FNOMNI ONDULATORI rad.. elettromagnetiche e luce FISICA MDICA PROTZION - elio giroletti classe lauree di INFRMIRISTICA e OSTTRICIA dip. fisica nucleare e teorica università di pavia corso integrato FISICA, STATISTICA e INFORMATICA disciplina: FISICA MDICA e PROTZION FNOMNI ONDULATORI rad. radia... elettromagnetiche e luce FISICA MDICA PROTZION - elio giroletti - Transiioni atomiche - Spettro elettromagnetico - Produione e utilio in medicina - Termografia - Risonana Magnetica Nucleare, RMN lucidi di Domenico Scannicchio, rivisti da lio Giroletti h TRANSIZIONI ATOMICH quanto di energia elettromagnetica: fotone = h emissione, assorbimento: = 3 1 h 4 3 2 1 4 3 2 h'= 3 2 1 h"= 2 1 costante di Planck h = 6,6 10 34 J s FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 1
Onde elettromagnetiche alcune grandee dell onda trasporto di energia nello spaio, attraverso la propagaione simultanea dei due campi (elettrico,, e magnetico, B), alla ocità (nel vuoto) di c 300.000 km/s B o onda elettromagnetica Frequena, [H] Lunghea d onda, [m] Velocità, [m/s] B o =campo elettrico B= induione magnetica onda elettromagnetica = y o B o LTTROMAGNTICH (,t) = o senω t 2π B(,t) = sen ω t 2π POLARIZZAZION 1 solo onde trasversali onda nonpolariata B o o = c c = 3 m s 1 = y direione di propagaione S T t FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 2
POLARIZZAZION 2 SPTTRO LTTROMAGNTICO onda polariata : direione di vibraione costante y S polariaione rettilinea polariaione circolare (ellittica) (combinaioni di 2 polariaioni rettilinee con diverse direioni di vibraione) o piano di polariaione piano di vibraione (fermi) GeV 10 9 = c MeV (Å) (nm) kev 10 3 = h (ev) (µm) -VIOLTTO 10 14 10 12 10 8 10 6 10 4 10 2 1 10 2 VISIBIL 3 H 400 500 600 (nm) 700 radiaioni elettromagnetiche e usi SPTTRO LTTROMAGNTICO: produione tipo rete industriale radio microonde, radar I R visibile UV raggi gamma cosmici Lun.Onda Ma, mt 3,+08 1,+07 1,+05 1,+00 1,-03 1,-06 1,-07 1,-11 1,-13 1,-14 (fermi) (Å) (nm) tubo raggi (µm) -VIOLTTO 10 14 10 12 10 8 10 6 10 4 10 2 1 10 2 VISIBIL radiaione termica transiioni nucleari circuiti oscillanti e acceleratori transiioni atomiche FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 3
(fermi) SPTTRO LTTROMAGNTICO: impiego (Å) (nm) (µm) -VIOLTTO diagnostica (R, CT) terapia 10 14 10 12 10 8 10 6 10 4 10 2 1 10 2 VISIBIL diagnostica (PT, SPT) diagnostica (IR) terapia diagnostica (RM) SPTTRO LTTROMAGNTICO CORPO NRO Tomografia tumore al seno destro Fonte: Regione Piemonte, RnI in medicina, 2000 ona del visibile l. di Stefan/Bolt. l. di Wien I = σt Ima 4 0,2894 = T FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 4 SPTTRO LTTROMAGNTICO Tomografia tumore al seno sinistro
onda su onda le onde (c.e.m.) trasportano energia nello spaio c.e.m. nascono dal movimento di cariche elettriche; es. le onde radio sono generate da dispositivi - antenne- in cui circolano correnti oscillanti frequena nel movimento delle cariche determina la frequena dell onda: numero di oscillaioni al secondo, H Fabio Zambonardi, Università Cattaneo Castellana impulsi a radiofrequena = /h 0 B>0 B=0 spin antipar. h= = =kb spin parall. risonana magnetica nucleare RMN Foto: AAVV, nciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997 risonana magnetica nucleare, RMN La risonana magnetica (RM) usa campi magnetici, è innocua e ha una buona risoluione delle strutture cerebrali e spinali. Visualia bene processi che comportano un'alteraione strutturale del tessuto nervoso come le infiammaioni, le ischemie e la neurodegeneraione della malattia di Alheimer e di altre malattie neurodegenerative.. Diagnosi precoce di tumori o metastasi cerebrali, di ernie del disco della colonna vertebrale. La RM può essere eseguita con o sena inieione endovenosa di un meo di contrasto, che a differena del meo di contrasto usato per la TAC ha pochi rischi o effetti collaterali. Il meo di contrasto facilita la visualiaione di processi infiammatori e di tessuti molto vascolariati, come ad es. nel caso di tumori. ona tumorale risonana magnetica nucleare, RMN FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 5
