Physics - Fisica

Il corso  finalizzato ad acquisire le basi concettuali e la conoscenza dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica biomedica. L'obiettivo  di acquisire conoscenze di base sui principi fisici e sulle tecnologie in radiografia, tomografia computerizzata, medicina nucleare, risonanza magnetica,  ecografia con ultrasuoni, e acquisire conoscenze di base sui metodi di ricostruzione di immagini topografiche e discutere le varie modalità di imaging.   Interazione della radiazione ionizzante con la materia: Proprietà delle radiazioni ionizzanti, corpuscolari e radiazioni elettromagnetiche; - radioattività: elementi radioattivi e serie radioattive; sorgenti radioattive naturali ed artificiali. Interazione delle radiazione con la matteria: assorbimento delle radiazioni ionizzanti. Effetto delle radiazioni a livello molecolare e a livello cellulare; dosimetria delle radiazioni (cenni)   Tecniche per immagini con radiazioni ionizzanti: Metodi dell'immagini con raggi X:
sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni. Tomografia computerizzata : tomografia assiale computerizzata a raggi X (TAC), strumentazione  e metodi di ricostruzione delle immagini, tomografia computerizzata ad emissione. 
 Metodi dell'immagini con radioisotopi (cenni): 
sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni, gamma camera, tomografia a emissione di positroni (PET), tomografia ad emissione di fotone singolo (SPECT). Elaborazione e ricostruzione di immagini.
 Metodi dell'immagine con risonanza magnetica: 
risonanza magnetica nucleare e immagini in biomedicina   Immagini con ultrasuoni: Metodi dell'immagini con ultrasuoni: sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni

E’ importante avere conoscenza delle proprietà generali delle radiazioni.

1) The Essential Physics of Medical Imaging JERROLD T. BUSHBERG, J. ANTHONY SEIBERT, EDWIN M. LEIDHOLDT JR, JOHN M. BOONE, PhD 2) Medical Imaging Physics William R. Hendee, E. Russell Ritenour

Lo svolgimento del corso prevede lezioni in aula e seminari sugli argomenti specifici.

La presenza a lezioni è facoltativa.

L'esame finale prevede una prova orale in cui vengono fatte domande per approfondire tutti gli argomenti trattati durante il corso. Inoltre, durante il corso vengono svolte prove itinere (presentazioni dei seminari) con la valutazione fino 1/3 della quella complessiva. I criteri di valutazione dell'esame tengono in conto: - la chiarezza ed il rigore espositivo nella presentazione. - la correttezza dei concetti esposti. - la capacità di sviluppo analitico della teoria. - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

Oltre i libri di testo consigliati, vengono distribuite le dispense del corso.

Lo svolgimento del corso prevede lezioni in aula e seminari sugli argomenti specifici.

Il corso  finalizzato ad acquisire le basi concettuali e la conoscenza dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica biomedica. L'obiettivo  di acquisire conoscenze di base sui principi fisici e sulle tecnologie in radiografia, tomografia computerizzata, medicina nucleare, risonanza magnetica,  ecografia con ultrasuoni, e acquisire conoscenze di base sui metodi di ricostruzione di immagini topografiche e discutere le varie modalità di imaging.   Interazione della radiazione ionizzante con la materia: Proprietà delle radiazioni ionizzanti, corpuscolari e radiazioni elettromagnetiche; - radioattività: elementi radioattivi e serie radioattive; sorgenti radioattive naturali ed artificiali. Interazione delle radiazione con la matteria: assorbimento delle radiazioni ionizzanti. Effetto delle radiazioni a livello molecolare e a livello cellulare; dosimetria delle radiazioni (cenni)   Tecniche per immagini con radiazioni ionizzanti: Metodi dell'immagini con raggi X:
sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni. Tomografia computerizzata : tomografia assiale computerizzata a raggi X (TAC), strumentazione  e metodi di ricostruzione delle immagini, tomografia computerizzata ad emissione. 
 Metodi dell'immagini con radioisotopi (cenni): 
sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni, gamma camera, tomografia a emissione di positroni (PET), tomografia ad emissione di fotone singolo (SPECT). Elaborazione e ricostruzione di immagini.
 Metodi dell'immagine con risonanza magnetica: 
risonanza magnetica nucleare e immagini in biomedicina   Immagini con ultrasuoni: Metodi dell'immagini con ultrasuoni: sorgenti, interazione con la materia, rivelazione, strumentazione ed applicazioni

E’ importante avere conoscenza delle proprietà generali delle radiazioni.

1) The Essential Physics of Medical Imaging JERROLD T. BUSHBERG, J. ANTHONY SEIBERT, EDWIN M. LEIDHOLDT JR, JOHN M. BOONE, PhD 2) Medical Imaging Physics William R. Hendee, E. Russell Ritenour

Lo svolgimento del corso prevede lezioni in aula e seminari sugli argomenti specifici.

La presenza a lezioni è facoltativa.

L'esame finale prevede una prova orale in cui vengono fatte domande per approfondire tutti gli argomenti trattati durante il corso. Inoltre, durante il corso vengono svolte prove itinere (presentazioni dei seminari) con la valutazione fino 1/3 della quella complessiva. I criteri di valutazione dell'esame tengono in conto: - la chiarezza ed il rigore espositivo nella presentazione. - la correttezza dei concetti esposti. - la capacità di sviluppo analitico della teoria. - attitudine nel problem solving (metodo e risultati)

Oltre i libri di testo consigliati, vengono distribuite le dispense del corso.

