Obiettivi Formativi

- fornire conoscenze delle metodologie fisiche volte alla descrizione e alla comprensione della materia vivente nel contesto medico-biologico; - fornire un’approfondita conoscenza della strumentazione necessaria alla rivelazione di fenomeni fisici nell’ambito della prevenzione, diagnosi e cura; - fornire conoscenze specifiche sulla biofisica delle radiazioni, sulle tecniche fisiche relative alla diagnostica biomedica, sull'analisi delle immagini biomediche nonché sulla natura delle radiazioni ionizzanti in ambito fisico sanitario ed ambientale.

Metodi didattici

Lezioni frontali

Prerequisiti

Calcolo integrale. Elettromagnetismo. Teoria dello scattering. Conoscenze di struttura della materia.

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale

Programma del Corso

La meccanica applicata alla biomedicina: equilibrio delle articolazioni; esempio: equilibrio dell’articolazione dell’anca; le leve nel corpo umano; la legge di Hooke applicata a fratture ossee; la fluidodinamica applicata alla biomedicina: circolazione del sangue negli esseri viventi; variazione di pressione nel sistema circolatorio; resistenza dei vasi; applicazioni del teorema di Bernoulli; lavoro e potenza cardiaca; il ciclo cardiaco; la diffusione attraverso le membrane cellulari e fenomeni elettrici dell’organismo; le membrane nei sistemi biologici; il fenomeno della diffusione; la filtrazione; membrane semipermeabili ed equilibri osmotici; lavoro osmotico e potenziale chimico; osmolarità, tonicità, equilibri osmotici nel sangue; la meccanica della respirazione; equilibrio elettrochimico; la membrana cellulare: potenziale a riposo e meccanismi di trasporto passivo; attività bioelettriche nei sistemi biologici; potenziale d'azione e sua propagazione; sezione d'urto; sezione d'urto di Rutherford; probabilità; densità di probabilità; valor medio; varianza; deflessione da sfera dura; penetrazione di ioni nella materia; stopping elettronico; stopping power; parametro d'urto massimo e minimo; specific stopping power; range di una particella nella materia; radiazioni non ionizzanti; onde e.m. nei mezzi materiali; considerazioni sui mezzi biologici; ultrasuoni; ecografia; Risonanza Magnetica Nucleare (NMR); Free Induction Decay – FID; Spin Echo (SE); introduzione al Medical Imaging; la radiazione nel Medical Imaging; modalità di Medical Imaging; tipologie di Medical Imaging; imaging statico e dinamico; imaging di proiezione e tomografico; contrasto; risoluzione; rumore; artefatti e distorsione; immagini a raggi X; fluoroscopia a raggi X; imaging ad ultrasuoni (US); tomografia computerizzata (CT); Magnetic Resonance Imaging (MRI); Nuclear Medicine Imaging (NMI); la radiazione elettromagnetica in medicina; raggi UV; tubo a raggi X; parametri di una sorgente di raggi X; meccanismi di emissione dei raggi X; interazione di fotoni con i tessuti; rivelatori di raggi X: rivelatori screen-film, intensificatori di immagine; rivelatori per radiografia computerizzata (RC); immagini radiografiche; immagini fluoroscopiche; Interazione raggi X-materia; scattering Rayleigh; scattering Compton; effetto fotoelettrico; produzione di coppie; assorbimento; attenuazione omogenea; attenuazione non omogenea; coefficiente di attenuazione di massa; radioattività; legge di decadimento dei materiali radioattivi; dosimetria e grandezze dosimetriche; dose assorbita; dose equivalente; dose efficace; fonti naturali e artificiali di radiazioni ionizzanti; fonti di irradiazione esterna; fonti di irradiazione interna; famiglie radioattive; il radon; rischi per la salute; normativa italiana; danni biologici da radiazioni ionizzanti; Trasferimento Lineare di Energia (LET); Efficacia Biologica Relativa (RBE); Effetto ossigeno (OE); azione diretta e indiretta; i radicali liberi; danno al DNA; processi di riparazione; radiosensibilità; cellule somatiche e cellule germinali; danni somatici deterministici; danni somatici stocastici; limiti di legge; radioprotezione; i principali rivelatori utilizzati nei dosimetri per radioprotezione: rivelatori a gas, rivelatori a scintillazione, rivelatori a termoluminescenza, rivelatori a semiconduttore, rivelatori a fotoluminescenza