risonana magnetica nucleare, RMN - sviluppi futuri Sono in via di sviluppo nuove tecniche di elaboraione di RM che possono visualiare un disturbo ancora reversibile del tessuto cerebrale (RM a diffusione) o un deficit di perfusione (RM a perfusione). La RM funionale, in grado di visualiare con buona risoluione anche temporale (pochi sec) un aumento del flusso sanguigno in determinate regioni cerebrali e, pertanto, l'attivaione funionale di determinate regioni cerebrali. La RM funionale non ha ancora impieghi clinici, ma è utile per studi scientifici che determinano no la distribuione delle singole funioni cerebrali: linguaggio, riconoscimento di figure o facce, musicalità, comportamenti o immaginaione di situaioni particolari. angiografia RMN L'angiografia RM consente di visualiare i grossi tronchi arteriosi e venosi etra- e intracere-brali sena la necessità di un meo di contrasto. Può essere sufficiente per visualiare processi vascolari avanati come restringimenti delle arterie carotidee accentuati o la chiusura embolica di una arteria intracerebrale. Spesso è comunque preferibile un esame radiografico di angiografia con meo di contrasto (angiografia a sottraione digitale, DSA). FNOMNI ONDULATORI rad.. elettromagnetiche la luce visibile e luce SPTTRO LTTROMAGNTICO (fermi) (Å) (nm) (µm) 10 14 10 12 10 8 10 6 10 4 10 2 1 10 2 FISICA MDICA PROTZION - elio giroletti - Onde elettromagnetiche - Spettro elettromagnetico - Il fotone - Ottica fisica e ottica geometrica GeV 10 9 MeV kev 10 3 -VIOLTTO (ev) VISIBIL 3 H lucidi di Domenico Scannicchio, rivisti da lio Giroletti = c = h 400 500 600 (nm) 700 FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 6
QUANTO di NRGIA LTTROMAGNTICA: FOTON campo elettromagnetico:, B teoria dei quanti quanti di energia elettromagnetica (fotoni) = h costante di Planck h = 6,6 10 34 J s = 600 nm (visibile: luce gialla) = 5 10 14 s 1 = h = 6,6 10 34 J s 5 10 14 s 1 = 3,3 10 19 J = = 3,3 10 19 1,6 J = 2 ev 1,6 10 19 J ev 1 OTTICA luce: onde elettromagnetiche visibili fenomeno ondulatorio caratteriato da D = dimensione ostacoli, aperture (diaframmi, fessure, aperture strumentali) OTTICA FISICA trattaione ondulatoria rigorosa OTTICA GOMTRICA teoria approssimata di propagaione (propagaione mediante raggi) D << D alcune definiioni Riflessione: rinvio immediato di raggi luminosi Rifraione: deviaione subita dal raggio luminoso nel passaggio da un meo trasparente ad un altro Diffraione: vero e proprio sparpagliamento della luce dovuto alla natura ondulatoria della luce Diffusione: la radiaione viene rinviata in tutte le direioni, quando incide su una superficie scarbra o ruvida Interferena: sovrapposiione di due o più raggi luminosi: costruttiva e distruttiva FNOMNI ONDULATORI rad.. elettromagnetiche e luce FISICA MDICA PROTZION - elio giroletti dispense su internet www.unipv.it/webgiro webgiro elio giroletti. Università degli Studi di Pavia dip. Fisica nucleare e teorica girolett@unipv.it - 038298.7905 FisMed-onde-I.ppt - SCLUSIVO USO DIDATTICO INTRNO - Radia. elettromagn. + Luce 7