67129 - FISICA SANITARIA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base su alcune tematiche di particolare interesse ed importanza nell'ambito della Fisica Sanitaria. In particolare, lo studente è in grado di: - comprendere i meccanismi di interazione radiazioni ionizzanti-materia ed i conseguenti effetti biologici negli organismi viventi; - capire le problematiche connesse alla radioprotezione di lavoratori e popolazione nelle attività che comportano l'impiego di radiazioni ionizzanti; - riconoscere i principali tipi di rivelatori di radiazioni; - utilizzare in laboratorio una catena di acquisizione per spettrometria alfa e gamma.

Programma/Contenuti

Radiazioni ionizzanti: interazioni delle radiazioni elettromagnetiche ionizzanti con la materia: effetto fotoelettrico, scattering coerente, scattering Compton, produzione di coppie, reazioni fotonucleari. Interazioni delle particelle cariche leggere e pesanti con la materia. Formula di Bethe-Bloch. Picco di Bragg e range delle particelle cariche. Interazioni dei neutroni con la materia. LET (Linear Energy Transfer).

Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti: Azione diretta e indiretta delle radiazioni ionizzanti. I radicali liberi. Effetti delle radiazioni a livello cellulare: danni sul DNA e curve di sopravvivenza per virus, batteri e cellule di mammifero. Radiosensibilità della cellula in relazione alla fase del ciclo cellulare. Efficacia biologica relativa dei vari tipi di radiazioni ionizzanti. Effetti delle radiazioni ionizzanti sull'uomo: danni deterministici e danni stocastici. Studi epidemiologici.

Dosimetria delle radiazioni ionizzanti: principali grandezze dosimetriche: esposizione, dose assorbita, dose equivalente e dose efficace. Fattori peso per i diversi tipi di radiazioni ionizzanti e per i diversi tessuti del corpo umano.

Elementi di radioprotezione:  principi della radioprotezione. Concetto di indice di rischio. Classificazione delle aree di lavoro e dei lavoratori professionalmente esposti, limiti di dose.

I rivelatori di radiazioni:  i rivelatori a gas, a scintillazione e a stato solido. Dosimetri a termoluminescenza. Elettronica per l'acquisizione e l'elaborazione dei segnali.

Introduzione alla prova di spettrometria alfa: Calibrazione di un analizzatore multicanale. Degradazione energetica delle particelle alfa prodotta da spessori noti di materiale assorbitore. Esperienza di laboratorio con rivelatore di Si a barriera superficiale per spettrometria alfa.

Introduzione alla prova di spettrometria gamma: Sorgenti di raggi gamma. Analisi di spettri gamma. Esperienza di laboratorio con rivelatore di tipo CdTe.

Introduzione all'esperienza di laboratorio di imaging con raggi X: richiami teorici sui tubi a raggi X e sui rivelatori per radiografia digitale. Parametri caratteristici di un rivelatore per imaging con raggi X. La tomografia computerizzata con raggi X e il suo utilizzo in campo medico, industriale e dei Beni Culturali. Prova di laboratorio con sistema di acquisizione per radiografia digitale e tomografia con raggi X.

Testi/Bibliografia

  • J.E. Coggle: “Biological effects of radiation”, Taylor & Francis Ltd, London.
  • H.E. Johns and J.R. Cunningham: “The Physics of Radiology”, Charles C. Thomas Publisher.
  • G.F. Knoll: "Radiation detection and measurement", John Wiley & Sons, Inc.
  • R.F. Laitano: "Fondamenti di dosimetria delle radiazioni ionizzanti", ENEA.
  • F. Casali: "Appunti di Fisica dei neutroni con elementi di Fisica dei Reattori".
Il docente metterà a disposizione copia dei file PowerPoint utilizzati per le lezioni in aula.

Metodi didattici

Lezioni in aula. Esercitazioni in laboratorio durante le quali gli studenti verranno divisi in piccoli gruppi. Le attivià pratiche hanno anche lo scopo di fare acquisire allo studente capacità di elaborazione e sintesi, oltre che abilità di lavoro di gruppo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale mira a valutare il raggiungimento dei principali obiettivi didattici del corso:

  • comprensione dei meccanismi di interazione radiazioni ionizzanti-materia e dei conseguenti effetti biologici negli organismi viventi;
  • comprensione delle problematiche connesse alla radioprotezione di lavoratori e popolazione nelle attività che comportano l'impiego di radiazioni ionizzanti;
  • conoscenza dei principali tipi di rivelatori di radiazioni;
  • utilizzo in laboratorio di una catena di acquisizione per spettrometria alfa e gamma e di un sistema di imaging con raggi X.

Dopo ciascuna prova di laboratorio è richiesta la stesura di una relazione scritta che può essere sia individuale che di gruppo. 

La prova finale consiste in un colloquio orale sugli argomenti trattati a lezione e sulle prove di laboratorio.

 

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore e PC.

Laboratorio didattico dedicato per spettrometria alfa e gamma.

Laboratorio di imaging con raggi X.

Il materiale didattico è disponibile sul sito: https://campus.unibo.it/


Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maria Pia Morigi