Curriculum BIOSANITARIO
1°
an
no
CFU
1° semestre
CFU
2° semestre
Biologia, Anatom. e fisiologia
umana
R. Nano
6
Elementi di radioprotezione
E. Giroletti
6
Tecniche diagnostiche I
D. Scannicchio- A.De Bari
6
Strumentazione fisica biosanitaria
M. Corti
6
Tecniche diagnostiche II
A. Lascialfari
6
Radiobiologia
A. Ottolenghi
6
Fisica delle radiazioni ionizzanti
S. Altieri
6
Metodi computazionali della Fisica
F. Piccinini
6
Scelta
6
Scelta
6
totale
30
totale
30
TOTALE
60
2°
anno
CFU
1° semestre
Scelta libera
CFU
2° semestre
6
Scelta libera
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
Tesi o tirocinio
6
totale
TOTALE
Scelta
Macchine acceleratrici
Tecniche digitali di acquisizione dei dati
Simulazioni in campo biosanitario
*se già seguito Fis.Rad.Ion. nella trienn.
Sostituire con 1 dei corsi in verde
30
30
60
Scelta
Metodi statistici della fisica
Radioattività I
Radioattività II
Procedimenti informatici di simulazione
Rivelatori di particelle
Acustica con applicazioni
TECNICHE DIAGNOSTICHE II (prof. Alessandro Lascialfari)
• Obiettivi: Formare gli studenti nel settore delle tecniche
diagnostiche che utlizzano la risonanza magnetica nucleare.
• Argomenti: Risonanza magnetica nucleare e per Immagini.
Tecniche di trasformata di Radon e Back Projection. Agenti di
contrasto. Teoria del rilassamento nucleare.
STRUMENTAZIONE FISICA BIOSANITARIA
(Laboratorio)
•Obiettivi: fornire le modalità operative ed i principi di funzionamento
della strumentazione più largamente diffusa nel settore diagnostico e
biomedicale.
•Argomenti: Tecniche di tomografia a risonanza magnetica,
ultrasonografiche (ecografia, ecocardiografia, ecodoppler,
ecotomografia). Apparati per la misura della viscosità ematica
generale e capillare, studio dei segnali magnetici del cervello
mediante magneto-encefalografia SQUID.
Stop
Star
t
Strumentazione PC controlled in
ambiente LABVIEW (NI)
300
Flusso ( U.A.)
250
200
150
100
soggetto policit.
soggetto sano
soggetto tumore
50
0
0
10000
20000
30000
40000
50000
Differenza di pressione ( U.A.)
In Coll: Clinica Medica II Policlinico S. Matteo (Pv)
Prof. A. Cortinovis, dott. A. Crippa
Magnetic Resonance Imaging
Typical system for clinical use
H = 1.5 Tesla
(SC magnet, RF coils, gradient coils,...)
Open systems at low field
H=0.2 Tesla
Articulations – low field MRI
Paramagnetic Contrast Agents (CA) in MRI
(Gd-based systems)
The presence of Gd3+ lowers the 1H relaxation times T1 and T2
1
Before
CA Use
H MRI
After
CA Use
A. Lascialfari, M. Corti, Basic Concepts of Magnetic Resonance Imaging in NMR-MRI, µSR and Mössbauer
Spectroscopies in Molecular Magnets, P. Carretta & A. Lascialfari Eds., Springer-Verlag (2007).
The
Use of Magnetic Nanoparticles to Tag Boron Compounds
in Boron Neutron Capture Therapy
M. Bonora1, M. Corti1, F. Borsa1, S. Bortolussi2, D. Santoro2,
M.A. Gadan2, S. Altieri2, C. Zonta3, A.M. Clerici3, L. Cansolino3,
C. Ferrari3, A. Marchetti4, G. Zanoni4, G. Vidari4.
H
S
N
3+
N
N
H
H
Bando Fondazione Cariplo 2008 (P.I. F. Borsa)
O
OCH 3
O
10
B
OH
HO
1)Physics Department “A. Volta”, University of Pavia, Via Bassi 6, 27100 Pavia, Italy.
2)Theoretical and Nuclear Physics Department, University of Pavia, INFN, Section of Pavia, Via Bassi 6,
27100 Pavia, Italy.
3)Laboratory of Experimental Surgery, University of Pavia, Piazza Botta 10, 27100 Pavia, Italy.
4)Organic Chemistry Department, University of Pavia, Via Taramelli 10, 27100 Pavia, Italy.
