Obiettivi Formativi

Scienze biomediche applicate e Radioprotezione fornire gli strumenti e le conoscenze necessarie per capire l’eziologia e la patogenesi delle malattie e delle alterazioni fondamentali delle strutture, delle funzioni e dei meccanismi di controllo ai vari livelli di integrazione. Lo studente dovrà, inoltre, conoscere i meccanismi del sistema  immunitario e le sue alterazioni patologiche. Allo studente si dovranno fornire le conoscenze fisiche relative  alle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti e ai loro meccanismi di interazione con l'organismo umano oltre ai principi fisici di base delle principali metodiche diagnostiche (quali RX, TC, RM, PET, SPECT, MOC, DEXA, ultrasuoni) e radioterapiche. In tal modo lo studente dovrà poter comprendere l'importanza della figura del Tecnico Sanitario di Radiologia Medica anche per quanto riguarda la Radioprotezione. Fornire conoscenze di Radiobiologia quali: tipi cellulari; ciclo cellulare; struttura del DNA, geni e mutazioni geniche, cromosomi ed anomalie cromosomiche; effetti della radiazioni ionizzanti sul DNA; Radioresistenza e radiosensibilità; LET; EBR; concetti di dose assorbita, equivalente ed efficace; sindromi da irradiazione acuta; danno stocastico e deterministico; danno alla linea somatica ed a quella germinale. Lo studente dovrà acquisire le conoscenze teoriche sui principi fondamentali della Radioprotezione (giustificazione, ottimizzazione e limitazione delle dosi) e sulle modalità operative con cui queste vengono perseguite. Lo studente dovrà conoscere gli elementi di base della Radioprotezione (RP); le unità di misura; la normativa vigente; le sorgenti radioattive di interesse della RP; la RP in Medicina Nucleare sia in ambito diagnostico che terapeutico; le modalità di RP del paziente, dell’operatore e della popolazione; le norme comportamentali; i principi della sorveglianza della Radioprotezione.

Learning Goals

Applied biomedical sciences and radiation protection to provide the tools and knowledge necessary to understand the etiology and  pathogenesis of diseases and fundamental alterations of structures, functions and control mechanisms at various levels of integration. The student must also know the mechanisms of the immune system and its pathological changes. The student must be provided with the physical knowledge related to ionizing and non-ionizing radiation and their mechanisms of interaction with the human organism in addition to the basic physical principles of the main diagnostic methods (such as RX, CT, MRI, PET, SPECT, MOC, DEXA, ultrasound) and radiotherapy. In this way, the student must be able to understand the importance of the figure of the Technician of Medical Radiology also with regard to Radiation Protection. Provide knowledge of Radiobiology such as: cell types; cell cycle; DNA structure, genes and gene mutations, chromosomes and chromosomal abnormalities; effects of ionizing radiation on DNA; radioresistance and radiosensitivity; LET; EBR; concepts of absorbed dose, equivalent dose and effective dose; acute irradiation syndromes; stochastic and deterministic damage; damage to the somatic and germ line. The student must acquire theoretical knowledge on the fundamental principles of radioprotection (justification, optimization and limitation of doses) and on the operating procedures with which they are pursued. The student must know the basic elements of Radiation Protection (RP); the units of measurement; current legislation; the radioactive sources of interest of the RP; RP in Nuclear Medicine both in the diagnostic and therapeutic field; the RP modalities of the patient, the operator and the population; behavioral rules; the principles of surveillance of radiation protection.

