ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| MEDICAL APPLICATIONS OF NUCLEAR TECHNOLOGIES | ING-IND/20 | LEZIONI | 60 |
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Applicazioni Mediche delle Tecnologie Nucleari
Descrizione del corso
Questo corso illustra le sorgenti e le applicazioni delle radiazioni ionizzanti nelle procedure diagnostiche e terapeutiche. Le tecniche di imaging radiologico descritte nel corso comprendono radiografia, mammografia, fluoroscopia e tomografia computerizzata; le tecniche di emissione nucleare comprendono l'imaging planare con gamma camere, tomografia ad emissione di fotone singolo e tomografia per emissione di positroni. Le tecniche di radioterapia comprendono la brachiterapia, i trattamenti con fasci esterni di raggi X ed elettroni, la terapia con adroni e la terapia con cattura di neutroni di boro.
Obiettivi di apprendimento
Completando con successo questo corso, gli studenti saranno in grado di:
Medical applications of nuclear technologies
Course Description
This course illustrates the sources and applications of ionizing radiations in diagnostic and therapeutic procedures. Radiological imaging techniques described in the course include projection radiography, mammography, fluoroscopy and computed tomography; nuclear emission techniques include planar imaging with gamma cameras, single photon emission tomography and positron emission tomography. Radiotherapy techniques include brachytherapy, external beam treatments with x-rays and electrons, hadron therapy and boron neutron capture therapy.
Learning Outcomes
Upon successful completion of this course, students will be able to:
Una verifica continua dell'acquisizione delle conoscenze sarà effettuata sotto forma di interazioni insegnante-studente durante le lezioni. Spesso, un gruppo di studenti avrà il compito di affrontare un problema o un problema specifico.
Ongoing assessment to monitor academic progress will be carried out in the form of continuous teacher-student interactions during the classes. Often, a group of students will be tasked with addressing a specific issue or problem.
Alla fine del corso:
By the end of the course:
Durante le sessioni di laboratorio, piccoli gruppi di studenti lavoreranno con i nostri dispositivi di monitoraggio della dose e controlleranno le fonti al fine di valutare e documentare l'esposizione ricevuta dagli operatori di radiazioni. Gli studenti dovranno preparare e presentare una relazione scritta che documenta i risultati dell'attività del progetto.
During the laboratory sessions, small groups of students will work with our dose monitoring devices and check sources in order to assess and document the exposure received by radiation workers. Students will have to prepare and present a written report that documents the results of the project activity.
Alla fine del corso:
By the end of the course:
Durante le sessioni di laboratorio di diagnostica per immagini di radiologia diagnostica saranno valutate l'accuratezza e la precisione delle attività svolte
Durante il lavoro di gruppo in laboratorio, saranno valutati i metodi di assegnazione delle responsabilità, gestione e organizzazione durante gli esperimenti
A seguito delle attività di laboratorio, agli studenti verrà richiesto di presentare brevi relazioni riguardanti gli esperimenti effettuati e le metodologie di analisi dei dati discusse.
During the diagnostic radiology imaging laboratory sessions, the accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated
During laboratory group work, the methods of assigning responsibility, management and organization during the experiments will be evaluated
Following laboratory activities, students will be requested to submit short reports concerning the experiments carried out and the data analysis methodologies discussed.
Gli studenti dovrebbero essere competenti nei fondamenti della fisica atomica e nucleare, nell'elettromagnetismo, nel calcolo e nei principi dell'ingegneria nucleare.
Students should be proficient in the fundaments of atomic and nuclear physics, in electromagnetism, calculus and the principles of nuclear engineering.
Il corso si basa su lezioni frontali altamente interattive, con supporti visivi come presentazioni PowerPoint ™ e videoclip resi disponibili agli studenti.
Le sessioni di laboratorio si svolgono nelle nostre aree didattiche e di ricerca in cui agli studenti viene chiesto di formare gruppi, utilizzare la strumentazione didattica disponibile, osservare dimostrazioni sul funzionamento dei nostri strumenti di ricerca più delicati e utilizzare i loro personal computer per l'analisi dei dati.
Strumenti e attività di supporto sono regolarmente inclusi, come la ricerca di materiali da siti Web consigliati, la partecipazione a seminari tematici tenuti da altri docenti e docenti di ricerca.
Sebbene il corso non disponga di un sito di e-learning dedicato, è disponibile un sito Web dal quale gli studenti possono scaricare liberamente materiale didattico, inclusi libri di testo, diapositive delle lezioni, documenti da rivedere a casa.
Le comunicazioni tra docente e studenti avvengono principalmente attraverso incontri faccia a faccia, scambi di e-mail e un uso crescente o social media.
Il corso è offerto interamente in inglese, con traduzione e chiarimenti in italiano quando richiesto.
The course is based on highly-interactive class lectures, with visual aids such as PowerPoint™ presentations and video clips which are made available to the students.
Laboratory session take place in our didactic and research locales where students are asked to form groups, use the available didactic instrumentation, observe demonstrations of the operation of our most delicate research tools, and utilize their personal computers for data analysis.
Supporting tools and activities are regularly included, such as researching materials from recommended websites, attending topical seminars given by other teaching and research faculty members.
While the course does not have a dedicated e-learning site, a website is available from which students can download educational materials, including freely available textbooks, lecture slides, papers to revise at home.
Communications between lecturer and students, mainly occur via face-to-face meetings, email exchanges and an increasing use or social media.
