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Elio GIROLETTI - Università degli Studi di Pavia, dip. Fisica nucleare e teorica
ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Raggi X, atomi e radioattività
1
eliogiroletti
UNIVERSITUNIVERSITÀÀ DEGLI STUDI DI PAVIADEGLI STUDI DI PAVIAdip. fisica nucleare e teorica dip. fisica nucleare e teorica
via bassi 6, 27100 pavia, via bassi 6, 27100 pavia, italyitalytel. 038298.7905 tel. 038298.7905 -- [email protected] [email protected] -- www.unipv.it/www.unipv.it/webgirowebgiro
RADIAZIONIRADIAZIONIraggi X, atomi e radioattivitraggi X, atomi e radioattivitàà
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEFISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEelio giroletti, elio giroletti, 20052005
corso integrato corso integrato FISICA, STATISTICA e INFORMATICAFISICA, STATISTICA e INFORMATICA
disciplina: FISICA MEDICA e RADIOPROTEZIONEdisciplina: FISICA MEDICA e RADIOPROTEZIONE
classe laureeclasse laureedidi INFERMIERISTICA e OSTETRICIAINFERMIERISTICA e OSTETRICIA
RADIAZIONIRADIAZIONIraggi X, atomi e radioattivitraggi X, atomi e radioattivitàà
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEFISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEelio giroletti, elio giroletti, 20052005
-- cenni storici cenni storici -- tubo a raggi x tubo a raggi x -- assorbimento raggi x monocromaticiassorbimento raggi x monocromatici-- immagini radiografiche immagini radiografiche -- radioscopia e radiografia radioscopia e radiografia
raggi Xraggi X
lucidi di Domenico Scannicchio, rivisti da Elio Giroletti
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ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Raggi X, atomi e radioattività
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
Comunicazione di RComunicazione di Rööntgen, 28.12.1895ntgen, 28.12.1895
““...se si tiene la ...se si tiene la mano tra mano tra ll’’apparecchio di apparecchio di scarica e lo schermo scarica e lo schermo si vedono le ossa si vedono le ossa della mano della mano stessa.....stessa.....””
I raggi XI raggi X
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
“Questi raggi sono in grado di impressionare lastre fotografiche e di produrre ionizzazione in aria o altri gas. Sono diversamente assorbiti nel loro passaggio attraverso materiali a diverso numero atomico e densità.”
“
la scoperta di Rla scoperta di Rööntgenntgen
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
RAGGI XRAGGI X
onde elettromagnetiche
λλ ≈≈ 10 10 ÷÷ 1010––33 ÅÅ
νν ≈≈ 10101717 ÷÷ 10102121 HzHz
E E ≈≈ 10 10 eVeV ÷÷ 200 keV200 keVproduzione
transizione atomica
frenamento elettroni
→
onda elettromagneticaE
B
x
→
→λ
Bo
Eo
vel→
→
→
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
i raggi Xi raggi X
tubo di Coolidge:tubo di Coolidge:accelera particelle cariche
J.Barò, OSSMA, Unv. Barcellona, 10/99
elettroni accelerati e frenati bruscamente, bremstralhung, in un tubo sottovuoto producono raggi X
1010--33 energia si trasforma in raggi Xenergia si trasforma in raggi X
generatore, kV
tubosotto vuoto
correntecorrente di di elettronielettroni, , mAmA
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
generatoregeneratore, kV, kV
mAmA, , correntecorrenteelettronielettroni
figur
a: J
ohns
, Cu
nnin
gham
, Phy
s of
Rad
iolg
, III
ed.
tubo a raggi X tubo a raggi X -- xx--rayray tubetube
elettroni accelerati e poi frenati bruscamente (bremstralhung) producono raggi X
solo solo ~~1010--33 energia si trasforma in raggi Xenergia si trasforma in raggi X
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
TUBO A RAGGI X
filamento
anticatododi tungsteno
rame
alette diraffreddamento
schermo di tungsteno
schermo catodico
involucrodi vetro
vetrosottile
+
finestra diberillioraggi X
–
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico Fonte: Uni Pd, Manuale radioprotezione, 2001
Tubo ad anodo rotanteTubo ad anodo rotanterotatingrotating anodeanode tubetube
Fonte: Johns, Cunningham, Phys of Radiolgy, III ed.