Magnetic Nanoparticles in Theranostics:
an ideal application in biomedicine
Diagnostics: Contrast Agents for MRI imaging
Therapy:
Magnetothermia, Drug delivery, Biosensors,
BNCT (boron neutron capture terapy)
Antibody
Biocompatible
shell
Fluorescent
molecule
330 nm Si ultrasound nanoparticles
covered by 8 nm Fe2O3 nanoparticles
Drug
Uspio
Magnetic nucleus
Bistecca di Manzo
Spio
By ARTOSCAN
(MRI Imager a 0.2 Tesla)
STUDENTI RECENTEMENTE COINVOLTI
NELL’ATTIVITA’DI FISICA BIOMEDICA
GRUPPO NMR DIP. FISICA “A. VOLTA”
Fulvia Palesi, Dottorato in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”,
Università degli studi di Pavia, svolto anche presso l’Istituto di Ricerca I.R.C.C.S
“C. Mondino” : Imaging del Tensore di Diffusione (DTI) in Risonanza Magnetica.
Angela Vultaggio, laureata in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”,
Università degli studi di Pavia in collaborazione con l’Istituto di Ricerca
I.R.C.C.S “C. Mondino”
Matteo Mangiarotti, laureando in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”,
Università degli studi di Pavia, in collaborazione con Istituto di Ricerche
Farmacologiche “Mario Negri”
Utilizzo di Software per MRI
(in coll. con IRCCS Mondino: Prof. Stefano Bastianello)
Dott.ssa Palesi Fulvia
* Analisi
di post-processing mediante l’utilizzo di programmi esistenti e validati per
l'analisi delle immagini RM pesate in diffusione, permette la creazione di mappe di
Fractional Anisotropy (FA) e Mean Diffusivity (MD) attraverso semplici operazioni
statistiche (media e varianza del tensore di diffusione in ogni voxel dell’immagine).
Esempi di mappe di DTI
Mappa T1 pesata
Mappa di FA
Mappa di MD
functional-MRI (in coll. con IRCCS Mondino)
Dott.ssa Angela Vultaggio
La Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI) è una tecnica avanzata che consente di individuare le zone della
corteccia cerebrale che si attivano in seguito ad un preciso stimolo o esercizio
Durante l'esercizio le zone attivate richiedono un maggior apporto di ossigeno per compensare l'energia
richiesta dai neuroni coinvolti → deossigenazione
L'emoglobina è diamagnetica quando ossigenata (ossiemoglobina, Hb) e paramagnetica quando
deossigenata (deossiemoglobina, dHB)
La deossigenazione funziona come contrasto endogeno → ipointensità nell'immagine
In realtà in seguito alla deossigenazione si ha un aumento netto del flusso sanguigno → sangue ossigenato
Le zone attivate sull'immagine fMRI risultano iperintense.
Esempio di Stimolo motorio
(movimento della mano dx)
Esempio di Stimolo visivo
(proiezione di una scacchiera)
Matteo Mangiarotti
In collaborazione con Istituto di Ricerche Farmacologiche
“Mario Negri” (Dott: E doardo M icotti)
Si stanno svolgendo studi per valutare l’efficacia di alcuni composti fluorurati per un
eventuale utilizzo in esperimenti di 19F−MRI.
E’ interessante ottenere dei composti fluorurati in grado di interagire con molecole
specifiche di una particolare patologia per poter ottenere un segnale solo dai siti di
interesse. Sovrapponendo l’immagine dei 19F ad una anatomica (1H −MRI) si `e in
grado di localizzare con notevole precisione le zone colpite.
Un esempio viene riportato in figura dove vengono mostrati gli effetti della
somministrazione in un coniglio di nanoparticelle PFC (perfluorocarbon) trattate per
evidenziare il fenomeno dell’angiogenesi in un modello di malfunzionamento della
valvola aortica.
Fig ura 1: Immagine di una valvola aortica - immagine dei protoni (sinistra) e del
fluoro (centro). Nella terza immagine l’immagine del fluoro è stata colorata e
sovrapposta a quella dei protoni
Trattografia (in coll. con IRCCS Mondino)
Dott.ssa Palesi Fulvia
Ricostruzione trattografica delle fibre e visualizzazione in 2D e 3D.
2D: si esegue in principio una ricostruzione statistica delle fibre assonali presenti nella sostanza
bianca del cervello; si procede con la visualizzazione nei tre piani (assiale, coronale e sagittale)
delle fibre ricostruite e passanti esclusivamente per una determinata ROI (Region Of Interest).
3D: effettuata con il programma dtk che, inizialmente ricostruisce il tensore di diffusione, i suoi
autovalori e autovettori e la mappa di FA (anche a colori), in secondo luogo ricostruisce con metodi
statistici le fibre in 3D grazie all’introduzione di opportune ROI.
Esempi di ricostruzione trattografica tridimensionale di alcune particolari fibre assonali
dell’encefalo (a sinistra: corpo calloso, a destra: tronco encefalico).
http://arturo.unipv.it
