CLASSE DELLE LAUREE TRIENNALI DELLE PROFESSIONI SANITARIE DELLA RIABILITAZIONE LE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE (in medicina) SPETTRO ELETTROMAGNETICO RADIAZIONI TERMICHE RADIAZIONI IONIZZANTI P.Montagna
11-14
A. A. 2014 -­‐ 2015 FLe
abrizio Boffelli radiazioni
in Medicina
Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie
pag.1
Spettro elettromagnetico
(fermi)
λ
(m)
10–12
10–14
RAGGI
GAMMA
GeV
109
10–10
RAGGI
X
ν
(Hz)
(Å) (nm)
1022
1020
MeV
106
λν = c
P.Montagna
11-14
10–8
10–6
ULTRA-VIOLETTO
1018
1016
keV
103
(µm)
E
(mm) (cm)
10–4
10–2
INFRA-ROSSO
102
1
MICRO
ONDE
1010
1014
1012
VISIBILE
colori
λ
(m)
ONDE
RADIO
108
106
ν
(Hz)
3 108 Hz
(eV)
E = hν
400
500
600
λ
700(nm)
Le radiazioni
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F. Ballarini – Fisica
Applicata
–
Radiazioni
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Radiazioni termiche – intensità
Irraggiamento termico
intensità I = Q
Δt ΔS
I(λ)
visibile
cal/(s•m2)
oppure
4000 K
W/m2
3000 K
LEGGI
DELL'EMISSIONE TERMICA
legge di Stefan
legge di Wien
I ∝ T4 (W/m2)
λmax ∝ 1/T (cm)
2000 K
0
1
2
Sono radiazioni termiche: microonde, infrarossi
P.Montagna
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3 µm
λ
Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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Microonde
Frequenza: 300 MHz < ν < 300 GHz
Energia: 10–6eV < E=hν < 10–3eV 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 mW/cm2,
cioè 1/10 della massima potenza radiante solare assorbita)
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Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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Infrarossi
intensità
relativa
0.7 µm < λ < 20 µm
MEDICINA
vicino IR
visibile vicino I.R.
10
3000 K
5
0
1200 K
Sole
λ
(µm)
0.5
1.0
1.5
effetto termico
fotografia I.R.
P.Montagna
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lontano IR
emissione
termica
(Sole)
2.0
penetrazione
λ ≈ 0.7 µm
Δx ≈ 10 cm
λ > 1.4 µm
Δx < 1 mm
immagine termica (termografia)
Le radiazioni
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F. Ballarini – Fisica
Applicata
–
Radiazioni
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Radiazioni ionizzanti
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 eV
(potenziale di ionizzazione dell’atomo di idrogeno)
Di fatto si considerano ionizzanti le radiazioni con
E>100 eV.
Se gli elettroni liberati hanno ricevuto sufficiente energia
cinetica, a loro volta possono ionizzare altri atomi.
Sono radiazioni ionizzanti: raggi UV, raggi X, raggi gamma
(solo UVC)
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Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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Ultravioletti
Produzione UV
naturale: Sole
artificiale: lampade UV
Si distinguono in:
UVA: λ = 400-315 nm
UVB: λ = 315-280 nm
UVC: λ = 280-100 nm (ionizzanti)
Effetti chimico-biologici:
eccitazione di atomi e molecole
dissociazione legame C-C (4 eV)
benefici...
sintesi vitamina D
azione battericida
... o malefici
eritemi - lesioni oculari
tumori della pelle (melanomi)
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Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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Radiazioni ad alta energia
raggi X
produzione artificiale
tubo a raggi X
raggi γ
produzione naturale
emissione γ da decadimento di nuclei atomici
instabili (“radionuclidi”)
produzione artificiale
acceleratori di particelle
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Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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Assorbimento dei raggi X
intensità
trasmessa
(%) I
100
Io
e
75
ASSORBIMENTO
ESPONENZIALE
I = Io e
50
coefficiente
di attenuazione
25
0
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–µ x
x = 1/µ
spessore
x
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Applicata
–
Radiazioni
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impiego terapeutico delle
radiazioni ionizzanti: 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)
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Applicata
–
Radiazioni
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SPETTRO ELETTROMAGNETICO : impiego
λ
(m)–14
10
RAGGI
GAMMA
ν
(Hz)
1022
10–12
10–10
RAGGI
X
1020
1018
10–8
10–6
ULTRA-VIOLETTO
INFRA-ROSSO
1016
1014
VISIBILE
diagnostica (RX , CT)
10–4
1012
terapia
10–2
MICRO
ONDE
1010
102
1
λ
(m)
ONDE
RADIO
108
ν
106
(Hz)
diagnostica (RM)
diagnostica (PET, SPET)
diagnostica (IR e visibile)
terapia
Lauree in Discipline Sanitarie Tecniche
Corso di Fisica Medica
P.Montagna
dic.02
F. Ballarini – Fisica Applicata
–
Radiazioni
e.m.
in
medicina
Le radiazioni elettromagnetiche in Medicina
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Backup slides
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Le radiazioni
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Applicata
–
Radiazioni
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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
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Applicata
–
Radiazioni
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Immagine radiologica
diversa opacità delle strutture biologiche
(diverso coefficiente di assorbimento)
µ
radioscopia
(cm–1)
radiografia
xeroradiografia
radiografia digitale
(con e senza mezzo di contrasto)
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
P.Montagna
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100
E
(keV)
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–
Radiazioni
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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
P.Montagna
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pellicola radiografica
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–
Radiazioni
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Parametri per la radiografia
contrasto radiologico
parametri :
ΔV
i
Δt
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potenziale elettrico
intensità di corrente
tempo di esposizione
45 kV ÷ 130 kV
3 mA ÷ 50 mA
1/60" ÷ 1/120"
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Radiazioni
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Raggi gamma: impiego diagnostico
radiodiagnostica
radioisotopi
immagine
P.Montagna
11-14
radiofarmaci
diffusione nell'organismo
decadimento radioattivo
rivelazione radiazione
conteggio
dosimetrico
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F. Ballarini – Fisica
Applicata
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Radiazioni
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