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico Fonte: Uni Pd, Manuale radioprotezione, 2001
Spettro a raggi XSpettro a raggi XXX--rayray spectraspectra
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
SPETTRO DI EMISSIONE
spettro di emissione complessivo
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
5
1015
2025
30
conteggi (x 109)I
E
Kα
Kβ
(keV)
∆V tubo a raggi X = 84 kV
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
Tubo a raggi XTubo a raggi X
TRE PARAMETRITRE PARAMETRI• corrente,corrente, mA mA
• lineare con la dose • alta tensione,alta tensione, kVpkVp
• energia e “durezza” del fascio • incrementa anche la dose
• tempo,tempo, ss• lineare con la dose
•• RX RX presenti presenti solo durantesolo durante erogazioneerogazione
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ASSORBIMENTO RAGGI X (monocromatici)
Io I(x)
x
collimatore
assorbitore
rivelatore
Xraggi
– ∆I∆x = µ I(x)
µ µ == coefficiente di coefficiente di attenuazione lineare attenuazione lineare
[µ] = [L]–1I(x) = Io e – µ x
µµmetallometallo> > µµossoosso> > µµmuscolomuscolo> > µµariaaria
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
Font
e: J
ohns
, Cu
nnin
gham
, Phy
s of
Rad
iolg
, II
I ed
.
immagine radiologicaimmagine radiologica
I(x) = Io e – µ x
a parita paritàà di energia: di energia: µµmetallometallo> > µµossoosso> > µµmuscolomuscolo> > µµariaaria
µµ = = µµ(E, materiale)(E, materiale)
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
pellicola radiografica
RADIOGRAFIAtubo a raggi X
strutturabiologica
diaframmischermo
fluorescentepellicola radiografica
fascio X trasmesso
fascio X incidente
osso
muscolo aria
immagine negativasviluppo della pellicolaradiografia digitale
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
Font
e: N
CRP1
33 -
2002
radioscopiaradioscopiafluoroscopyfluoroscopy
ImageImage intensifierintensifier, IB, IB
RX tubeRX tube
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RADIOSCOPIAtubo a raggi X
strutturabiologica
diaframmischermofluorescente
vetro al piombo
Osservatore: Osservatore: può stare lontano può stare lontano
fascio X trasmesso
fascio X incidente
ossoariamuscolo
schermo fluorescenteimmagine positivaosservazione visiva direttaimpiego limitato (dosi maggiori) (dosi maggiori)
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
sorgenti sorgenti RxRx fissefisse
Foto: cd-rom Reg.Piemonte, 2000
RADIAZIONIRADIAZIONIraggi X, atomi e radioattivitraggi X, atomi e radioattivitàà
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEFISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEelio giroletti, elio giroletti, 20052005
- Struttura atomica - Struttura nucleare - Radioattività- Radiazioni ionizzanti - Radioattività naturale
atomi e radioattivitatomi e radioattivitàà
lucidi di Domenico Scannicchio, rivisti da Elio Giroletti
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
struttura struttura delldell’’atomoatomo
267 267 nuclidinuclidi stabilistabili>2500 >2500 nuclidinuclidi radioattiviradioattivi !!!!!!radioattivitradioattivitàà naturale naturale ed ed artificialeartificiale
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico Enciclopedia Rizzoli Larousse, cd-rom, 1998
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STRUTTURA ATOMICA
atomi 92 elementi naturali
dimensioni ≈ 10–8 cm = Ånucleo (protoni, neutroni) + elettroni
Z = numero atomico A = numero di massa N = numero di neutroni
A = Z + N
peso atomico :riferito all' isotopo 12 del carbonio (12C)
unità di misura S.I.unità di massa atomica (u.m.a.) = dalton
grammo-atomo
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
STRUTTURA ATOMICA
carica elettricacarica elettrica
dimensionedimensione
massamassa
vita mediavita media
elettrone
– e
< 10–18cm(*)
9,07 10–28 g
stabile
(*) limite superiore
protone
+ e
≈10–13cm
1,67 10–24 g
stabile
neutrone
0
≈10–13cm
1,67 10–24 g
≈ 17 min(**)
(**) neutrone libero
massamassa elettroneelettrone ~1/2000 ~1/2000 massamassa protone/neutroneprotone/neutrone!!
