Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 1 FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA...
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 1 FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE (lezione V) Anno Accademico 2005-2006 Corso di
Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 1 FISICA
delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE (lezione V) Anno
Accademico 2005-2006 Corso di Laurea in Tecniche Sanitarie di
Radiologia Medica per Immagini e Radioterapia Marta Ruspa
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 2 Come
aumentare la risoluzione spaziale del BGO? MA se le dimensioni sono
troppo piccole non contengono piu il range dei positroni.
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 3 Range dei
positroni
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 4
Risoluzione spaziale Tenendo conto di quanto detto e del fatto che
i fotoni non sono emessi in modo perfettamente collineare Risulta
FWHM tra 2 e 3 mm
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 5 Che cosa
porta complessivamente alla perdita di efficienza? I radionuclidi
diffondono in tutto lorganismo, solo una parte si concentra nella
zona sotto indagine L apertura angolare dei rivelatori consente la
misura di solo una frazione dei fotoni collineari I fotoni si
attenuano nel materiale biologico Il rivelatore non e pienamente
efficiente
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 6
Profondita di interazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 7
Profondita di interazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 8
Profondita di interazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 9 La
probabilit che il fotone 1 non venga assorbito dopo aver
attraversato uno spessore x: Probabilit che il fotone 2 raggiunga
il rivelatore: Probabilit di rivelare entrambi i fotoni: La
correzione per attenuazione dipende solo dallo spessore del corpo
lungo la linea congiungente i due rivelatori, ma non dalla
coordinata x -> migliore ricostruzione tomografica Correzione
per attenuazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 10
Differenze tra PET e SPECT PET: due fotoni emessi in direzione
opposta SPECT: un solo fotone
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 11 La linea
di volo dei fotoni determinata dalla coincidenza di due rivelatori
(collimazione elettronica) Rivelatore 1Rivelatore 2 Misura pi
precisa della direzione dei fotoni rispetto alla SPECT Lassenza di
collimatori permette maggiore efficienza (frazione di decadimenti
rivelati) e quindi minore esposizione alle radiazioni e misure pi
veloci Differenze tra PET e SPECT Lattenuazione dei fotoni non
dipende dalla posizione x del radioisotopo
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 12 Scelta
del radiofarmaco
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 13 Criteri
di scelta Tempo di dimezzamento Modalita di decadimento Energia
delle emissioni associate Trasformazione in un nuclide stabile Alta
attivita specifica Alta purezza radionuclidica Selettivita rispetto
allorgano di interesse Tempo di diffusione Danno da radiazione
Pronta disponibilita Basso costo di produzione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 14
Radiafarmaci in diagnostica Tempo di dimezzamento deve essere
compatibile con la durata del fenomeno biologico o fisiologico
interessato: - valutazione polmonare T 1/2 ~ s ( 81 mKr, T 1/2 = 13
s) - captazione tiroidea T 1/2 ~ qualche ora ( 123 I, T 1/2 = 13 h)
- analisi di funzionalita cardiaca T 1/2 ~ qualche minuto
(ammoniaca marcata con 13 N, T 1/2 ~ 10 m) Modalita di decadimento
indicati radioisotopi che decadono senza emettere particelle
cariche, per ridurre la dose rilasciata; lemissione associata
preferibile e lemissione di alta intensita, poco convertita
internamente, possibilmente singola Energia delle emissioni
associate tra 100 e 300 KeV per sfruttare le piu alte efficienze di
rivelazione che si ottengono in questo intervallo energetico ( 123
I, 159 KeV, 83%; 99 mTc, 140 KeV, 90%; 81 mKr, 190 KeV, 65%)
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 15 67 Ga,
111 In 123 I Si lega facilmente a proteine e farmaci (ma prodotto
con ciclotroni) Possibilit di legarsi ad anticorpi 67 Ga usato per
localizzare tumori 201 Tl Usato per analisi del muscolo cardiaco 99
Tc m assenza di decadimenti , prodotto facilmente Il radioisotopo
pi comunemente usato Con il 99 Tc m si marcano molti radiofarmaci
Radiofarmaci in diagnostica
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 16 Per
mezzo di immagini della distribuzione dei traccianti sono possibili
valutazioni non invasive di svariati processi metabolici, di
neurotrasmissione e di binding recettoriale, cosi come misure di
processi fisiologici come il flusso sanguigno e studi selettivi e
non invasivi della distribuzione regionale e della cinetica di
svariati processi biochimici. Isotopi di bio-elementi! Non esistono
isotopi dellidrogeno emittenti positroni ma il 18 F puo esserne un
sostituto Radiafarmaci in diagnostica + emettitori
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 17
Radiofarmaci in terapia Tempo di dimezzamento piu lungo rispetto
alla diagnostica, dellordine dei giorni ( 89 Sr, T 1/2 = 50d; 131
I, T 1/2 = 8d) Modalita di decadimento per particella carica, di
idonea energia per il rilascio locale di dose ( 89 Sr, 99.9% )
Energia delle emissioni associate lemissione elettromagnetica
associata dovrebbe essere possibilmente assente per ridurre la dose
ai tessuti circostanti e al personale ( 89 Sr, no )
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 18 Fisica
nella medicina nucleare terapeutica
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 19
Somministrazione di radiofarmaci (diffusibili o non diffusibili) a
scopo curativo o palliativo. Radioterapia metabolica: Si possono
sfruttare la proprieta di alcuni tessuti di metabolizzare
particolari elementi per far si che isotopi radioattivi di tali
elementi si concentrino in modo selettivo nella zona da trattare.
