Anno Accademico 2017/2018
- Docente: Claudia Testa
- Crediti formativi: 6
- SSD: FIS/07
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Moduli: Claudia Testa (Modulo 1) Leonardo Brizi (Modulo 2)
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 1) Convenzionale - Lezioni in presenza (Modulo 2)
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Fisica (cod. 8025)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente possiederà una conoscenza critica dei principi fisici e delle procedure sperimentali alla base di importanti applicazioni mediche. In particolare, lo studente conoscerà tecniche avanzate di diagnostica mediante immagini, sia morfologiche, sia funzionali e di radioterapia e sarà in grado di utilizzare programmi di calcolo per la simulazione di esperimenti e per linversione di dati multi-esponenziali di risonanza magnetica nucleare.
Contenuti
Basi fisiche della Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) - NMR nel dominio dei tempi (TD). Rilassometria. Origine del rilassamento longitudinale, origine del rilassamento trasversale. Eco di Spin. Equazioni di Bloch. Tempi di rilassamento e moti molecolari, teoria Blembergen, Purcell, Pound. Effetti di superficie. Tempi di rilassamento nei tessuti biologici. Inversione dal dominio dei tempi a quello dei tempi di rilassamento mediante ILT, il software UPEN. Indagini ex situ. Principio di imaging (MRI) bobine di gradiente, impulsi selettivi. Metodo di proiezione-ricostruzione, metodo di spin-warp. Teoria generalizzata dell'imaging, k-space e sua mappatura. Filtri PERFIDI ed immagini pesate.
La spettroscopia di risonanza magnetica (MRS) in vivo. Il chemical shift. L'accoppiamento scalare j. SV (single voxel): PRESS e STEAM. CSI chemical shift imaging. Post processing. Quantificazione: relativa e assoluta. Artefatti. 1H-MRS del tessuto cerebrale. Nulcei diversi da 1H: 31P e 13C.
Diffusion Weighted/Diffusion Tesor Imaging. Trattografia. Trattografia whole brain. Connettività strutturale.
Functional MRI. Block design. Resting state. Post processing. Connettività funzionale.
Tomografia RX.
Dispositivi ad emissione di fotoni γ – Scintigrafia ad emissione di singolo fotone. Dispositivi SPECT – Evoluzione tecnologica. Gamma Camera. Proprietà dei radionuclidi impiegati. Generazione di radionuclidi. Leggi del decadimento radioattivo. Radiofarmaci. Applicazioni. Dispositivi PET- principi fisici, principali radionuclidi per PET, produzione di radionuclidi mediante ciclotrone - Applicazioni.
Radioterapia – LINAC. Testata radiante, produzione di un fascio di raggi X, produzione di un fascio di elettroni. Schermi. - Adroterapia. Picco di Bragg - Applicazioni.
Ultrasuoni in medicina – Produzione di ultrasuoni, risoluzione. Ecografia, Sistemi mono e bidimensionali. Velocimetria Doppler, codifica in colore. Effetti biologici ed interazione con i tessuti.
Due CFU saranno dedicati ad esercitazioni. Sulla base di dati acquisibili con la strumentazione NMR presente nei laboratori DIFA, verranno effettuate analisi su sistemi modello. Allo scopo si utilizzeranno algoritmi e software dedicati.
Testi/Bibliografia
Callaghan, Principles of MRMicroscopy e sito online di Hornak;
In Vivo NMR Spectroscopy: Principles and Techniques, 2nd Edition Robin A. de Graaf
Functional Magnetic Resonance Imaging. An Introduction to Methods Edited by Peter Jezzard, Paul M Matthews, and Stephen M Smith
R. Zannoli e C. Orsi, Elementi di Strumentazione Medica, Società Editoriale Esculapio (1999)
M. Marengo, La Fisica in Medicina Nucleare, Patron Editore, Bologna, (2006)
Metodi didattici
Lezioni in aula
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un esame finale in forma orale, che accerta l'acquisizione delle conoscenze e abilità attese. L'esame parte dalla discussione delle relazioni svolte dallo studente su alcuni temi affrontati durante le lezioni, che prevedono l'apprendimento e l'applicazione di algoritmi e software dedicati per analisi dati. Dopo tale discussione l'esame procede con la verifica della conoscenza degli argomenti oggetto delle lezioni frontali. La durata della prova è mediamente di 45 minuti. Il raggiungimento da parte dello studente di una conoscenza critica dei temi affrontati e la dimostrazione del raggiungimento di pradonanza espressiva e del linguaggio scientifico saranno valutati con voti di eccellenza.
Strumenti a supporto della didattica
Utilizzo di software per particolari applicazioni (2 CFU)
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Claudia Testa
Consulta il sito web di Leonardo Brizi