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
FORZE NUCLEARI 1
nucleinuclei Z protoni, A – Z = N neutronidimensioni ≈ 10–15 m
forze protone-protone: repulsione coulombiana
F ≈ 14πε
(1,6 10–19 C)2
(10–15 m)2c ≈ 230 N ≈ 23 kgpesoo
attrazione gravitazionale insufficiente:
F ≈ G (1,67 10–27 kg)2
(10–15 m)2 ≈ 2 10–34 N = 10–35 kgpesog
nucleare forte > 23 kgpesonucleare forte > 23 kgpeso
necessaria attrazione necessaria attrazione
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Caratterizzazione del nuclide
Caratterizzazione del nuclide
Nucleoni, ANeutroni, A-Zprotoni = elettroni, ZSimbolo chimico, X
XAZ
219219Rn, Rn, 220220Rn, Rn, 222222RnRnLL’’isotopo di un dato elemento ha lo stesso numero atomico (Z) isotopo di un dato elemento ha lo stesso numero atomico (Z) ma diverso numero di neutroni nel nucleo e diverso numero di ma diverso numero di neutroni nel nucleo e diverso numero di massa (A). massa (A). Gli isotopi possono o meno essere radioattivi Gli isotopi possono o meno essere radioattivi
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
ISOTOPI E RADIOISOTOPI
elementi: stesso Z diverso numero di neutroni (isotopi)
elemento isotopi Z A N=A–Zabbondanzarelativa (%)
pesoatomico
12C13C1414CC
666
121314
678
98,891,11
tracce12,011
carbonio
ossigeno 16O17O1818OO
888
161718
89
10
99,7590,0370,204
15,9994
potassio 39K4040KK41K
191919
394041
202122
93,1380,0126,800
39,0983
piombo 204Pb206Pb207Pb208Pb
82828282
204206207208
122124125126
1,326,020,752,0
207,19
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RADIOATTIVITA'
1
isotopo : stesso Z (numero protoni)diverso N (numero neutroni)
nuclei instabili decadimento radioattivoZ < 92 - isotopi stabili
- isotopi instabili (nuclei radioattivi)
Z > 92 - nuclei instabili (nuclei radioattivi)
emissione di radiazioniemissione di radiazioni
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N = A–Z
10 20 30 40 50 60 70 80 90100
102030405060708090
100110120130140150
o Z
numero di numero di neutronineutroni A = 200
A = 20
A = 50
A = 100
A = 150
U
Pb
Fe
nuclei stabilinuclei stabilinuclei instabili nuclei instabili ⇒⇒emissione di radiazioniemissione di radiazioni
N
numero di protoninumero di protoni
N = Z
RADIOATTIVITÀ
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
decadimento radioattivo decadimento radioattivo
λλ èè costante e caratteristica di ogni radionuclide costante e caratteristica di ogni radionuclide
)(0
0)()( ttetntn −−⋅= λ
dndn
tempo, ttempo, t
1895 1895
tnn ∆⋅⋅=∆− λdtndn ⋅⋅=− λ
dtn
dn⋅−= λ
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nono2
n(t)
noe
tempo, tT1/2
τo
0,50 n0,37 no
o
ττ= = vita media vita media TT1/21/2=tempo dimezzamento=tempo dimezzamentoλλ = costante di decadimento= costante di decadimentoτ
λ 1)2ln(
2/1
==T
)(0)(
0 0
0)()()( tt
tt
etnetntn −
−− =⋅= λλ
legge del decadimento radioattivo legge del decadimento radioattivo
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
λλ=cost. decadimento =cost. decadimento èè caratteristica di ogni nuclide caratteristica di ogni nuclide
)(0)(
0 0
0)()()( tt
tt
etnetntn −
−− =⋅= λλ
n(t)n(t)
tempo, ttempo, t
λλ33 > λλ22 > λλ11
11
33 22
TT33 < TT22 < TT11
decadimento radioattivo decadimento radioattivo
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•• attivitattivitàà, , AttAtt: indica la velocit: indica la velocitàà di decadimento di decadimento di un materiale radioattivo, ciodi un materiale radioattivo, cioèè il numero di il numero di atomi che decadono al secondo atomi che decadono al secondo
