PHYSICS FOR DIAGNOSTICS AND THERAPY

Obiettivi formativi

Il corso mira a fornire una solida preparazione teorica e pratica sui principi fisici alla base delle tecnologie diagnostiche e terapeutiche in ambito medico. Gli studenti acquisiranno conoscenze sulle sorgenti di radiazione, la formazione e l’analisi delle immagini, la caratterizzazione della qualità della radiazione, i metodi di dosimetria, le tecniche di radioterapia (convenzionali e avanzate) e gli effetti biologici della radiazione ionizzante.

Conoscenza e capacità di comprensione

Comprensione critica degli sviluppi più avanzati della Fisica Moderna nei suoi aspetti teorici, sperimentali e interdisciplinari.

Conoscenza dei principi fisici delle principali tecniche di imaging medico (TC, RM, PET, SPECT, ecc.) e dei processi di formazione dell’immagine.

Comprensione della caratterizzazione della qualità della radiazione (fotoni, elettroni, protoni, ioni) e dei parametri dosimetrici.

Conoscenza degli effetti fisici, molecolari e cellulari della radiazione ionizzante e della radiosensibilità dei tessuti.

Capacità di applicare conoscenza

Applicazione del metodo scientifico per descrivere fenomeni fisici, progettare esperimenti e analizzare dati, anche con implicazioni biologiche.

Capacità di pianificare trattamenti radioterapici considerando la qualità della radiazione e gli effetti sui tessuti.

Utilizzo di strumenti matematici, informatici e di calcolo numerico, inclusi software di simulazione e programmazione.

Capacità di applicare analogie e soluzioni note a problemi nuovi (problem solving).

Progettazione e realizzazione di procedure sperimentali e teoriche in ambito accademico, clinico o industriale.

Autonomia di giudizio

Valutazione critica delle tecniche e delle sorgenti di radiazione sia per scopi diagnostici che terapeutici.

Capacità di interpretare e gestire le variabili dosimetriche in ambito clinico.

Consapevolezza dei problemi di sicurezza e radioprotezione nell’attività sperimentale e clinica.

Sviluppo del senso di responsabilità nella gestione di progetti e scelte formative (es. corsi opzionali, tesi).

Abilità comunicative

Capacità di comunicare efficacemente in italiano e in inglese in contesti specialistici e divulgativi.

Presentazione di attività di ricerca o rassegna a pubblici con diverso livello di competenza.

Collaborazione in gruppi interdisciplinari, adattando il linguaggio a interlocutori di diversa formazione.

Capacità di apprendimento

Sviluppo di strumenti per l’aggiornamento continuo delle conoscenze in ambito scientifico. Accesso e utilizzo critico della letteratura scientifica e delle banche dati specializzate. Acquisizione di autonomia nello sviluppo del proprio lavoro di studio e di ricerca.

Lezioni frontali e teorico-pratiche, seminari di approfondimento per tutti i 6 CFU.

Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti multimediali.

Per affrontare con profitto il corso, è richiesta una conoscenza di base della fisica delle radiazioni, in particolare delle onde elettromagnetiche e dello spettro elettromagnetico, con distinzione tra radiazioni ionizzanti e non ionizzanti. È inoltre necessario comprendere i principi fondamentali dell’interazione della radiazione con la materia, sia per quanto riguarda la radiazione elettromagnetica che le particelle cariche e neutre. Completano le conoscenze richieste una solida base sulla struttura atomica e nucleare, sui processi di decadimento radioattivo, sul funzionamento dei rivelatori di radiazione e sui concetti fondamentali di dosimetria delle radiazioni ionizzanti.

La frequenza al corso è di norma obbligatoria (consultare il Regolamento Didattico del Corso di Studi)

Caratteristiche delle immagini: Formazione delle immagini. Immagini analogiche ed immagini digitali. Parametri caratteristici di un'immagine. Risoluzione di contrasto e risoluzione spaziale.

Tecniche di imaging clinico: Radiografia X. Tomografia Computerizzata. Imaging da Risonanza Magnetica. PET. SPECT. Tecniche ecografiche.

Elementi di dosimetria: Controlli di qualità in diagnostica. Dosimetria in diagnostica

Caratterizzazione della qualità della radiazione: Fasci di fotoni ed elettroni prodotti da LinAc, fasci di protoni e ioni, parametri di qualità per le sorgenti di radiazione in brachiterapia e medicina nucleare.

Dosimetria in radioterapia: Misura di dose assoluta tramite camere a ionizzazione e aspetti teorici (cavità di Bragg-Gray e concetti e teoremi derivati derivati). Metodi dosimetrici specifici per le tecniche avanzate di radioterapia interna ed esterna.

Radioterapia convenzionale e non: Distribuzione della dose e analisi della dispersione. Tecniche speciali di radioterapia interna ed esterna.

Effetti molecolari della radiazione ionizzante: Effetti cellulari dell’esposizione alla radiazione ionizzante, misurazione della sopravvivenza cellulare e radiosensibilità. Nozioni di biologia tumorale. 

Attix F.H., "Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry", Wiley, 2007, 598 pp.

Bushberg J.T, Seibert J.A., Leidholdt E.M. Jr., Boone J.M., "The Essential Physics of Medical Imaging", Lippincott Williams & Wilkins, 2012, 1030

Dowsett D.J., Kenny P.A. and Johnston R. E., "The Physics of Diagnostic Imaging", CRC Press, 2006, 725 pp.

Gonzales R.C. and Woods R. E., "Elaborazione delle immagini digitali", Pearson Pertice Hall, 2008, 820 pp.

Greening J.R., "Fundamentals of Radiation Dosimetry", CRC Press, 1985, 190 pp.

Hendee W. R. and Ritenour E.R., "Medical Imaging Physics", Wiley-Liss, 2002, 512 pp.

The Physics of radiation therapy, F.M. Khan, third edition, Lippincott Williams and Wilkins

Radiobiology for the Radiologist, Eric J. Hall Amato J. Giaccia 7th edition, Lippincott Williams and Wilkins.

Radiation Biology: a Handbook for Teachers and Students Training Course Series No. 42 International Atomic Energy Agency (IAEA).

Nuclear medicine physics: a handbook for students and teachers. International Atomic Energy Agency (IAEA).

Dispense fornite dal docente

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