MEDICAL PHYSICS

Obiettivi formativi

Conoscere i concetti di base della Fisica Medica e della dosimetria con particolare riferimento ai metodi e agli strumenti utilizzati.

Conoscenza e capacità di comprensione

Comprensione critica degli sviluppi più avanzati della Fisica Moderna sia negli aspetti teorici che di laboratorio e delle loro interconnessioni, anche in campi interdisciplinari.

Capacità di comprensione della relazione tra l'interazione di una radiazione ionizzante con la materia e i suoi effetti fisici e biologici indotti

Conoscenza dei principali elementi di base della dosimetria

Conoscenza e comprensione del ruolo di un rivelatore nella misura della dose

Capacità di misurare e analizzare una radiazione ionizzante e di determinarne le sue caratteristiche principali in relazione alle applicazioni in Fisica Medica

Capacità di comprendere le interazioni tra discipline diverse come fisica nucleare, biologia, fisica dei rivelatori.

Capacità di applicare conoscenza

Capacità di applicare le conoscenze acquisite per la descrizione dei fenomeni fisici utilizzando con rigore il metodo scientifico.

Capacità di progettare semplici esperimenti ed effettuare l'analisi dei dati sperimentali ottenuti in tutte le aree di interesse della Fisica Medica, incluse quelle con implicazioni biologiche

Capacità di comprendere qualitativamente gli effetti di una radiazione ionizzante di caratteristica diversa

Autonomia di giudizio

Capacità di collegare i concetti di base del rilascio di energia nella materia con i concetti fondamentali della dosimetria clinica.

Capacità di ragionamento critico.

Capacità di individuare i metodi più appropriati per analizzare criticamente, interpretare ed elaborare i dati sperimentali.

Capacità di valutare l'accuratezza delle misure, la linearità delle risposte strumentali, la sensibilità e selettività delle tecniche utilizzate.

Abilità comunicative

Capacità di comunicare in lingua italiana e in lingua inglese nei settori avanzati della Fisica.

Capacità di presentare una propria attività di ricerca o di rassegna a un pubblico di specialisti o di profani.

Capacità di lavorare in un gruppo interdisciplinare, adeguando le modalità di espressione a interlocutori di diversa cultura.

Capacità di apprendimento

Capacità di acquisire adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze.

Capacità di accedere alla letteratura specializzata sia nel campo prescelto che in campi scientificamente vicini.

Capacità di utilizzare banche dati e risorse bibliografiche e scientifiche per estrarne informazioni e spunti atti a meglio inquadrare e sviluppare il proprio lavoro di studio e di ricerca.

Lezioni frontali e teorico-pratiche, seminari di approfondimento per tutti i 6 CFU.

Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti multimediali.

Parte generale: le radiazioni ionizzanti, il fondo naturale di radiazione; le radiazioni ionizzanti di uso medico e industriale (2 ore)

Le grandezze caratteristiche del campo di radiazione: la fluenza di particelle, il flusso di particelle, L’energia radiante, la fluenza di energia, la radianza di particelle e la radianza di energia (4 ore.)

Coefficienti di interazione per i fotoni: coefficiente di attenuazione, coefficiente di trasferimento di energia, Coefficiente di assorbimento di energia, I coefficienti di interazione e le sezioni d’urto, Diffusione coerente (Rayleigh), Diffusione Compton, Effetto fotoelettrico, Produzione di coppie, Il numero atomico efficace di un mezzo (6 ore).

Coefficienti di interazione per le particelle cariche: il potere frenante (elettroni e particelle cariche pesanti), LET, “range” delle particelle cariche e lunghezza di radiazione (4 ore).

Coefficienti di interazione per i neutroni: generalità sulle sorgenti di neutroni e sulle interazioni, sezioni d’urto, I coefficienti di trasferimento e di assorbimento di energia (4 ore)

Le grandezze dosimetriche e loro relazioni: dose assorbita, kerma, esposizione, equilibrio delle particelle cariche, relazione fra dose assorbita e kerma, relazione fra kerma, dose assorbita ed esposizione (6 ore).

Le grandezze di interesse nella radioprotezione: dose equivalente ed efficace, riferimenti con il decreto di legge 101/2020 (4 ore)

Strumenti di misura per la dosimetria: camera a ionizzazione, TLD e OSLD, gafchromic e gel dosimetrici. coefficienti di taratura (8 ore)

Applicazioni e casi studio (4 ore)

Materiale fornito dal docente

F.H. Attix - Introduction to radiological physics and radiation dosimetry, Wiley-VCH Verlag edition

H. Johns and J. R. Cunninghan - The physics of radiology - Charles Thomas publisher

• Le grandezze caratteristiche del campo di radiazione
• Coefficienti di interazione per i fotoni
• Coefficienti di interazione per le particelle cariche
• Coefficienti di interazione per i neutroni
• Le grandezze dosimetriche e loro relazioni
• Le grandezze di interesse nella radioprotezione
• Principio di funzionamento di una camera a ionizzazione
• Strumenti per la dosimetria 2D e 3D