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P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 LE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE IN MEDICINA.

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1 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 LE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE IN MEDICINA Spettro elettromagnetico Radiazioni termiche: microonde infrarossi Radiazioni ionizzanti: ultravioletti raggi X raggi gamma

2 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.2 Spettro elettromagnetico = c= c E = h ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA- -ROSSO ULTRA- -VIOLETTO RAGGI X GAMMA –2 10 –4 10 –6 10 –8 10 –10 10 –12 10 –14 (m) (m) (Hz) (Hz) Hz (cm)(mm) (  m) (Å) (fermi) (nm) VISIBILE MeVMeV keVkeV GeVGeV (eV) E (nm) colori

3 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.3 Radiazioni termiche intensità I = Q  t  S cal/(s m 2 ) oppure W/m 2 Sono radiazioni termiche: microonde, infrarossi legge di Stefan I  T 4 (W/m 2 ) legge di Wien max  1/T (cm) LEGGI DELL'EMISSIONE TERMICA I( ) 123 mm 4000°K 3000°K 2000°K 0 visibile  Irraggiamento termico

4 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.4 Microonde  non ionizzanti Frequenza: 300 MHz <  < 300 GHz Energia: 10 –6 eV <  E=h  < 10 –3 eV effetti : calore (diatermia) 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 mW/cm 2 (1/10 della massima potenza radiante solare assorbita)

5 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.5 Infrarossi 0.7  m < < 20  m vicino IR lontano IR intensità relativa °K1200°K visibile Sole vicino I.R. MEDICINA (  m) effetto termico  0.7   m  x  10 cm > 1.4  m  x < 1 mm penetrazione fotografia I.R. immagine termica (termografia) emissione termica (Sole)

6 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.6 Radiazioni ionizzanti Sono radiazioni ionizzanti: ultravioletti, raggi X, raggi gamma (solo UVC) Ionizzare un atomo = togliergli uno o più elettroni rendendolo ione. Si distrugge così la struttura chimica del materiale. Per togliere (=allontanare) elettroni bisogna compiere un lavoro, cioè fornire energia. Energia minima di ionizzazione: E = 13.6 eV (potenziale di ionizzazione atomo idrogeno) Di fatto si considerano ionizzanti le radiazioni con E>100 eV. All’aumentare dell’energia, gli elettroni estratti ricevono energia cinetica e possono ionizzare “a catena” altri atomi.

7 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.7 Ultravioletti Si distinguono in: UVA: = nm UVB: = nm UVC: = nm (ionizzanti) Produzione UV naturale: Sole artificiale: lampade UV Assorbimento UV in alta atmosfera: ozono (O 3 ) – inclinazione raggi nubi - inquinamento materiali: vetro opaco acqua trasparente (penetrazione alcuni cm) Effetti chimico-biologici: eccitazione atomi e molecole dissociazione legame C-C (4 eV) benefici... abbronzatura - sintesi vitamina D azione battericida... o malefici eritemi - lesioni oculari tumori alla pelle

8 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.8 Radiazioni ad alta energia raggi X produzione artificiale tubo a raggi X raggi  produzione naturale emissione  da decadimento nuclei instabili (radionuclidi) produzione artificiale acceleratori di particelle

9 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.9 Raggi X: produzione rete trasformatore diodo anodo A filamento F catodo K generatore di alta tensione generatore di corrente vuoto + raggi X TUBO A RAGGI X

10 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.10 Raggi X: assorbimento xx x I(x) I(x+  x) X,  intensità trasmessa (%) I x =  IoIo e spessore x ASSORBIMENTO ESPONENZIALE I = I o e –  x coefficiente di attenuazione o di assorbimento

11 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.11 Immagine radiologica diversa opacità delle strutture biologiche (diverso coefficiente di assorbimento) ossa (d = 1.8 g cm –3 ) grasso (d = 0.9 g cm –3 ) muscoli (d = 1.0 g cm –3 ) polmoni (d = 0.3 g cm –3 ) (keV)  (cm –1 ) E radioscopia radiografia xeroradiografia radiografia digitale (con e senza mezzo di contrasto)

12 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.12 Radiografia schermo fluorescente tubo a raggi X struttura biologica diaframmi pellicola radiografica fascio X trasmesso fascio X incidente osso muscolo aria pellicola radiografica immagine negativa sviluppo della pellicola radiografia digitale

13 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.13 Parametri per la radiografia contrasto radiologico parametri : potenziale elettrico intensità di corrente tempo di esposizione VV 45 kV  130 kV i 3 mA  50 mA tt 1/60"  1/120"

14 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.14 Raggi gamma: impiego diagnostico radiodiagnostica radioisotopi radiofarmaci diffusione nell'organismo decadimento radioattivo rivelazione radiazione immagine conteggio dosimetrico

15 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.15 Raggi gamma: impiego terapeutico cobaltoterapia 60 Co  (1.3 MeV) fasci di elettroni (acceleratori di particelle) fasci gamma adroterapia (acceleratori di particelle) protoni neutroni ioni pesanti (BNCT) Boron Neutron Capture Therapy

16 P.Montagna set-14 Le radiazioni in Medicina Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.16 Spettro elettromagnetico: produzione

17 SPETTRO ELETTROMAGNETICO : produzione ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA- -ROSSO VISIBILE ULTRA- -VIOLETTO RAGGI X GAMMA –2 10 –4 10 –6 10 –8 10 –10 10 –12 10 –14 (m) (m) (Hz) (Hz) X circuiti oscillanti ONDE RADIO MICRO ONDE radiazione termica MICRO ONDE INFRA- -ROSSO -VIOLETTO transizioni atomiche -VIOLETTO -ROSSO INFRA- ULTRA- laser tubo raggi X RAGGI ULTRA- -VIOLETTO X transizioni nucleari e acceleratori GAMMA RAGGI Lauree in Discipline Sanitarie Tecniche P.Montagna dic.02 Corso di Fisica Medica Le radiazioni elettromagnetiche in Medicina pag. 17

18 ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA- -ROSSO VISIBILE ULTRA- -VIOLETTO RAGGI X GAMMA –2 10 –4 10 –6 10 –8 10 –10 10 –12 10 –14 (m) (m) (Hz) (Hz) SPETTRO ELETTROMAGNETICO : impiego diagnostica (RM) diagnostica (RX, CT) diagnostica (PET, SPET) diagnostica (IR e visibile) terapia Lauree in Discipline Sanitarie Tecniche P.Montagna dic.02 Corso di Fisica Medica Le radiazioni elettromagnetiche in Medicina pag. 18

19 ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA- -ROSSO VISIBILE ULTRA- -VIOLETTO RAGGI X GAMMA –2 10 –4 10 –6 10 –8 10 –10 10 –12 10 –14 (m) (m) (Hz) (Hz) SPETTRO ELETTROMAGNETICO : rivelazione induzione elm antenna emulsione fotografica (+ schermi) occhio umano sistemi CCD rivelatori di ionizzazione stato solido, NaI Lauree in Discipline Sanitarie Tecniche P.Montagna dic.02 Corso di Fisica Medica Le radiazioni elettromagnetiche in Medicina pag. 19


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