CLASSE DELLE LAUREE TRIENNALI DELLE PROFESSIONI SANITARIE TECNICHE

CLASSE DELLE LAUREE TRIENNALI DELLE PROFESSIONI SANITARIE TECNICHE LE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE (in medicina) üSPETTRO ELETTROMAGNETICO üRADIAZIONI TERMICHE üRADIAZIONIZZANTI P. Montagna set-21 A. A. 2019 - 2020 Alessandro Lascialfari Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag. 1

Spettro elettromagnetico (fermi) (m) 10– 12 10– 14 RAGGI GAMMA (Hz) 10– 10 RAGGI X n 1022 1020 Ge. V Me. V 109 106 n = c (mm) (Å) (nm) 10– 8 1016 ke. V E 10– 4 10– 2 INFRA-ROSSO MICRO ONDE 1014 1012 VISIBILE 1010 ULTRA-VIOLETTO 1018 103 10– 6 (mm) (cm) colori 1 10 (m) 2 ONDE RADIO 108 n 106 (Hz) 3 108 Hz (e. V) E = hn 400 500 600 700(nm) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 2 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Radiazioni termiche – intensità Irraggiamento termico Q intensità I = Dt DS I( ) visibile cal/(s • m 2) oppure 4000 K W/m 2 LEGGI DELL'EMISSIONE TERMICA legge di Stefan legge di Wien I T 4 (W/m 2) max 1/T (cm) 3000 K 2000 K 0 1 2 Sono radiazioni termiche: microonde, infrarossi 3 mm P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 3 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Microonde Frequenza: 300 MHz < n < 300 GHz Energia: 10– 6 e. V < E=hn < 10– 3 e. V non ionizzanti effetti: calore Riscaldamento di regioni limitate e profonde in corpi ricchi di acqua. Uso in terapia: artriti, borsiti, strappi muscolari. . (Esposizione limite per l’uomo: I = 10 m. W/cm 2, cioè 1/10 della massima potenza radiante solare assorbita) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 4 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Infrarossi intensità relativa 0. 7 mm < < 20 mm MEDICINA vicino IR visibile vicino I. R. 10 5 3000 K 1200 K Sole (mm) 0 0. 5 1. 0 lontano IR emissione termica (Sole) 1. 5 2. 0 effetto termico fotografia I. R. penetrazione » 0. 7 mm Dx » 10 cm > 1. 4 mm Dx < 1 mm immagine termica (termografia) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 5 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Radiazionizzanti Ionizzare un atomo = Farlo diventare uno ione, liberando uno o più elettroni ->bisogna compiere lavoro, cioè fornire energia: Energia minima di ionizzazione: E = 13. 6 e. V (potenziale di ionizzazione dell’atomo di idrogeno) Di fatto si considerano ionizzanti le radiazioni con E>100 e. V. Se gli elettroni liberati hanno ricevuto sufficiente energia cinetica, a loro volta possono ionizzare altri atomi. Sono radiazionizzanti: raggi UV, raggi X, raggi gamma (solo UVC) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 6 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Ultravioletti Produzione UV naturale: Sole artificiale: lampade UV Si distinguono in: UVA: = 400 -315 nm UVB: = 315 -280 nm UVC: = 280 -100 nm (ionizzanti) Effetti chimico-biologici: eccitazione di atomi e molecole dissociazione legame C-C (4 e. V) benefici. . . sintesi vitamina D azione battericida . . . o malefici eritemi - lesioni oculari tumori della pelle (melanomi) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 7 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Radiazioni ad alta energia raggi X produzione artificiale tubo a raggi X raggi g produzione naturale emissione g da decadimento di nuclei atomici instabili (“radionuclidi”) produzione artificiale acceleratori di particelle P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 8 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Assorbimento dei raggi X intensità trasmessa (%) I 100 Io e 75 ASSORBIMENTO ESPONENZIALE I = Io e 50 coefficiente di attenuazione 25 0 –m x x = 1/m spessore x P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 9 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

impiego terapeutico delle radiazionizzanti: radioterapia Raggi X di alta energia fasci di elettroni( acceleratori di particelle) adroterapia ( acceleratori di particelle): protoni ioni pesanti (tipicamente Carbonio) neutroni (Boron Neutron Capture Therapy) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 10 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

SPETTRO ELETTROMAGNETICO : impiego (m)– 14 10 RAGGI GAMMA n (Hz) 1022 10– 10 RAGGI X 1020 10– 8 10– 6 ULTRA-VIOLETTO 1018 INFRA-ROSSO 1016 1014 VISIBILE diagnostica (RX , CT) 10– 4 1012 terapia 10– 2 MICRO ONDE 1010 102 1 (m) ONDE RADIO 108 n 106 (Hz) diagnostica (RM) diagnostica (PET, SPET) diagnostica (IR e visibile) terapia Lauree in Discipline Sanitarie Tecniche Corso di Fisica Medica P. Montagna F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni e. m. in medicinadic. 02 Le radiazioni elettromagnetiche in Medicina pag. 11

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Raggi X: produzione TUBO A RAGGI X generatore di corrente catodo K raggi X + F filamento vuoto anodo A trasformatore diodo generatore di alta tensione rete P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 13 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Immagine radiologica diversa opacità delle strutture biologiche (diverso coefficiente di assorbimento) m radioscopia radiografia xeroradiografia digitale (con e senza mezzo di contrasto) (cm– 1) 5 2 1 0. 5 0. 2 0. 1 0. 05 0. 02 ossa (d = 1. 8 g cm– 3 ) muscoli (d = 1. 0 g cm– 3 ) grasso (d = 0. 9 g cm– 3 ) polmoni (d = 0. 3 g cm– 3 ) 50 100 E (ke. V) P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 14 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Radiografia tubo a raggi X struttura biologica fascio X incidente muscolo aria osso fascio X trasmesso diaframmi schermo fluorescente pellicola radiografica immagine negativa sviluppo della pellicola radiografia digitale pellicola radiografica P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 15 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Parametri per la radiografia contrasto radiologico parametri : DV i Dt potenziale elettrico intensità di corrente tempo di esposizione 45 k. V ¸ 130 k. V 3 m. A ¸ 50 m. A 1/60" ¸ 1/120" P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 16 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie

Raggi gamma: impiego diagnostico radiodiagnostica radioisotopi immagine radiofarmaci diffusione nell'organismo decadimento radioattivo rivelazione radiazione conteggio dosimetrico P. Montagna Le radiazioni in Medicina e. m. in medicina pag. 17 F. Ballarini – Fisica Applicata – Radiazioni set-21 Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie