Radiazioni ionizzanti

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Giulia Martini
6 anni fa
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1 Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria a.a. 2005/2006 Corso di Informatica e Statistica Medica Radiazioni ionizzanti 20/2/2006

2 Le radiazioni Ionizzanti e non ionizzanti a seconda degli effetti sulla materia biologica

3 Sono pericolose! Radiazioni ionizzanti Hiroshima e Nagasaki ThreeMileIsland Chernobil Veste protettiva utilizzata dai radiologi agli inizi del 1900 Può essere utilizzata sia come visualizzatore all interno del corpo (medicina nucleare) sia direttamente nella radioterapia oncologica

Röntgen scopre i raggi X Gli oggetti risultano più o meno

4 Radiografia della mano della signora Röntgen del 22/12/1895 pubblicata sul New York Times del 16/1/1896 Raggi X 1895: Röntgen scopre i raggi X Gli oggetti risultano più o meno trasparenti ai nuovi raggi a seconda del loro spessore e della loro natura

5 Radiografia Immediati utilizzi clinici Tubo per diagnosi con raggi x dell inizio del 1900 organizza un servizio di radiografia clinica per i militari di truppa durante la I guerra mondiale

6 Diagnostica clinica Completamente cambiata negli ultimi anni Radiografia digitale (DR) Ecografia (EC) Tomografia assiale computerizzata (TAC) Tomografia ad emissione di positroni (PET) Tomografia a emissione singolo fotone (SPECT) Risonanza magnetica nucleare (NMR) Digitalizzazione ed informatizzazione

7 Radiografia moderna La radiografia rimane la più comune ed economica terapia radiante Visti i vantaggi, ci si sta spostando sulla radiografia digitale

8 Ecografia Si basa su ultrasuoni che attraversano il corpo e vengono riflessi in modo diverso a seconda della densità del tessuto incontrato sorgente rivelatore interfacce t 1 t 2 L'ultrasuono riflesso viene poi convertito in immagine e proiettato su un monitor tempo

9 Utilizzo ecografia Essendo una pratica non invasiva è un metodo diagnostico usato spesso in ostetricia

10 Tomografia assiale computerizzata Serie di radiografie in sequenza ottenute tramite un sottile fascio di raggi X ruotante attorno al paziente

11 Tomografia assiale computerizzata Ottima risoluzione anatomica come se fossero tante radiografie sequenziali Addome Cervello

immediatamente con un elettrone emettendo due

12 Tomografia ad emissione di positroni Radionuclide iniettato emette un positrone che si annichila immediatamente con un elettrone emettendo due fotoni collimati di energia fissa che possono essere rivelati

13 PET visualizzazione funzionale dei differenti organi determinazione dell attività cerebrale nelle differenti zone del cervello sottoposte a stimolo

14 Aree attivate Compito di memorizzazione verbale a breve termine Confronto del flusso cerebrale rispetto ad un flusso di controllo (determinato come?) Diagnosi precoce dell Alzheimer

15 Tomografia a emissione computerizzata di singolo fotone SPECT concetto di sonda intercorporea tramite l uso di composti radioattivi che emettono direttamente radiazioni gamma

16 Fotone singolo Visualizzazione di una riduzione dell'attività cerebrale (neurodegenerazione) non richiesta usualmente nelle diagnosi di routine in quanto, nella maggior parte dei casi, non aumenta la precisione diagnostica

Risonanza magnetica nucleare La scoperta più importante nella diagnostica per immagini dalla invenzione dei raggi X L'immagine si produce mediante un

17 Risonanza magnetica nucleare La scoperta più importante nella diagnostica per immagini dalla invenzione dei raggi X L'immagine si produce mediante un intenso campo magnetico che abbassa l'influenza delle onde di radiofrequenza capace di ricevere segnale dai nuclei di idrogeno (siamo fatti per 90% di acqua!)

Risonanza magnetica nucleare Sfrutta il processo di assorbimento ed emissione di fotoni con energia hν da parte dei livelli quantizzati esistenti nella materia

18 Risonanza magnetica nucleare Sfrutta il processo di assorbimento ed emissione di fotoni con energia hν da parte dei livelli quantizzati esistenti nella materia Pratica non invasiva Migliore risoluzione anatomica Complementare a TAC PET e SPECT Si riescono ad apprezzare anche le nervature all interno della calotta cerebrale

19 Risoluzione altissima Colonna vertebrale Ginocchio La durata d esame oscilla tra i 20 ed i 40 minuti

Risonanza Magnetica Nucleare nucleare: proprietà

resonance: interazione tra i campi magnetici

& Purcell (1952) vinsero il premio Nobel per il

20 Risonanza Magnetica Nucleare nucleare: proprietà del nucleo degli atomi magnetic: campo magnetico resonance: interazione tra i campi magnetici oscillanti e i nuclei atomici Rabi (1944) e Bloch & Purcell (1952) vinsero il premio Nobel per il loro contribuo alla NMR Isador Rabi Felix Bloch Edward Purcell

21 Prima immagine NMR nell uomo Raymond Damadian 1971: le cellule cancerogene sono differenti in NMR 1972: primo scanning umano nella FONAR Costruisce il primo magnete chiamato Indomitable Non vinse mai il Damadian in 1977 with prototype of first MR scanner premio Nobel per il suo lavoro!

22 La prima immagine NRM umana Damadian s postdoc, Larry Minkoff Source: Huettel et al. slides 0.05T, omogeneo solo nel centro 106 voxels = 4 hours!

23 Immagine Source: Huettel et al. slides

24 Lo sviluppo della RMN 1973: Paul Lauterbur ha l idea di utilizzare i gradienti spaziali per codificare le informazioni 1976: Peter Mansfield propone le immagini echo-planari come mezzo per rapida codifica delle informazioni utilizzando gradienti Molte compagnie iniziano a costruire scanner (FONAR, GE, Philips, Siemens, Varian) 1982: il primo scanner commerciale 1.5 Tesla 1985: FDA-USA approva l uso clinico della MRI 2003: Lauterbur-Mansfield vincono il Nobel

25 Sovrapposizione d immagini MR MR + PET MR + SPECT Anatomia e fisiologia sovrapposte!

26 Informatica clinica Necessità di rivelatori a stato solido disposti radialmente (utilizzo tecnologie di punta!) Necessità di elaborazione di immagini Necessità dell informatica medica Introduzione del concetto di teleconsulto Notevoli problemi Sanità regionalizzata: chi paga? Sicurezza e privatezza dei dati clinici Cogestione dei dati e delle immagini

27 Moderno Dipartimento di Radiologia CR CR Collegamenti in remoto PC Radiografi digitali switch centrale Juke Box CD Archivio per immagini Macchine per la refertazione clinica WS WS WS

28 Integrazione Sistema di informazione ospedaliera (HIS) Sistema di radiografia digitale (RIS) Prenotazioni Rete locale ospedaliera Refertazione clinica SPARCserver 1000 Modalità cliniche (TAC, RMN, CR...) Sistema di archiviazione delle immagini (PACS)

29 Come operare? Lasciare le decisioni e la gestione ai medici a una ditta affidabile che curi sia l implementazione hardware che software agli esperti ospedalieri (ingegneri ed informatici) per questa parte informatica divenire esperti da consultare Conoscere a fondo i macchinari Conoscere i sistemi informativi (e WWW) Saper operare sugli stessi (S.O. e linguaggi)

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