Brachiterapia Impianto di semi radioattivi (ad es. per tumore della
prostata) Terapie con irraggiamento interno
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 20
Radioterapia metabolica
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 21 Ruolo
della dosimetria nelle terapie con radionuclidi
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 22
Parametri biologici
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 23
Parametri biologici: clearance del sangue
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 24
Parametri biologici: eliminazione della radioattivita
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 25 Nella
camera a ionizzazione si misurano le cariche elettriche prodotte
dalla ionizzazione del gas di riempimento e raccolte dagli
elettrodi, tra i quali e stabilita una opportuna differenza di
potenziale. Nel tubo Geiger Mueller il passaggio di radiazione
corpuscolare o gamma viene rivelato dalla variazione di potenziale
sullelettrodo positivo. Tale contatore non distingue i vari tipi di
variazione e energia e possiede un tempo morto durante il quale non
e grado di percepire alcuna radiazione.
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 26
Esercizio 12: valutare il volume di sangue di un paziente in cui
sono stati somministrati 5 cc di albumina marcata con 131 I avente
una frequenza di conteggi (emissioni rivelate da un contatore di
radiazione) di 10 5 conteggi al secondo. La frequenza di conteggio
misurata 15 minuti dopo da un campione di 5 cc di sangue e stata di
10 2 conteggi al secondo. Esercizio 13: il 59 Fe viene
somministrato ai pazienti per diagnosticare le anomalie del sangue.
Determinare il tempo di dimezzamento effettivo, essendo il periodo
di dimezzamento del radionuclide di 46.3 giorni e il periodo di
dimezzamento biologico di 65 giorni.
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 27
Esercizio 14: tessuti viventi esposti a 20000 rad sono
completamente distrutti. Valutare laumento di temperatura nei
tessuti causato da questa dose assorbita in assenza di dispersione
di calore. Esercizio 15: che potenza libera una sorgente di 1 Ci
che emetta particelle di energia media pari a 1 MeV?
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 28
Fondamenti di radioprotezione in un reparto di medicina
nucleare
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 29
Esposizione Il rischio legato allimpiego di sostanze radioattive
non sigillate e dovuto sostanzialmente allesposizione esterna
dosimetri individuali portati al petto dosimetri portati al dito o
al polso N.B.: impiego terapeutico di radiofarmaci piu rischioso
per i tempi di dimezzamento piu lunghi Il rischio di contaminazione
interna e minimo a patto di rispettare regole basilari -
progettazione strutture (es. impianto ventilazione) - modalita
operative e pulizia periodica Un discorso a parte va fatto per lo
131 I per le le caratteristiche di volatilita del farmaco misure di
contaminazione delle urine e dellattivita presente in tiroide 2-5
Sv-persona per esame 3-4 mSv/anno per operatore
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 30
Categorie di rischio Dal punto di vista radioprotezionistico le
strutture in cui vengono svolte attivita medico nucleari in vivo
rientrano nella categoria a medio rischio, a meno di rilevanti
attivita a base di 131 I per le quali gli ambienti possono
sconfinare nella categoria ad alto rischio. Categoria di rischio
bassomedioalto pavimentolavabileimpermebile facilmente lavabile
senza soluzione di continuita e saldato alle pareti
superficilavabili cappa (nei laboratori) nosi
ventilazionenormalebuonaestrazione forzata dotazioni di primo
intervento mezzi per il lavaggio mezzi per il lavaggio e la
decontaminazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 31
Caratteristiche strutturali per attivita diagnostiche Zona non
controllata: - accettazione pazienti - sala attesa pazienti non
portatori radioattivita e accompagnatori - studi medici - servizi
igienici per il personale e per i pazienti non portatori di
radioattivita - archivio, deposito materiale, Zona controllata
(accessibile a pazienti e personale del reparto) - sala
somministrazione radiofarmaci - sala attesa pazienti portatori di
