SPETTRO ELETTROMAGNETICO - fisiokinesiterapia.biz · RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA 23 ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA--ROSSO VISIBILE ULTRA--VIOLETTO RAGGI X RAGGI GAMMA –14 10–12 10–10

RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE

IN MEDICINA

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA 1

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- SPETTRO ELETTROMAGNETICO- RADIAZIONI TERMICHE: MICROONDE E INFRAROSSI- RADIAZIONI IONIZZANTI: ULTRAVIOLETTI, X E GAMMA

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA

SPETTRO ELETTROMAGNETICO

ONDERADIO

MICROONDE

INFRA--ROSSO

VISIBILE

ULTRA--VIOLETTO

RAGGIX

RAGGIGAMMA

102110–210–410–610–810–1010–1210–14(m)λ (m)

ν

(Hz)

ν

(Hz) 106108

3 108 Hz

1010101210141016101810201022

(cm)(mm)(μm)(Å)(fermi) (nm) λ

λν = c

2λ

700600500400(nm)

MeV keV

E = hν

GeV

(eV)

E103106109


RADIAZIONE TERMICA

IRRAGGIAMENTO TERMICO

intensità I = QΔt ΔS

cal s–1 m–2

oppure watt m–2

legge di Stefan I = σ T4 (watt/m2)

legge di Wien λmax = 0.2897 / T (cm)

LEGGI DELL'EMISSIONE TERMICA

I(λ)

1 2 3 μmλ

4000°K

3000°K2000°K

0

visibile


MICROONDE IN MEDICINA

4

radiazioni non ionizzanti

300 MHz < ν < 300 GHz10–6 eV < E = hν < 10–3 eV

effetti : calore (diatermia)

I(x) = Io e xD–

D = D(ν)

assorbimento :

terapia ν ≈ 2450 MHz


MICROONDE IN MEDICINA

(cm)

frequenza(GHz)

tessuto adiposo

tessuto con elevatocontenuto di acqua

10.05.0

2.0

1.00.5

0.20.1 2 4 6 8 10

(spessore caratteristico)

ν

D

I(x) = Io e xD–

I = 10 mW cm–2

massima potenza radiante solare assorbita dall'uomo :I ≈ 100 mWcm–2

esposizione limite per l' uomo :


INFRAROSSI IN MEDICINA

6

0.7 μm < λ < 20 μmintensitàrelativa

10

5

0 0.5 1.0 1.5 2.0

3000°K 1200°K

visibile

Sole

vicino I.R.

MEDICINA

(μm)λ

emissione termica (Sole)

effetto termico λ ≈ 0.7 μm Δx ≈ 10 cmλ > 1.4 μm Δx < 1 mm

penetrazione

fotografia I.R. immagine termica (termografia)


ULTRAVIOLETTI IN MEDICINA

7

origine solareintensitàrelativa

corpo nero (SOLE)(5800°K)

radiazione solare a livello del mare

visibile

1 1.5 2λμm0.5

U.V.



intensità(unità arbitrarie)

1030507090

λμm0.28 0.32 0.36

90° radiazione solarerispetto al suolo

40°

10°

emissione da lampadaa fluorescenza

risposta cutanea

abbronzatura

eritema



9

UVA : 400 ÷ 315 nmUVB : 315 ÷ 280 nmUVC : 280 ÷ 100 nm

produzione emissione termica (Sole)transizioni atomiche

produzione naturale (Sole)I(500 nm) I(600 nm)

(assorbimento)

Sole suoloUV :

assorbiti in aria(produzione ozono O3 e ossidi di azoto)200 ÷ 100 nm

assorbiti da O3300 ÷ 200 nm

spessore atmosferanuvolefumi e smog diffusione*

*

*



UVA : 400 ÷ 315 nmUVB : 315 ÷ 280 nmUVC : 280 ÷ 100 nm

produzione artificiale

lampade U.V. λ = 400 ÷ 270 nm

assorbimento : H2O 400 ÷ 300 nm (in 2÷5 cm)vetro opacoquarzo trasparente

effetti biologici : eccitazione atomi e molecoleeffetto termico



11

uomosintesi vitamina D (≈ 280 nm)abbronzatura(formazione pigmento → protezione da U.V.)

eritema(dilatazione vasi da sostanze prodotte)

(UVB, UVC)

risposta cutanea massima λ ≈ 300 nm(≈ 4 eV → dissociazione legame C— C )

azione battericidalesioni oculari (cataratta)


