cesio Si silicio Pixel (100 micron)

20 Raggi X CsI CsI CsI luce si si si corrente V G G G bc bv FOTOCONDUTTIVITA Corrente nel silicio Q carica Tempo La carica è proporzionale alla quantità di raggi X assorbiti nello schermo sopra al silicio

21 COLONNE RIGHE

22 effetto del numero di fotoni usati per ottenere l immagine Dose = 1 Dose = 1/10 Dose = 1/100

23 Una buona radiografia? Energia del fascio X giusta e dose appropriata!! Sovrapposizione delle varie strutture anatomiche

24 E necessario fare più proiezioni

25 La TAC è un esame diagnostico che combina l'uso dei raggi X con le tecnologie di calcolo.

26 TAC Tomografia Assistita dal Computer Si accquisiscono profili di trasmissione dei raggi X Le dimensioni dei rivelatori definiscono lo spessore della sezione

27 Oggetto x 50% (TRASMISSIONE) x x x x 1 1/2 1/4 1/8 1/16

28 RICOSTRUZIONE DELL IMMAGINE RETRO PROIEZIONE FILTRATA p p 5p Retroproiezione dei profili p immagine filtraggio conversione in livelli di grigi

29 CT (TAC) numero legato alla probabilità dei raggi X di essere assorbiti dal tessuto presente in quel punto 98

30 SPECT PET Radioisotopi γ emittenti Radioisotopi β + emittenti Tecniche tomografiche Fanno uso di radioisotopi (radiofarmaci) Medicina Nucleare

31 RADIOLOGIA MEDICINA NUCLEARE sorgente RIVELATORE Raggi X Raggi γ sorgente Raggi γ RIVELATORE RIVELATORE

33 Tavola periodica degli elementi Gli elementi che si trovano in natura sono 92.

34 H (idrogeno) Z = 1 A = 1 He (elio) Z = 2 A = 4 Li (litio) Z = 3 A = 7 Be (berillio) Z = 4 A = 9

35 Diagramma di stabilità degli elementi MASSA NUCLEO A = 2Z Retta che rappresenta la posizione Nuclei aventi lo stesso numero di neutroni e protoni N n = Np p ---> n + e + +ν Decadimento β + n ---> p + e - +ν Numero di protoni nel nucleo Decadimento β -

36 decadimento beta - gamma elettrone 24 Na radioattivo 24 Mg stabile antineutrino radiazione gamma

37 Radionuclidi per scintigrafia Radionuclide emivita particella energia emessa (kev) (t 1/2 ) Gallio-67 γ 93,185, h Tecnezio-99m γ h Indio-111 γ 173, h Iodio-123 γ h Iodio-131 γ 364, b d Tallio-201 γ 135,167, X h

38 Decadimento 99 Mo 99 Tc m - (gamma puro)- 99 Tc tecnetos = artificiale τεχνετοσ Mo Tc Tc m stabile radioattivo metastabile elettrone antineutrino radiazione gamma La presenza dello stato metastabile è importantissima: 1. l emissione beta non avviene nel paziente (riduzione dose) 2. tempo per la prepazione del radiofarmaco

39 Generatore portatile di Tc-99m

40 Iniezione radiofarmaco Radiofarmaco isotopo radioattivo

41 Cristallo scintillatore elettronica gamma camera pmt collimatore Raggi γ Organo target sorgente

42 fotomoltiplicatori la posizione (x,y) è ottenuta come il baricentro delle intensità luminose viste dai fototubi cristallo scintillatore matrice dei conteggi Y scintigrafia ossea X

43 conteggi posizione

44 SPECT numero legato alla radioattività γ presente in quel punto 938

45 SPECT PET Radioisotopi γ emittenti Radioisotopi β + emittenti Tecniche tomografiche Fanno uso di radioisotopi (radiofarmaci) Medicina Nucleare

46 Decadimenti β e + positrone ANTIMATERIA E = 2 mc 2 γ = mc kev γ = mc kev e ANNICHILAZIONE -

47 511 kev 511 kev Corona di rivelatori

48 Mettendo in coincidenza ogni rivelatore dell anello con i rivelatori che intercetteno il paziente si possono ottenere molti di profili di di radioattività utili per la ricostruzione dell immagine con tecniche tomografiche

49 Radionuclidi PET Radionuclide emivita particella energia emessa (kev) (t 1/2 ) Carbonio-11 β min Azoto-13 β min Ossigeno-15 β min Fluoro-18 β min

50 CICLOTRONE fascio di protoni bersaglio F-18 C-11 O-15 elementi β + emettenti 14 N 7 (p, α) 11 C 6 18 O 8 (p, n) 18 F 9

51 PET 983 numero legato alla radioattività β + presente in quel punto

52 Radiazioni: ionizzanti non ionizzanti (NIR)

53 Grazie per l attenzione

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