ECTS - University of Pisa
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PHYSICS AND COMPUTER SCIENCE APPLIED TO RADIOLOGY
NICOLA BELCARI
Academic year2021/22
CourseIMAGING AND RADIOTHERAPY TECHNIQUES
Code003BA
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISICA APPLICATA ALLA STRUMENTAZIONE RADIOLOGICAFIS/07LEZIONI24
NICOLA BELCARI unimap
INFORMATICA RIS/PACSINF/01LEZIONI24
MARCO PATERNI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Le basi fisiche dei sistemi di imaging radiologico e di medicina nucleare, Informatica,  Sistemi informativi
Knowledge

The physical bases of radiological imaging and nuclear medicine systems, Computer science, Information systems
Modalità di verifica delle conoscenze

Esame orale
Assessment criteria of knowledge

Oral Exam
Capacità

Al termine del corso lo studente avrà una conoscenza dei principi fisici, dei materiali e del funzionamento deisistemi di imaging radiologico e di medicina nucleare oltre alla conoscenza dell'informatica di base e dei sistemi RIS e PACS, con capacità di estrazione ed elaborazione dei dati
Skills

At the end of the course the student will have a knowledge of the physical principles, materials and functioning of the radiological imaging and nuclear medicine systems as well as the knowledge of basic computer science and of the RIS and PACS systems, with data extraction and processing capacity .
Modalità di verifica delle capacità

Descrizione dei sistemi di imaging; esercizi di estrazione ed elaborazione dei dati, soluzione di problemi su progettazione reti.
Assessment criteria of skills

Description of imaging systems; data extraction and processing exercises, problem solving on network design.
Comportamenti

Attenzione alla sicurezza del paziente
Behaviors

Attention to patient safety
Modalità di verifica dei comportamenti

Domande specifiche all'esame orale
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Fisica della radiazione, fisica di base, Matematica scolastiche
Prerequisites

Radiation physics, basic physics, basic mathematics
Indicazioni metodologiche

Frequenza a lezione, appunti, approfondimento personale
Programma (contenuti dell'insegnamento)

FISICA:

  1. Introduzione all'imaging biomedico. 
  2. Concetti base della qualità dell'immagine: contrasto e risoluzione spaziale. Il tubo radiogeno: Principi fisici di funzionamento e le sue componenti. 
  3. Fattori che influenzano la produzione di raggi X. I concetti di quantità, qualità e esposizione di un fascio di raggi X. Dimensione efficace della macchia focale e sua variazione del piano dell'immagine. Effetto anodico (Heel). Il filtraggio. Peculiarità del tubo mammografico: il filtraggio con anodo in Molibdeno e Rodio.
  4.  I principi geometrici della radiologia proiettiva. Gli schermi di rinforzo, materiali e peculiarità costruttive. Il film radiografico ed il concetto di densità ottica, curva di H&D 
  5. Il compromesso tra dose e contrasto in radiologia. Il ruolo della radiazione diffusa in radiologia proiettiva e la relativa riduzione di contrasto. Le griglie antidiffusione: i principi fisici e caratteristiche, il rapporto di griglia e il fattore di Bucky. La radiologia digitale. Caratteristiche fisiche dei sistemi CR e relative tecnologie construttive (fosfori fotostimolabili e sistemi di lettura laser). Le CCD. 
  6.  Sistemi TFT-flat panel a conversione indiretta. Sistemi radiologici digitali a conversione diretta. I principi fisici degli intensificatori di immagine, Le componenti degli intensificatori di immagine, La fluoroscopia.
  7. La tomografia assiale computerizzata: principi fisici e tecnologia. Il sinogramma e cenni sulla retroproiezione filtrata. Strumentazione di imaging in medicina nucleare: Rivelatori a scintillazione, il fotomoltiplicatore 
  8.  La gamma camera e i collimatori a fori paralleli e a pinhole. Principi di funzionamento della SPECT. 

 

INFORMATICA RIS/PACS

Richiami di informatica di base, architettura di un calcolatore, hardware e software.

 Le reti di telecomunicazione, protocolli, funzionamento, il web.

 Il foglio di calcolo elettronico, le principali istruzioni, i filtri.

Sistemi di Archiviazione. Database e DBMS. Il modello relazionale e i tipi di relazione. Linguaggio SQL.