radioattivita barellati e non - sale diagnostiche - servizi
igienici per i pazienti portatori di radioattivita Zona controllata
(accessibile solo al personale del reparto) - locali di deposito e
manipolazione delle sostanze radioattive (camera calda) -
laboratorio di radiochimica - locale per decontaminazione e
lavaggio materiale laboratorio - spogliatoi e relativa zona filtro
tra larea controllata e larea fredda per leventuale
decontaminazione del personale
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 32 Percorsi
dei pazienti e del personale Percorsi dei pazienti tali da evitare
il ritorno dei pazienti portatori di radioattivita verso lingresso
del reparto Spogliatoi per il personale dove possano essere tenuti
abiti da lavoro e di ricambio in caso di contaminazione Accesso
alla zona calda direttamente dallo spogliatoio freddo, uscita dalla
zona calda attraverso locale filtro - punto controllato per la
verifica della contaminazione delle mani, dei piedi, degli abiti
(monitor mani-piedi-vesti) - lavabo per il lavaggio delle mani e
per piccole decontaminazioni - doccia di decontaminazione
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 33 Locale
di deposito e manipolazione delle sostanze radioattive (camera
calda) Opportune schermature Sostanze conservate nei contenitori
originali di trasporto Rateo di dose in aria non deve superare i
100 Gy/h a 5 cm dalla parete esterna dei contenitori e non deve
superare i 5 Gy/h in ogni zona del locale Celle di manipolazioni
con pannelli, schermati in Pb, in parte scorrevoli, con visori di
vetro piombifero per il contenimento delle sorgenti radioattive
Telemanipolatori e pinze Superfici di lavoro non porose e lavabili
(acciaio inossidabile) Rubinetti azionabili senza far uso delle
mani Sistema di ventilazione: aria dallarea a minore attivita a
quella a maggiore attivita ; locale in depressione rispetto agli
ambienti circostanti Pavimenti lavabili, facilmente decontaminabili
e senza soluzione di continuita con le pareti: - pareti ricoperte
da vernici lavabili - pavimento ricoperto di fogli di materiale
plastico con risvolto alle pareti per circa 20 cm
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 34 In
particolare lavorando con 131 I Impiegare capsule o in ogni caso
soluzioni non volatili Operare sotto cappa Evitare lesposizione
allaria del materiale radioattivo Ridurre al minimo il tempo di
permanenza nelle camere di degenza Usare materiale a perdere Far
indossare eventualmente maschere protettive ai pazienti
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 35
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 36 Sale di
diagnostica Pareti in mattone pieno Nelle installazioni PET possono
essere necessarie schermature dellordine di 10-25 cm di
calcestruzzo o 6-12 cm di piombo Operatori protetti da una
barriera, 2 mm Pb equivalente nel caso di 99 mTc Nel caso di
apparecchiature diagnostiche mobili locale dedicato allesecuzione
dellesame: - deposito schermato temporaneo - locale a scarico
contenuto - spogliatoi con zona filtro - schermature fisse se
necessarie
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 37 Rifiuti
radioattivi Zone di deposito dei rifiuti radioattivi solidi e
vasche di raccolta, controllo e smaltimento degli effluenti liquidi
radioattivi Predisposizione di contropendenze del pavimento
rispetto alla zona di ingresso/uscita o altri sistemi atti a
impedire la dispersione di liquidi contaminati allesterno
Predisposizione di contropendenze per la veicolazione di liquidi
radiocontaminati verso una pila di scarico
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 38
Esercizio 16: una sorgente di 60 Co da 3 kCi e immersa in un
contenitore di piombo (densita 11.34 g/cm 3 ). Determinare quale
spessore devono avere le pareti affinche la dose esterna, assorbita
da un operatore, non superi 50mrem/ora ad 1 m di distanza.
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 39
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. V 40 Testi
consigliati Medicina nucleare nella pratica clinica Patron Editore,
Bologna La fisica in medicina nucleare Patron Editore, Bologna
Borsa Scannicchio, Fisica con applicazioni in biologia e medicina
Edizioni Unicopli