The course is offered entirely in English, with translation and clarifications in Italian when required.
Introduzione al corso e panoramica; Generatori di raggi X; Interazioni fotoniche e deposizione di energia, diffusione Rayleigh, effetto fotoelettrico, diffusione Compton, produzione di coppie, fotodisintegrazione; Radiografia: risoluzione, contrasto di soggetto e recettore, mezzi di contrasto, rumore; Emulsioni radiografiche; Tecniche di riduzione dello scatter; Principio della macchia focale; Risoluzione spaziale e criteri di campionamento; Radiografia computerizzata e radiografia digitale; Radiografia per sottrazione di energia; Concetti di risonanza magnetica nucleare; Dosimetria chimica con risonanza magnetica; Fluoroscopia convenzionale (analogica); Angiografia digitale; Angiografia per sottrazione digitale; Mammografia convenzionale (analogica); Radiografia e mammografia computerizzate e digitali; Tomografia computerizzata, principi e strumentazione; Modalità di scansione TC, modulazione di intensità, imaging cardiaco, scansioni a doppio generatore; Tecniche di ricostruzione dell'immagine TC; Simulazione in diretta al computer di acquisizione e ricostruzione; Artefatti di imaging TC e determinanti della qualità dell'immagine; Principi di base della medicina nucleare; Scintigrafia, design della gamma camera; Funzionamento della gamma camera; Logica di Anger; Controlli di qualità e manufatti; Tomografia SPECT a singolo fotone (principi, strumentazione, prestazioni); Tomografia per emissione di positroni PET (principi, strumentazione, prestazioni); Tecnica del tempo di volo; Principi e tecniche di radioterapia: terapia con fasci esterni di elettroni / raggi X, brachiterapia, terapia con adroni (particelle cariche / neutroni); Dimostrazione di tecniche di radiologia e dosimetria presso l'Ospedale Santa Chiara
Course introduction and overview; X-ray generators ; Photon interactions and energy deposition, Rayleigh scatter, Photoelectric effect, Compton scatter, pair production, photodisintegration ; Radiography: resolution, subject and receptor contrast, contrast media, noise; radiographic emulsions ; Scatter reduction techniques, line focus principle; spatial resolution and sampling criteria ; Computed radiography and digital radiography; Dual energy subtraction ; Nuclear magnetic resonance principles ; Chemical dosimetry with MRI ; Conventional (analog) fluoroscopy ; Digital angiography; digital subtraction angiography; conventional (analog) mammography ; Computerized and digital radiography and mammography ; Computerized tomography, principles and instrumentation ; CT scan modalities, intensity modulation, cardiac imaging, dual source scans ; CT image reconstruction techniques; live computer simulation of acquisition and reconstruction ; CT imaging artifacts and image quality determinants ; Nuclear medicine basic principles; Scintigraphy, Gamma camera design ; Gamma camera operation; Anger logic; quality controls and artifacts ; SPECT Single Photon Emission Tomography (principles, instrumentation, performance) ; PET Positron Emission Tomography (principles, instrumentation, performance); Time of flight ; Radiotherapy principles and techniques: external beam electron/X-ray therapy, brachytherapy, hadron (charged particle/neutron) therapy ; Radiology techniques and dosimetry demonstration Ospedale Santa Chiara
Bushberg, Jerrold T. Essential physics of medical imaging. Lippincott Williams & Wilkins.
Bushberg, Jerrold T. Essential physics of medical imaging. Lippincott Williams & Wilkins.
Gli studenti non sono tenuti a frequentare il corso per sottoporsi all'esame di profitto. Tutti i materiali didattici sono messi a disposizione degli studenti non frequentanti, che possono anche richiedere un incontro con istruttore e assistenti al fine di affrontare argomenti di interesse e richieste di chiarimenti.
Students are not required to attend the course in order to undergo the proficiency examination. All materials are made available to non attending students who can also request meeting with instructor and assistants in order to address topis of interest and requests for clarifications.
La valutazione finale delle competenza acquisite è una prova orale consistente in un colloquio tra il candidato, il docente e i collaboratori del docente. La durata media del colloquio è di un'ora e il numero di professori che conduce il colloquio è di solito due. Durante l'esame, gli studenti vengono valutati sulla loro comprensione e analisi critica dei contenuti del corso utilizzando la terminologia appropriata. L'esame è diviso in più parti, corrispondenti alle varie sezioni del programma. Per superare l'esame, è utile, sebbene non obbligatorio, frequentare le lezioni ed aver completato le attività del laboratorio didattico. L'esame non avrà esito positivo se il candidato dimostra ripetutamente l'incapacità di mettere in relazione parti del programma con nozioni e idee devono essere collegate per affrontare correttamente una domanda, o se il candidato non risponde adeguatamente domande relatove alla parte più fondamentale del corso.
The final proficiency exam is an oral test consisting of an interview between the candidate, the lecturer, and the lecturer’s collaborators. The average length of the interview is one hour and the number of professors conducting the interview is usually two. During the test, students are assessed on their understanding and critical analysis of the course contents using the appropriate terminology. The test is divided into several parts, corresponding to the various sections of the program. In order to pass the exam, it is useful although not mandatory to attend the classes and to have completed the educational laboratory activities. The test will not have a positive outcome if the candidate repeatedly demonstrates an inability to relate and link parts of the program with notions and ideas that they must combine in order to correctly respond to a question, or if the candidate does not respond sufficiently to questions regarding the most fundamental part of the course.
