B0846 - INGEGNERIA DELLE RADIAZIONI IN AMBITO BIOMEDICO E INDUSTRIALE T

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire le basi per una comprensione delle problematiche connesse al sempre crescente utilizzo delle radiazioni in campo biomedico e industriale, indicando i principi fisici e ingegneristici che permettono di progettare processi e dispositivi ed utilizzarli nei rispettivi ambiti.

Contenuti

Prima parte: fondamenti teorici

I. La radioattività; Generalità sui nuclei; Le reazioni nucleari indotte: cinematica della reazione; Q della reazione, reazioni endo ed esotermiche, soglie; sezioni d'urto; Reazioni nucleari spontanee: radioattività; tipologie di radiazioni e loro origine; decadimento radioattivo: tipi di decadimento e di radiazioni emesse; attività; Leggi del decadimento radioattivo, fluttuazioni statistiche; Famiglie radioattive naturali; II. Interazione delle radiazioni con la materia Modalità di interazione delle particelle con la materia, principali approssimazioni; perdita di energia delle radiazioni, Stopping Power, Range, Straggling; Specificità della radiazione beta, Bremsstrahlung, energia critica, scattering coulombiano multiplo, backscattering; Modalità di interazione tra i fotoni e la materia, effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie, scattering di Raleigh; attenuazione di fasci di fotoni. III. Fondamenti di dosimetria. Dosimetria esterna: apparecchiature per la misura dei campi di radiazioni principali grandezze usate nella dosimetria esterna apparecchiature per la valutazione delle dosi esterne metodi di monitoraggio delle dosi assorbite dall'esterno Elementi di dosimetria interna: contaminazioni interne da sostanze radioattive cinetica e analisi compartimentale principali grandezze usate nella dosimetria interna panoramica sul metodo MIRD per la determinazione della dose equivalente impegnata. IV. Legislazione di radioprotezione V. Apparecchi radiogeni: principi di funzionamento e applicazioni tipiche. Progettazione di una radiologia dal punto di vista della radioprotezione.

Seconda parte: aspetti applicativi

Le radiazioni trovano un uso sempre crescente in campo biomedico, sia a scopo diagnostico che terapeutico. La radioterapia esterna è in continua evoluzione: in passato si contava soprattutto sulla maggiore radiosensibilità dei tessuti tumorali rispetto a quelli sani, oggi si sviluppano continuamente tecniche con l’obiettivo ideale di erogare la dose esclusivamente ai tessuti malati non irraggiando i tessuti sani circostanti: radioterapia conformale, stereotassica, a intensità modulata, radioterapia imaging modulata etc. In tutte assistiamo ad una cooperazione sempre più stretta tra apparecchiature di imaging e di erogazione del fascio radioterapico.

Parallelamente si sviluppa la radioterapia interna, sia come brachiterapia ‑ piccole sorgenti a contatto con il tessuto da irraggiare ‑ che come terapia metabolica ‑ radiofarmaci con la capacità di essere assorbiti preferenzialmente nei tessuti da curare.

L’imaging si serve in maniera crescente di traccianti radioattivi per visualizzare aspetti morfologici e/o funzionali, tramite esami che vanno sotto i nomi di PET (tomografia ad emissione di positroni) e SPECT (tomografia a singolo fotone).

Il presente modulo si propone di fornire le basi per una comprensione delle problematiche connesse al sempre crescente utilizzo delle radiazioni in campo biomedico, sia a scopo diagnostico (imaging) sia a scopo terapeutico indicando i principi biomedici, ingegneristici e progettuali In particolare verranno affrontati i seguenti argomenti:

• Radioisotopi utilizzati nella medicina nucleare e nella radioterapia; modalità di impiego
• Imaging con radioisotopi: PET e SPECT
• Produzione di radioisotopi: principi di funzionamento del ciclotrone e suo impiego per la produzione dei radioisotopi; produzione in reattori nucleari; altre metodiche di produzione.
• Radioterapia con acceleratori: principi di funzionamento degli acceleratori per uso biomedico;
• Strategie di guida dei fasci e di modulazione della forma e dell’intensità del fascio; interfaccia con i dispositivi di imaging
• Radioprotezione del personale e del pubblico in Medicina nucleare e in Radioterapia: problemi specifici della radioprotezione in questi ambiti. Criteri di progettazione di bunker per ciclotrone e di bunker per radioterapia; criteri di progettazione di una medicina nucleare.
• Problemi legati al rilascio in atmosfera di effluenti potenzialmente contaminati da radioisotopi, e connessi problemi di radioprotezione del pubblico e del personale.
  

Radiazioni nell'industria:

• Sterilizzazione beta e gamma,
• Radiografia industriale X e gamma,
• Radioisotopi nell'oil&gas
• Radiazioni nel controllo di qualità

 

Testi/Bibliografia

APPUNTI DEL DOCENTE;

M.MARENGO: LA FISICA IN MEDICINA NUCLEARE, ED. PATRON, BOLOGNA 2002

M. PELLICCIONI: FONDAMENTI FISICI DELLA RADIOPROTEZIONE ED. PITAGORA BOLOGNA 1998;

H. CEMBER & H. CEMBER: INTRODUCTION TO HEALTH PHYSICS, 3A EDIZIONE, ED. MCGRAW-HILL PROFESSIONAL 1996.

Metodi didattici

Lezioni teoriche, esercitazioni, conferenze di esperti del settore

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Compito scritto. Esame orale. Lo studente dovrà dimostrare di aver ben compreso i principi fondamentali trattati e dovrà saperli applicare a semplici problemi pratici.

Strumenti a supporto della didattica

Lucidi, videoproiettore, conferenze. Gli appunti del docente saranno messi a disposizione dello studente in formato elettronico tramite internet. Tale materiale dovrebbe essere stampato e portato alla lezione. Lo stesso materiale didattico sarà reso disponibile anche presso la copisteria ubicata al 1° piano della Scuola, accanto alla biblioteca.

Orario di ricevimento

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