•• bequerelbequerel (Bq): unit(Bq): unitàà di misura della attivitdi misura della attivitàà, , corrisponde ad una trasformazione nucleare al corrisponde ad una trasformazione nucleare al secondo secondo –– 3,73,7··10101010 bequerel (Bq) = 1 curie (Ci)bequerel (Bq) = 1 curie (Ci)
•• tempo dimezzamento, tempo dimezzamento, TT1/2 1/2 (s): tempo necessario (s): tempo necessario affinchaffinchéé ll’’attivitattivitàà si dimezzi si dimezzi
•• vita media,vita media, ττ (s): tempo medio (s): tempo medio di sopravvivenza del nuclide di sopravvivenza del nuclide
decadimento radioattivo e attivitdecadimento radioattivo e attivitàà
)(0
0)()()( ttetntntAtt −−⋅⋅=⋅= λλλ
)2ln()()()( 2/1TtAtttAtttn ⋅
==λ
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dadaPe
drol
iPe
drol
i , , M
ilano
Mila
no, 20
03, 20
03
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
decadimento radioattivodecadimento radioattivo
ConsiderazioniConsiderazionitasso di decadimento è costante indipendente dalla “storia” dei nuclei andamento esponenziale
si azzera all’infinito la vita media corrisponde a 1/esi dimezza in un tempo costante
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decadimento radioattivodecadimento radioattivo
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RADIAZIONI IONIZZANTI
radiazioni ionizzanti: E > 12 eV (<100 nm)(ionizzazione nella materia attraversata)radiazioni elettromagnetiche
fotoni X e fotoni γE = h ν
radiazioni corpuscolarialfa (nucleo 4He)beta (elettroni e–, positroni e+)protonineutroniioni (nuclei)
E = T = 12 m v2(m ≠ 0)
assorbimentocessione di energia alla
struttura atomica e molecolare del materiale attraversato
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Interazione radiazione/materia
Ionizzazioni
Eccitazioni atomiche molecolari
ionizzanoionizzanola materia:la materia:
>12 >12 eVeV<100 <100 nmnm
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Le sorgenti di radiazioni ionizzanti Le sorgenti di radiazioni ionizzanti
naturaliprodotti di consumofallout di bombe atomiche energia nucleareattività industriali medicina: diagnosi e terapiaricerca
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radiazioni naturali
Fonte: (§) Campos Venuti G, Permattei S, Radon idoors: stato ed evoluzione della normativa, Rapporti ITISAN 98/3, convegno ARIA 96, Roma; (°) UNSCEAR 93; (*) il valore italiano è sottostimato per il Rn220, toron, che è significativo
Dose efficace, HE (mSv/anno) Fonte
O Origine Italiana (§) Mondiale (°)
Radiazione cosmica 0,30 0,39
Radionuclidi nel corpo umano, es. K40 0,23 0,23
Raggi gamma terrestri (in e outdoors) 0,60 0,46
Radon e prodotti di decadimento (*) 2,0 1,3
Totale medio annuale 3,13 2,4
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
radon nei luoghi chiusiradon nei luoghi chiusi
si depositano nei polmoni si depositano nei polmoni
tumore ai polmonitumore ai polmoni
i figli del radoni figli del radonsono radioattivi e sono radioattivi e dispersi in aria dispersi in aria
wwRR=20=20wwTT=0,12 (0,64 10=0,12 (0,64 10--22 SvSv--11))
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
rado
n: c
ome
pene
tra (A) Fessure nel
pavimento di cemento; (B) Intercapedine nelle pareti o mattoni delle paretI, se poggiano sopra i blocchi fondazioni; (C) Fori e fessure nei blocchi di cemento; (D) Giunture fra pareti e pavimenti; (E) Suolo esposto, come in un pozzetto; (F) Tubi raccolta di acqua, se convogliati in pozzo aperto; (G) Giunture tra blocchi; (H) Spazi attorno ai tubi di servizio; (I) Aperture sul top dei blocchi delle pareti; (J) Materiali da costruzione, quali graniti, ecc. (K) Acqua (da pozzi locali o piccole comunità).
Fonte: EPA 88
10°C
20°C
5°C
Rn
Rn
Rn
RnRn
Rn
Rn
Rn
Rn
Rn
Rn
Rn
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
Pro
timS
erv.