Sicurezza e Protezione dei dati. Protezione degli Accessi, Sicurezza in rete, Firewall, Crittografia. Firma digitale. Certificati digitali. Protocolli web sicuri.

Sistemi informativi ospedalieri, sistemi informativi dipartimentali. HIS, caratteristiche e funzioni. RIS, caratteristiche e funzioni.  PACS, caratteristiche e funzioni. Amministrazione di un PACS.  Integrazione HIS/RIS/PACS. Nuove frontiere: PACS cloud.

DICOM. Caratteristiche generali e struttura  dello standard. IOD, IOM, Service Class, SOP Class. Ruoli SCP e SCU. Struttura dei file DICOM. Report strutturato. Compatibilità DICOM.

HL7.  Caratteristiche generali dello standard. Messaggi HL7.  Evoluzione dello standard. HL7 v3. HL7 e XML.

RIM, CDA IHE. Caratteristiche dell'iniziativa IHE. Missione IHE. Profili di integrazione. Technical framework. Domini. Connectathon. IHE integration statement.

Il RIS e il PACS di Area Vasta

Sistemi per il monitoraggio della dose radiante (Syncrodose, Dosewatch, Certegra)
Syllabus

PHYSICS:

Introduction to biomedical imaging.
Basic concepts of image quality: contrast and spatial resolution. The X-ray tube: Physical principles of operation and its components.
Factors that influence the production of X-rays. The concepts of quantity, quality and exposure of an X-ray beam. Effective size of the focal spot and its variation in the plane of the image. Anodic effect (Heel). Filtering. Peculiarities of the mammography tube: filtering with anode in Molybdenum and Rhodium.
 The geometric principles of projective radiology. The reinforcement screens, materials and construction features. The radiographic film and the concept of optical density, H&D curve
The compromise between dose and contrast in radiology. The role of diffuse radiation in projective radiology and the relative contrast reduction. The anti-diffusion grids: the physical principles and characteristics, the grid ratio and the Bucky factor. Digital radiology. Physical characteristics of CR systems and related construction technologies (photostimulable phosphors and laser reading systems). The CCDs.
 Indirect conversion TFT-flat panel systems. Direct conversion digital radiological systems. The physical principles of image intensifiers, The components of image intensifiers, Fluoroscopy.
Computerized axial tomography: physical principles and technology. The synogram and notes on the filtered rear projection. Nuclear medicine imaging equipment: Scintillation detectors, the photomultiplier
 The camera range and the collimators with parallel and pinhole holes. Principles of operation of the SPECT.
 

COMPUTER RIS / PACS

Basic knowledge of computer science, architecture of a computer, hardware and software.

 Telecommunication networks, protocols, operation, the web.

 The electronic spreadsheet, the main instructions, the filters.

Storage systems. Database and DBMS. The relational model and types of relationship. SQL language.

Security and Data Protection. Access Protection, Network Security, Firewall, Encryption. Digital signature. Digital certificates. Secure web protocols.

Hospital information systems, departmental information systems. HIS, features and functions. RIS, features and functions. PACS, features and functions. Administration of a PACS. HIS / RIS / PACS integration. New frontiers: PACS cloud.

DICOM. General characteristics and structure of the standard. IOD, IOM, Service Class, SOP Class. SCP and SCU roles. Structure of DICOM files. Structured report. DICOM compatibility.

HL7. General characteristics of the standard. HL7 messages. Evolution of the standard. HL7 v3. HL7 and XML.

RIM, CDA IHE. Characteristics of the IHE initiative. IHE mission. Integration profiles. Technical framework. Domini. Connectathon. IHE integration statement.

The RIS and PACS of Area Vasta

Radiant dose monitoring systems (Syncrodose, Dosewatch, Certegra)
Bibliografia e materiale didattico

Disponibile nel portale e-learning

BUSHBERG, The essential physics of Medical Imaging 2nd edition.
Bibliography

Available in the e-learning portal

BUSHBERG, The essential physics of Medical Imaging 2nd edition.
Indicazioni per non frequentanti

Consultare il portale e-learning
Modalità d'esame

Colloquio orale
Assessment methods

Oral exam
Altri riferimenti web

Consultare il portale e-learning
Updated: 25/08/2021 17:15