Fisica Medica. La Fisica Medica è la parte della Fisica che studia fenomeni che hanno una diretta relazione con alcune branche della Medicina.

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Bartolommeo Marini
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1 Fisica Medica La Fisica Medica è la parte della Fisica che studia fenomeni che hanno una diretta relazione con alcune branche della Medicina. Radiologia Medicina Nucleare Risonanza Magnetica Ultrasuoni Interazione radiazione-materia Stumentazione Analisi dati Ricostruzione immagini

2 Radiologia

3 Radiologia radiografia torace angiografia coronarica

4 TAC Principio TAC tubo raggi X rivelatore

5 Ricostruzione Tomografica QuickTime and a Graphics decompressor are needed to see this picture.

6 TAC

7 Medicina Nucleare - SPECT Iniezione emissione fotone γ gamma camera elaborazione visualizzazione e principio di funzionamento di una gamma camera PMT elettronica cristallo collimatore la posizione (x,y) è ottenuta come il baricentro delle intensità luminose viste dai fototubi

8 SPECT SPECT + MRI MRI SPECT

Questa tecnica di Medicina Nucleare richiede un Ciclotrone per la

9 Medicina Nucleare - PET Principio Fisico QuickTime and a Graphics decompressor are needed to see this picture. Questa tecnica di Medicina Nucleare richiede un Ciclotrone per la produzione degli elementi radioattivi da utilizzare fascio di protoni F-18 C-11 O-15 elementi β + emettenti

10 RIPOSO ASCOLTO MUSICA STIMOLO VISIVO PENSIERO MEMORIZZAZIONE MOVIMENTO

11 Risonanza Magnetica B=0 Assenza di campo magnetico B 0 Presenza di campo magnetico la bobina genera un campo magnetico oscillante con frequenza ω L che interagisce con il nucleo che a sua volta genera un campo oscillante. bobina x z y

12 Risonanza magnetica Scanner RM Immagini RM

19 Assorbimento fotoelettrico Il fotone cede tutta la sua energia in una singola interazione ad un atomo del rivelatore. Viene emesso un fotoelettrone cone energia E e =E γ -E b dove E b è l energia di legame del fotoelettrone. L assorbimento fotoelettrico domina ad energie piuttosto basse e cresce rapidamente con Z. La radiazione caratteristica emessa dall atomo ionizzato è assorbita dal detector. Te E 1 Ec E 1 = Te + Ec

20 Effetto Compton Il fotone è diffuso da un elettrone del rivelatore. L energia del fotone diffuso è inferiore all energia del fotone iniziale. E 1 E 1 = Te + E 2 Te E 2

21 Misura dell energia depositata Assorbimento fotoelettrico QuickTime and a TIFF (LZW) decompressor are needed to see this picture. Effetto Compton QuickTime and a TIFF (LZW) decompressor are needed to see this picture.

22 Cosa Utilizziamo

Setup sperimentale Sorgente * NaI+PMT Base PreAmpl. Ampl. MCA Sistema di Lettura H.V. Illustrazione della catena spettroscopica e delle sue componenti.

23 Setup sperimentale Sorgente * NaI+PMT Base PreAmpl. Ampl. MCA Sistema di Lettura H.V. Illustrazione della catena spettroscopica e delle sue componenti. Analisi del segnale in uscita dall amplificatore tramite l impiego di un oscilloscopio. Acquisizione dello spettro di una sorgente di 137Cs. Analisi dello spettro.

24 Analisi dello spettro del 137 Cs Spiegazione di alcune caratteristiche presenti nello spettro: Compton Edge picco di backscatter E γ = E γ 1+ E γ (1 cos θ) 2 m e c θ = 180 o E γ = E γ 1+ 2E γ m e c 2 E γ = 1 MeV E γ = 0.20 MeV E γ 1+ 4E γ T e = E γ E γ 0.80 MeV (C.E)

25 Calibrazione in energia Acquisizione dello spettro della sorgente di 137Cs Acquisizione dello spettro della sorgente di 60Co Plot dell energia dei fotopicchi in funzione del canale (fattore canale -> energia)

26 Evento MeV fotopicco 1.17 MeV fotopicco 1.33 MeV fotopicco Compton Edge 137Cs Backscatter 137Cs Backscatter 60Co Energi a (MeV) Output dei dati No. del canale

27 Oscilloscopio d.d.p. e- Campo Elettrico Variabile nel tempo

28 Effetto Fotoelettrico E 1 =hν E fluo Te E 1 = hν = Te + E fluo la maggioranza assorbiti nel materiale QuickTime and a TIFF (LZW) decompressor are needed to see this picture.

29 Effetto Compton E 1 =hν Te 0 T e E E 1 m e c 2 E 2 =hν E 1 =hν = T e + E 2 QuickTime and a TIFF (LZW) decompressor are needed to see this picture. energia trasferita al mezzo non sempre energia trasferita al mezzo

30 La presenza dei materiali circostanti il rivelatore puo` avere influenza sulla sua risposta. Un esempio è riportato nello spettro di fianco. Materiali Circostanti

31 Esperienza Acquisizione dello spettro del fondo (5 min) Acquisizione dello spettro del Cs137 (5 min) Acquisizione dello spettro del Cs137 con 1 attenuatore (5 min) Acquisizione dello spettro del Cs137 con 2 attenuatori (5 min)

32 I o, E 1 =hν I o, E 1 =hν I 1, E 1 =hν Attenuazione I o, E 1 =hν I 1, E 1 =hν I 2, E 1 =hν Io = numero di fotoni con energia E 1 rivelati dal nostro sistema I 1 = numero di fotoni con energia E 1 rivelati dal nostro sistema dopo aver attraversato uno spesssore di plexiglass I 2 = numero di fotoni con energia E 1 rivelati dal nostro sistema dopo aver attraversato due spesssori di plexiglass I 1 = α 4cm = I 2 I 2 2 = α 8cm = α 4cm I o I 1 I o 2 α 1cm =? α 4cm = α 2cm L α(l) = α 1cm 4 = α 1cm ora α 1cm = e μ

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