Lo svolgimento del corso prevede lezioni in aula e seminari sugli argomenti specifici.

a) Detector per medicina nucleare efficienza, risoluzione, funzione di risposta. Cristalli scintillanti, continui e pixellati. Single Photon Computed Tomography: collimazione, caratteristiche dei collimatori. Anger camera. Positron Emission Tomography: rivelazione in coincidenza. Risoluzione: range positrone, acollinearita’ dei fotoni, Depth of Interaction. Sensitivity, concidenze vere, false e casuali. Time of Flight PET b) Principi di ricostruzione di immagini in medicina nucleare ricostruzione analitica. Metodi iterativi, valutazione del noise. Correzioni attenuazione. c) Interazione radiazioni ionizzanti-tessuti danni cellulari, danni diretti, danni indiretti, sopravvivenza cellulare, modello lineare quadratico, modofiche della sopravvivenza cellulare: RBE, OER, frazionamento temporale. Dosimetria in Radioterapia d) Acceleratori per RT/medicali: Principi di funzionalmento dei LINAC, ciclotroni, sincrotroni. e) Radioterapia a fasci esterni: Distribuzioni di dose per diversi beams: build up, Bragg Beak, SOBP, dose da Very High Energy Electrons. Intra operative radio therapy and BNCT. Sistemi di posizionamento, GANTRIES, chairs . Imaging per Particle therapy: Range equivalente. Proton CT, Helium CT f) AI inRadioTherapy. Il Treatment Planning System: PTV, OAR, funzione costo, metodi di minimizzazione. Photon TPS (sectors, applicability penalties). Particle therapy TPS: Gradient based, Simulated annealing, quantum simulated annealing, parallel tempering. Monte Carlo method and RT

conoscenza di base dell'analisi matematica conoscenza della fisica generale: meccanica ed elettromagnetismo conoscenza di base della fisica nucleare conoscenza di base dell'interazione radiazione materia

Diagnostic Radiology Physics : "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1564webNew-74666420.pdf Nuclear Medicine Physics : "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1617web-1294055.pdf Radiation Oncology Physics: "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1196_web.pdf

Le lezioni avranno cadenza trisettimanale

La prova orale riguarda la valutazione delle conoscenze sulle tecniche medicali che usano le radiazioni. In particolari sara' argomento di esame le basi della fisica nucleare applicata alla medicina e i fondamenti della radioprotezione. Si valuteranno lae conoscenze delle tecniche di imaging nucleare con particolare riguardo al design tecnologico di macchine SPECT e PET. Sara' anche argomento di esame la conoscenza dell'applicazione della fisica delle radiazioni alla radioterapia dei tumori solidi.

Le lezioni si svolgono in presenza, con uso di presentazioni al computer

a) Detector per medicina nucleare efficienza, risoluzione, funzione di risposta. Cristalli scintillanti, continui e pixellati. Single Photon Computed Tomography: collimazione, caratteristiche dei collimatori. Anger camera. Positron Emission Tomography: rivelazione in coincidenza. Risoluzione: range positrone, acollinearita’ dei fotoni, Depth of Interaction. Sensitivity, concidenze vere, false e casuali. Time of Flight PET b) Principi di ricostruzione di immagini in medicina nucleare ricostruzione analitica. Metodi iterativi, valutazione del noise. Correzioni attenuazione. c) Interazione radiazioni ionizzanti-tessuti danni cellulari, danni diretti, danni indiretti, sopravvivenza cellulare, modello lineare quadratico, modofiche della sopravvivenza cellulare: RBE, OER, frazionamento temporale. Dosimetria in Radioterapia d) Acceleratori per RT/medicali: Principi di funzionalmento dei LINAC, ciclotroni, sincrotroni. e) Radioterapia a fasci esterni: Distribuzioni di dose per diversi beams: build up, Bragg Beak, SOBP, dose da Very High Energy Electrons. Intra operative radio therapy and BNCT. Sistemi di posizionamento, GANTRIES, chairs . Imaging per Particle therapy: Range equivalente. Proton CT, Helium CT f) AI inRadioTherapy. Il Treatment Planning System: PTV, OAR, funzione costo, metodi di minimizzazione. Photon TPS (sectors, applicability penalties). Particle therapy TPS: Gradient based, Simulated annealing, quantum simulated annealing, parallel tempering. Monte Carlo method and RT

conoscenza di base dell'analisi matematica conoscenza della fisica generale: meccanica ed elettromagnetismo conoscenza di base della fisica nucleare conoscenza di base dell'interazione radiazione materia

Diagnostic Radiology Physics : "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1564webNew-74666420.pdf Nuclear Medicine Physics : "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1617web-1294055.pdf Radiation Oncology Physics: "A Handbook for Teachers and Students" https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1196_web.pdf

Le lezioni avranno cadenza trisettimanale

La prova orale riguarda la valutazione delle conoscenze sulle tecniche medicali che usano le radiazioni. In particolari sara' argomento di esame le basi della fisica nucleare applicata alla medicina e i fondamenti della radioprotezione. Si valuteranno lae conoscenze delle tecniche di imaging nucleare con particolare riguardo al design tecnologico di macchine SPECT e PET. Sara' anche argomento di esame la conoscenza dell'applicazione della fisica delle radiazioni alla radioterapia dei tumori solidi.

Le lezioni si svolgono in presenza, con uso di presentazioni al computer