Prerequisiti

conoscenze di Fisica Applicata e Fisiologia Umana

Prerequisites

knowledge of Applied Physics and Human Physiology

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 3811/2 - RADIOBIOLOGIA ------------------------------------------------------------ Definizioni di base e principi generali di Radiobiologia. Interazione delle radiazioni con la materia. radiobiologia. effetti delle radiazioni ionizzanti a livello della cellula e sull'uomo. Radioattività e decadimento radioattivo, principi di radioprotezione. Effetti fisici e biologici dell’irradiazione. Fasi del danno da radiazioni. Danno diretto e indiretto da radiazioni. Effetto stocastico e deterministico. Effetti sulla cellula (danno alla singola base; Single Strand Break; Double Strand Break; cross-link DNA-DNA; cross-link DNA-proteine). Curve di sopravvivenza cellulare. Danno letale e subletale. Risposta dei tessuti all’irradiazione. Effetto ossigeno. Radioresistenza da ipossia tumorale. Radiosensibilizzanti. Le “5 R” della radioterapia. Risposta dei tessuti al frazionamento. Modalità di frazionamento della dose (frazionamenti convenzionali e non convenzionali) ed Effetto biologico. Effetti delle radiazioni su tessuti, organi e tutto il corpo Effetti acuti: sopravvivenza cellulare in relazione agli effetti sui tessuti e sugli organi. Radiosensibilità di tessuti e organi. Sindromi da radiazioni e letalità. Effetti delle radiazioni prenatali. Effetti tardivi: effetti non stocastici in tessuti e organi normali. Effetti stocastici: cancerogenesi delle radiazioni negli animali da esperimento e nelle popolazioni umane (dati epidemiologici), effetti genetici. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3811/3 - BIOFISICA MEDICA ------------------------------------------------------------ Radiazioni non ionizzanti. Campi elettromagnetici a bassa frequenza, radiofrequenza e micro-onde, infrarossi, luce visibile, ultravioletti. Applicazioni diagnostico-terapeutiche e chirurgiche dei Laser. Principi fisici dell'imaging di risonanza magnetica. Radiazioni ionizzanti. Struttura e stabilità nucleare. Sorgenti radioattive, decadimenti alfa e beta, emissione di p, n, raggi X e gamma. Attività. Legge del decadimento radioattivo. Applicazioni in medicina nucleare. Sorgenti artificiali di radiazioni. Tubo radiogeno. Acceleratori lineari. Ciclotroni. Interazione della radiazione ionizzante con la materia. Effetti fotoelettrico e Compton, generazione di coppie. Eccitazione ed ionizzazione. Radiazione di frenamento. Dosimetria. Esposizione, dose assorbita, equivalente di dose, fattore di qualità ed efficacia biologica relativa. Danni da radiazione in funzione del tipo di esposizione. Principi fisici delle tecniche di diagnostica per immagini: radiografia e tomografia computerizzata, scintigrafia, SPECT e PET. Principi fisici della radioterapia. ------------------------------------------------------------ Modulo: 4395/1 - PATOLOGIA GENERALE ------------------------------------------------------------ -- ------------------------------------------------------------ Modulo: 5331/5 - RADIOPROTEZIONE ------------------------------------------------------------ Radioprotezione Principi generali di Radioprotezione di pazienti, lavoratori e popolazione (cenni storici; le raccomandazioni dell’ICRP; direttive EURATOM; mezzi di prevenzione e di protezione; dispositivi di protezione individuale; mezzi di controllo; norme comportamentali). Legislazione nazionale (decreti: 230/95; 241/00; 187/00; 101/2020). Grandezze dosimetriche e grandezze radioproteximetriche. Misura delle radiazioni ionizzanti e relativa strumentazione (camera a ionizzazione, scintillatori, GM, contaminametri, MCA, TLD). La Radioprotezione operativa in Radiodiagnostica e Radioterapia. La Radioprotezione operativa in Medicina Nucleare (diagnostica e terapia). Elementi di Radioprotezione Medica.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 3811/2 - RADIOBIOLOGIA ------------------------------------------------------------ Basic definitions and general principles of Radiobiology. Interaction of radiation with matter. Effects of ionizing radiation at the cellular level and on humans. Radioactivity and radioactive decay, principles of radiation protection. Physical and biological effects of irradiation. Stages of radiation damage. Direct and indirect radiation damage. Stochastic and deterministic effect. Effects on the cell (single base damage; Single-Strand Break; Double-Strand Break; DNA-DNA cross-linking; DNA-protein crosslinking). Cell survival curve. Lethal and sublethal damage. Tissue response to irradiation. Oxygen effect. Radioresistance from tumor hypoxia. Radiosensitizers. The "5 R" of radiotherapy. Tissue response to fractionation. Schemes of dose fractionation (conventional and unconventional fractionations) and biological effects. Acute effects of radiation on tissues, organs, and the whole body: cell survival in relation to the effects on tissues and organs. Radiosensitivity of tissues and organs. Radiation syndromes and lethality. Effects of prenatal radiation. Late Effects: Non-stochastic effects in normal tissues and organs. Stochastic effects: carcinogenesis of radiation in experimental animals and human populations (epidemiological data), genetic effects. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3811/3 - BIOFISICA MEDICA ------------------------------------------------------------ Non-ionizing radiation. Low frequency electromagnetic fields, radio frequency and micro-waves, infrared, visible light, ultraviolet. Diagnostic-therapeutic and surgical applications of lasers. Physical principles of magnetic resonance imaging. Ionizing radiations. Nuclear structure and stability. Radioactive sources, alpha and beta decays, emission of p, n, X and gamma rays. Activities. Law of radioactive decay. Applications in nuclear medicine. Artificial sources of radiation. X-ray tube. Linear accelerators. Cyclotrons. Interaction of ionizing radiation with matter. Photoelectric and Compton effects, generation of pairs. Excitation and ionization. Braking radiation. Dosimetry. Exposure, absorbed dose, dose equivalent, quality factor and relative biological efficacy. Radiation damage depending on the type of exposure. Physical principles of diagnostic imaging techniques: radiography and computed tomography, scintigraphy, SPECT and PET. Physical principles of radiotherapy. ------------------------------------------------------------ Modulo: 4395/1 - PATOLOGIA GENERALE ------------------------------------------------------------ -- ------------------------------------------------------------ Modulo: 5331/5 - RADIOPROTEZIONE ------------------------------------------------------------ Radiation Protection General principles of radiation protection for patients, workers and the population (historical background; ICRP recommendations; EURATOM directives; means of prevention and protection; personal protective equipment; means of control; behavioral rules). National legislation (decrees: 230/95; 241/00; 187/00; 101/2020). Dosimetric quantities and radioproteximetric quantities. Measurement of ionizing radiation and related instrumentation (ionization chamber, scintillators, GM, contamination meters, MCA, TLD). Operational Radiation Protection in Radiodiagnostics and Radiotherapy. Operational Radiation Protection in Nuclear Medicine (diagnostics and therapy). Elements of Medical Radiation Protection.