Ionizing Radiation For Medical Physics 2018/2019

Introduzione

Rianalisi dei  principali effetti di interazione tra radiazione e materia con focalizzazione sulle dipendenze delle sezioni d’urto da Z, E, densità elettronica.

Tecniche radiografiche

Tubo Radiogeno, principio di funzionamento, componenti, effetto hell. Spettro energetico raggi X.

Interazione raggi X con tessuti biologici e formazione immagini radiografiche .

Film, schermi intensificatori, griglie.  Mammografia e RX ad alto contrasto.

Tecniche speciali: Fluoroscopia, DS Angiography, Dual Energy radiography.

CT: principio fisico di funzionamento, ricostruzione iterativa.

Rivelatori in TC. TC multistrato, artefatti.

Imaging Nucleare

Tecniche e modalità di imaging funzionale.  Radiotraccianti e metodi di produzione di radioisotopi per uso medico.

La gamma camera: principio di funzionamento e struttura tomografo.

La PET: principio fisico, tomografo, componenti risposta, limiti alla risoluzione spaziale.

Parametri dell’imaging e filtri

Qualità delle immagini diagnostiche. Risoluzione spaziale, contrasto e loro interdipendenza.  Rumore, filtri spaziali, filtri in frequenza.

Dosimetria e radioprotezione

Definizione principali grandezze dosimetriche.  Cavità di Bragg - teoria della cavità piccola. CPE. Generalizzazione per cavità media e grande.

Applicazione della teoria della cavità di Bragg ai rivelatori gassosi.

Rivelatori gassosi per la dosimetria.  Formazione di segnale nel gas: eccitazione (effetto Penning) e ionizzazione. Risoluzione e fattore di Fano. Regime di moltiplicazione, gain. Miscele di gas e sviluppo temporale del segnale. 

Dosimetri chimici: radiocromici e all'alanina. 

Dosimetri TLD: principi di funzionamento, lettura dei TLD, risposta in dose in funzione della energia della radiazione incidente.

Dosimetri a film: principi di funzionamento. Definizione di di opacità, trasparenza e densità ottica. Lettura con densitometro ottico. Curva sensitometrica,  risposta in dose in funzione dell'energia della radiazione. Filtri .

Quantità dosimetriche operative: Sfera ICRU ed equivalenti di dose.

Radiobiologia

Effetti radiazione su organismi biologici: fasi fisica, chimica, biologica. Radiolisi dell’acqua, ciclo cellulare, mitosi, DNA. Effetto ossigeno e bystander. Tipi di lesione al DNA, aberrazioni cromosomiche, morte cellulare. Classificazione danni da radiazione, curve di sopravvivenza cellulare e dipendenze. Modello lineare quadratico. Curve dose-effetto. Definizione RBE.

Radioterapia

Razionale,  finestra terapeutica. Apparecchiature per teleterapia e Radioterapia con raggi X ed elettroni. Dose assorbita nel paziente: build-up,  skin sparing,  dose in uscita. Funzioni per il calcolo della dose nel paziente. Curve di isodose, correzioni per inomogeneità e profondità. Combinazioni di due o più fasci, definizione dei volumi e degli OAR.

Dispositivi di immobilizzazione, simulazione dei trattamenti. Valutazioni del trattamenti  con DVH e film  per portale.

Radioterapia con elettroni.

Generalità sui Treatment Plannig System.

Tecniche speciali: brachiterapia, sterotassi con gammaknife, cyberknife. Radioterapia conformazionale, collimatori Multileafs, IMRT.

Adroterapia

Razionale, basi fisiche: interazione adroni con la materia, picco di bragg. Straggling logitudinale e trasversale. Frammentazione nucleare ed effetti.  RBE per adroni e sua dipendenza dal LET, da Z… Modelli per il calcolo della dose: LEM. Macchinari per adroterapia: acceleratori, line di fascio e sistemi passivi e attivi di conformazione al target. Organi in movimento.

Cenni sulla BNCT.