Lm
td, 1
989
giorno per giorno
mese per mese
ora per ora
escono di casa
rientrano
si coricano
si svegliano
RADON VARIAZIONI
RADIAZIONIRADIAZIONIraggi X, atomi e radioattivitraggi X, atomi e radioattivitàà
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEFISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEelio giroletti, elio giroletti, 20052005
-- radiodiagnostica con mezzo di contrasto radiodiagnostica con mezzo di contrasto -- angiografia angiografia -- PET, SPECT PET, SPECT -- risonanza magnetica nuclearerisonanza magnetica nucleare-- il futuro della diagnostica per immagini il futuro della diagnostica per immagini -- considerazioni considerazioni
diagnostica per immaginidiagnostica per immagini
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
AA
VV
, Enc
iclo
pedi
a de
l cor
po u
man
o, c
d-ro
m, 1
997
diagnosticadiagnostica per per immaginiimmagini
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RADIOGRAFIA CON RADIOGRAFIA CON MEZZO DI CONTRASTOMEZZO DI CONTRASTO
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
sisisomministrasomministraal al pazientepazientedel del liquidoliquidoopacoopaco aiai
raggiraggi X X checheriempieriempie
ll’’organoorgano dadavisualizzarevisualizzare
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
ANGIOGRAFIAANGIOGRAFIA
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
ANGIOGRAFIA con ANGIOGRAFIA con SOTTRAZIONE IMMAGINESOTTRAZIONE IMMAGINE
L'angiografia a sottrazione digitale (DSA) L'angiografia a sottrazione digitale (DSA) èè ottenuta sottraendo ottenuta sottraendo elettronicamente una radiografia senza mezzo di contrasto da elettronicamente una radiografia senza mezzo di contrasto da radiografie eseguite dopo iniezione del mezzo: si evidenziano coradiografie eseguite dopo iniezione del mezzo: si evidenziano cossììsolo le arterie. Visualizza i vasi cerebrali extra/solo le arterie. Visualizza i vasi cerebrali extra/intracranialiintracraniali e i e i processi arteriosclerotici. processi arteriosclerotici. ÈÈ utile per restringimenti utile per restringimenti (stenosi) multipli e per preparare un intervento di (stenosi) multipli e per preparare un intervento di chirurgia vascolare. Rischio di complicanze chirurgia vascolare. Rischio di complicanze (disfunzione neurologica transitoria o permanente (disfunzione neurologica transitoria o permanente in 1in 1--2% dei casi), perch2% dei casi), perchéé il mezzo di contrasto il mezzo di contrasto iniettato direttamente può causare spasmi iniettato direttamente può causare spasmi vascolari, embolie o reazioni allergiche.vascolari, embolie o reazioni allergiche.
Immagine DSA di un processo arteriosclerotico a Immagine DSA di un processo arteriosclerotico a livello della biforcazione dell'arteria carotide comune.livello della biforcazione dell'arteria carotide comune.
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CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico Font
e: c
d-ro
m R
egio
ne P
iem
onte
200
0
TACTACtomografiatomografia
assialeassialecomputerizzatacomputerizzata
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
TACTACtomografia assiale computerizzatatomografia assiale computerizzata
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
La tomografia assiale computerizzata (TAC) nel La tomografia assiale computerizzata (TAC) nel ‘‘70 ha rivoluzio70 ha rivoluzio--nato la neurologia clinica in quanto ha permesso di visualizzarenato la neurologia clinica in quanto ha permesso di visualizzarecon buona risoluzione le strutture nervose del cranio e della cocon buona risoluzione le strutture nervose del cranio e della co--lonna. lonna. Le dosi impartite possono essere significative.Le dosi impartite possono essere significative. ÈÈindicata in situazioni di emergenza (traumi cranici, diagnosi diindicata in situazioni di emergenza (traumi cranici, diagnosi diemorragie, emorragie, ischemieischemie o tumori, diagnosi nei casi di coma per causa o tumori, diagnosi nei casi di coma per causa sconoscono--sciuta). In tali situazioni (in particolare per la sciuta). In tali situazioni (in particolare per la visualizzazione di emorragie cerebrali) hanno vantaggi rispetto visualizzazione di emorragie cerebrali) hanno vantaggi rispetto alla RM. Con o senza mezzo di contrasto, visualizza i processi alla RM. Con o senza mezzo di contrasto, visualizza i processi infiammatori e i tessuti molto vascolarizzati, come ad es. nel cinfiammatori e i tessuti molto vascolarizzati, come ad es. nel caso aso di tumori.di tumori.