RADIAZIONI IONIZZANTI

12

radiazioni ionizzanti : E > 100 eV(ionizzazione nella materia attraversata)radiazioni elettromagnetiche (m > 0)

fotoni X e fotoni γE = h ν

radiazioni corpuscolarialfa (nucleo 4He)beta (elettroni e–, positroni e+)protonineutroniioni (nuclei)

E = 12m v2

(m > 0)

assorbimentocessione di energia alla

struttura atomica e molecolare del materiale attraversato


PRODUZIONE DI FOTONI DI ALTA ENERGIA

raggi X

raggi γ

produzione artificialetubo a raggi X

produzione naturaleemissione γ da decadimento nuclei instabili(radionuclidi)

produzione artificialeacceleratori di particelle


RAGGI X: PRODUZIONE

14

rete

trasformatore diodo

anodoAfilamentoF

catodo K

generatore di alta tensione

generatore dicorrente

vuoto

+

raggi XTUBO A RAGGI X


RAGGI X E γ: ASSORBIMENTO

Δx x

I(x) I(x+Δx)

X, γ

0

25

50

75

100

intensitàtrasmessa

(%) I

x = μ

Io

e

spessore x

ASSORBIMENTOESPONENZIALE I = Io e –μ x

coefficiente diattenuazione o diassorbimento


IMMAGINE RADIOLOGICA

16

diversa opacità delle strutture biologiche(diverso coefficiente di assorbimento)

ossa (d = 1.8 g cm–3 )muscoli (d = 1.0 g cm–3 )grasso (d = 0.9 g cm–3 )polmoni (d = 0.3 g cm–3 )

50 100 1500.020.050.10.20.5

125

(keV)

μ(cm–1)

E

radioscopiaradiografiaxeroradiografiaradiografia digitale

(con e senza mezzo di contrasto)


RADIOGRAFIA

17

tubo a raggi X

strutturabiologica

diaframmischermo

fluorescentepellicola radiografica

fascio X trasmesso

fascio X incidente

osso

muscolo aria

pellicola radiograficaimmagine negativasviluppo della pellicolaradiografia digitale


RADIOGRAFIA

18

contrasto radiologico

parametri : potenziale elettricointensità di correntetempo di esposizione

ΔV 45 kV ÷ 130 kVi 3 mA ÷ 50 mAΔt 1/60" ÷ 1/120"


RAGGI γ: IMPIEGO IN DIAGNOSTICA

19

radiodiagnostica

radioisotopi radiofarmacidiffusione nell'organismodecadimento radioattivorivelazione radiazione

immagine conteggiodosimetrico


cobaltoterapia 60Co γ (1.3 MeV)fasci di elettroni (acceleratori di particelle)

(acceleratori di particelle)fasci gammaadroterapia (acceleratori di particelle)

protonineutroniioni pesanti

(BNCT)

Boron Neutron Capture Therapy

RAGGI γ: IMPIEGO IN TERAPIA


SPETTRO ELETTROMAGNETICO : produzione

ONDERADIO

MICROONDE

INFRA--ROSSO

VISIBILE

ULTRA--VIOLETTO

RAGGIX

RAGGIGAMMA

102110–210–410–610–810–1010–1210–14(m)λ (m)

ν

(Hz)

ν

(Hz) 1061081010101210141016101810201022

λ

21

X

circuiti oscillanti

νONDERADIO

MICROONDE

radiazione termica

MICROONDE

INFRA--ROSSO

-VIOLETTO

transizioni atomiche

-VIOLETTO-ROSSOINFRA-

ULTRA-

laser

tubo raggi X

RAGGIULTRA-

-VIOLETTOX

transizioni nuclearie acceleratori

GAMMARAGGI

ν


ONDERADIO

MICROONDE

INFRA--ROSSO

VISIBILE

ULTRA--VIOLETTO

RAGGIX

RAGGIGAMMA

102110–210–410–610–810–1010–1210–14(m)λ (m)

ν

(Hz)

ν

(Hz) 1061081010101210141016101810201022

λ

SPETTRO ELETTROMAGNETICO : impiego

diagnostica (RM)diagnostica (RX , CT)

diagnostica (PET, SPET)diagnostica (IR e visibile)

terapia

terapia


ONDERADIO

MICROONDE

INFRA--ROSSO

VISIBILE

ULTRA--VIOLETTO

RAGGIX

RAGGIGAMMA

102110–210–410–610–810–1010–1210–14(m)λ (m)

ν

(Hz)

ν

(Hz) 1061081010101210141016101810201022

λSPETTRO ELETTROMAGNETICO : rivelazione

induzione elmantenna

emulsione fotografica(+ schermi)

occhio umano

sistemi CCD

rivelatori di ionizzazione

stato solido , NaI

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