CL-INF/OST - FENOMENI ELETTRICI – Equilibrio elettrochimico
TACTACtomografia assiale a spiraletomografia assiale a spirale
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
Uno sviluppo recente Uno sviluppo recente èè costituito dalla TAC a spirale, che permetcostituito dalla TAC a spirale, che permet--te tempi di esame ancora pite tempi di esame ancora piùù ridotti, una risoluzione migliore e, ridotti, una risoluzione migliore e, con l'uso di un mezzo di contrasto, anche la visualizzazione deicon l'uso di un mezzo di contrasto, anche la visualizzazione deivasi sanguigni del collo e intracerebrali (angiografia TAC, vasi sanguigni del collo e intracerebrali (angiografia TAC, TACTAC a a perfusioneperfusione). ). ApparecchApparecch. TAC sempre pi. TAC sempre piùù sofisticate promettono sofisticate promettono (assieme all'angiografia a risonanza) di essere notevolmente pi(assieme all'angiografia a risonanza) di essere notevolmente piùùrapide e meno invasive rispetto all'angiografiarapide e meno invasive rispetto all'angiografiaa sottrazione digitale, che a sottrazione digitale, che èè oggi l'esame pioggi l'esame piùùcomune per definire i processi arteriosclerotici. comune per definire i processi arteriosclerotici. Sono utili soprattutto per la rapida e completa Sono utili soprattutto per la rapida e completa diagnosi di ictus cerebrale.diagnosi di ictus cerebrale.
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ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Raggi X, atomi e radioattività
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marcature radioattive marcature radioattive imagingimaging molecolaremolecolare
1) Target 1) Target ⇒⇒bersagliobersaglio ⇒⇒biomarcherbiomarcher (virus, (virus, anticorpoanticorpo, , eccecc.) .) 2) 2) RicercaRicerca del del legantelegante cheche sisi legalega al al bersagliobersaglio3) 3) SulSul legantelegante sisi posizionaposiziona ll’’agenteagente emissivoemissivo: PET, SPECT, RMN : PET, SPECT, RMN
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DIAGNOSTICA NUCLEAREDIAGNOSTICA NUCLEARE
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MEDICINA NUCLEAREMEDICINA NUCLEAREsisi iniettanoiniettano molecolemolecole specifichespecifiche, , con con legato un legato un atomoatomo radioattivoradioattivo, e , e cheche sisi concentranoconcentrano neglinegli organiorgani di di interesseinteresse dada cui cui irraggianoirraggiano
Font
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200
0
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produrreprodurre radiofarmaciradiofarmaci
ciclotrone
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DOSI e MEDICINA NUCLEAREDOSI e MEDICINA NUCLEARE
> 2010 – 19
0 – 9> 20
10 – 190 – 9> 20
10 – 190 – 9
età, a
Cardiov.
Cervello
Ossa
tipo esame
7,67,6690
20 20 –– 9,19,155-83017,5 17,5 –– 9,89,8
73 73 –– 14148,78,7
11,111,16,36,35,75,79,59,5
Eq. dose eff, mSv
76-1156
37-555962
460790570380
MBq(UNSCEAR Report, 1993)
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positronpositron emissionemissiontomographytomography, PET, PET
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
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positronpositron emissionemissiontomographytomography, PET, PET
AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997
La tomografia ad emissione di positroni (PET) usa composti La tomografia ad emissione di positroni (PET) usa composti radioattivi che emettono positroni. Visualizza la regione che radioattivi che emettono positroni. Visualizza la regione che accumula la sonda molecolare ('accumula la sonda molecolare ('tracertracer') impiegata; ad es. con il ') impiegata; ad es. con il glucosio radioattivo, si visualizzano regioni cerebrali che hannglucosio radioattivo, si visualizzano regioni cerebrali che hanno un o un metabolismo particolarmente attivo in un determinato momento metabolismo particolarmente attivo in un determinato momento (fisiologicamente durante l'esecuzione di un particolare compito(fisiologicamente durante l'esecuzione di un particolare compito, o , o patologicamente nel caso di focolai epilettici o tumori) o rilevpatologicamente nel caso di focolai epilettici o tumori) o rileva una a una perdita di attivitperdita di attivitàà legata ad es. a processi legata ad es. a processi neurodegenerativineurodegenerativi come come la malattia di la malattia di AlzheimerAlzheimer. Per l'attivit. Per l'attivitàà cerebrale, la PET viene cerebrale, la PET viene sempre pisempre piùù sostituita dalla RMN funzionale, che ha un potere sostituita dalla RMN funzionale, che ha un potere risolutivo risolutivo temporotemporo--spazialespaziale migliore e non richiede radioattivitmigliore e non richiede radioattivitàà. .
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single single photonphoton emissionemissiontomographytomography, SPECT, SPECT
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La SPECT (tomografia computerizzata a emissione di fotoni La SPECT (tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli) singoli) èè una tecnologia simile alla PET ma piuna tecnologia simile alla PET ma piùù semplice, che usa semplice, che usa composti radioattivi che emettono direttamente radiazioni gamma.composti radioattivi che emettono direttamente radiazioni gamma.Può essere impiegata per visualizzare una riduzione dell'attivitPuò essere impiegata per visualizzare una riduzione dell'attivitààcerebrale causata da malattie cerebrale causata da malattie neurodegenerativeneurodegenerative e per e per confermare la loro diagnosi. Può anche aiutare a evidenziare confermare la loro diagnosi. Può anche aiutare a evidenziare processi di processi di neurodegenerazioneneurodegenerazione focali come le demenze focali come le demenze frontofronto--temporalitemporali. Non . Non èè richiesta comunque nella diagnosi di routine, richiesta comunque nella diagnosi di routine, perchperchéé nella maggior parte dei casi (malattia di nella maggior parte dei casi (malattia di AlzheimerAlzheimer e e demenze demenze cerebrovascolaricerebrovascolari) non aumenta la precisione diagnostica.) non aumenta la precisione diagnostica.
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DIAGNOSTICA PER IMMAGINIDIAGNOSTICA PER IMMAGINI
BersaglioBersaglioMolecolareMolecolarelocalizzalocalizza la la malattiamalattia o o ilil
tumoretumore
33--5 5 mmmm101022PETPET
101099
33··101077
101099
At/cell. At/cell. (*)(*)
AnatomicoAnatomico
FisiologicoFisiologico
AnatomicoAnatomico
definiscedefiniscedimenzionidimenzioni
buonabuona per la per la morfologiamorfologia
ottimaottima per per definiredefinire le le dimensionidimensioni
OsservazioniOsservazioni
StrutturaStruttura
MeccaMecca--nisminismi
StrutturaStruttura
2 mm2 mmECOECO
0,50,5--1 1 mmmmRMNRMN
0,5 0,5 mmmmCTCT
RisolRisol..
(*) numero di atomi/cellula necessari per visualizzare la patologia
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DIAGNOSI TUMORIDIAGNOSI TUMORI
molecolaremolecolarestrutturestruttureanatomicheanatomichediagnosidiagnosi
predisposizionepredisposizionegenicagenica
storiastoria del del pazientepazientepredizionepredizione
FuturoFuturoAttualeAttuale
1/3 1/3 delladella popolazionepopolazione umanaumana presentapresenta aberrazioniaberrazioni cromosomichecromosomiche
evoluzioneevoluzionedel del tumoretumore
101000 101033 101066 101099 10101212
mortemorte1g 1g tesstess..formazioneformazione
numeronumero di celluledi cellule
diagnosidiagnosi attualeattualediagnosidiagnosi futurafutura
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altrealtre indaginiindagini per per immagineimmagine……
•• AngioscopiaAngioscopia:: introduzioneintroduzione di di fibrafibra otticaottica nellenelle arteriearteriemediantemediante un un cateterecatetere
•• TermografiaTermografia:: misuramisura delladella temperaturatemperatura del del tessutotessuto a a maggiormaggior
•• EcografiaEcografia:: analisianalisi di di strutturestrutture mediantemediante ultrasuoniultrasuoni•• SpettroscopiaSpettroscopia allall’’infrarossoinfrarosso:: mediantemediante cateterecatetere vieneviene
introdottaintrodotta unauna sondasonda agliagli infrarossiinfrarossi•• TomografiaTomografia a a coerenzacoerenza otticaottica:: mediantemediante cateterecatetere
vieneviene introdottointrodotto un laser, con la un laser, con la luceluce riflessariflessa sisicostruiscecostruisce ll’’immagineimmagine
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RADIOTERAPIA FASCIO ESTERNORADIOTERAPIA FASCIO ESTERNO
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nuovenuove frontierefrontiere delladella RADIOTERAPIARADIOTERAPIA
RADIAZIONIRADIAZIONIraggi X, atomi e radioattivitraggi X, atomi e radioattivitàà
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEFISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONEelio giroletti, elio giroletti, 20052005
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elio girolettielio giroletti ..UniversitUniversitàà degli Studi di Pavia degli Studi di Pavia dip. Fisica nucleare e teoricadip. Fisica nucleare e teorica
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