Diagnostica per Immagini - Appunti

Dopo circa 10 secondi si scontrandosi con altri elettroni generando due

annichilano

Ɣ

radiazioni diametralmente opposte di 0.511 Mev ognuna (come accadeva per l’effetto

fotonucleare)

Transizione Isomerica

È il passaggio di un isomero dalla forma metastabile ad una sua forma stabile emettendo

Ɣ.

l’energia nucleare in eccesso sotto forma di fotoni Questo fenomeno è sfruttato molto in

medicina nucleare perché non produce radiazione corpuscolata e quindi si possono

somministrare grandi dosi di radiofarmaci riducendo l’esposizione.

Radiografia

Maggiore è l’energia di un raggio X e maggiore sarà la sua penetrazione nella materia

• (quindi un minore assorbimento). In radiologia si usano energie comprese tra 25 e 159 kV.

I raggi X attraversano la materia a seconda della sua densità elettronica: le ossa assorbono i

• raggi più dell’acqua.

Funzionamento

• 1) emissione di elettroni dal catodo per effetto termoelettrico;

2) accelerazione degli elettroni tra catodo e anodo (il tubo e sotto vuoto spinto);

3) emissione di raggi X dall’anodo per effetto fotoelettrico.

Rilevazione dell’immagine da raggi X

• - con pellicola fotografica (radiografia) si ha una risoluzione di 0,1 mm

- con schermi fluorescenti (fluoroscopia) si ha una risoluzione di 0,5 mm

* l’uso di intensificatoti permette di ridurre la dose

* è possibile digitalizzare ed elaborare tridimensionalmente le immagini

!

Radioscopia e Radiografia

← →

Schermo Fluorescente - Pellicola Fotografica

← →

Immagine Positiva - Immagine Negativa

← →

Visibilità dovuta al contrasto (BaSO4) →

!

!

Digitalizzazione dell’immagine

• Viene effettuata dividendo l’immagine in piexels e stabilendo una scala di grigi o di

diversi colori in modo da “classificare” il segnale dei vari piexels tra un valore

massimo e uno minimo.

Fluoroscopia

L’immagine, a differenza della radiografia, può essere vista in tempo reale. Infatti al posto

della pellicola c’è un intensificatore di segnale collegato ad uno schermo TV (l’immagine può

essere comunque catturata e successivamente rielaborata). La definizione è elevata.

TC (Tomografia Computerizzata)

Più strati ha e più è definita l’immagine

TC a livelli di scansione divisi (4^ generazione) TC a scansione spirale (5^ generazione)

PET (Tomografia ad Emissione di Positroni)

Studia l’attività metabolica relativa ai distretti corporei in esame. Si basa sull’impiego di

+

radiocomposti marcati con (positroni) emettitori. La tecnica di rilevazione è basata sulla

β

coincidenza degli eventi.

Viene iniettato un radiofarmaco

che va ad “annidarsi” nella zona

che vogliamo analizzare; questo va

+

in contro a decadimento e dopo

β

l’annichilazione del positrone si

avrà la ricezione del segnale.

RMN (Risonanza Magnetica Nucleare) multiplanari

È una metodica tomografica non invasiva che fornisce immagini e

multiparametriche del corpo in esame utilizzando campi magnetici e radiofrequenze, cioè

radiazioni NON ionizzanti.

I di alcuni elementi con numero di protoni e/o neutroni dispari (es. H) sono dotati di

nuclei

spin intrinseco e ruotano attorno al proprio asse (immagina il movimento di rotazione

terrestre che scandisce il giorno e la notte). Dato che sono dotati di carica (solo i protoni) e

dipolo magnetico.

dato che sono in movimento si genererà un micro campo magnetico detto

La tecnica di rilevazione dell’immagine della RMN si basa sull’analisi della radiazione

elettromagnetica emessa dai nuclei atomici del corpo in esame nel momento di ritorno ai loro

parametri iniziali dopo che ne è stato modificato l’orientamento e lo spin.

In assenza di un campo magnetico esterno i dipoli magnetici dei nuclei di idrogeno sono

vettore magnetico nullo.

orientati casualmente: il risultante sarà

campo magnetico stazionario

Viceversa, in presenza di un forte (B ), i protoni si orientano

precedono

parallelamente alla direzione del campo e (ruotano formando con il proprio asse di

rotazione un cono) attorno ad esso. I protoni tendono ad assumere uno spin di −/

ruotando in senso antiorario (minore energia). frequenza di

La frequenza con cui i protoni ruotano attorno alla direzione di B è detta

precessione o (w ).

di Larmor

Per ogni protone in equilibrio possiamo considerare due componenti vettoriali:

z

orientata verso l’azze (magnetizzazione longitudinale)

I. longitudinale x,

perpendicolare a B , che ruota nel piano y (magnetizzazione trasversale)

II. trasversale,

Questo stato di equilibrio può essere

alterato con l’applicazione di

radiofrequenze (RF), ovvero un campo

elettromagnetico non statico (permanente)

come B , ma dinamico (che va e viene sotto

comando del tecnico). Solo in tali

condizioni di verifica il fenomeno della

risonanza magnetica, cioè il passaggio di

Le RF con

energia dalla RF ai protoni.

frequenza diversa da quella di Larmor non

scambiano alcuna energia.

Un impulso RF capace di spostare la

x, y

magnetizzazione M sul piano è detto

impulso di 90°.

Un impulso RF di durata o intensità doppia

dispetto al precedente, tale da ruotare M in

direzione diametralmente opposta, è detto

impulso di 180°.

Una volta cessato l’impulso i protoni tornano alle loro condizioni di orientamento e spin

iniziali mediante due fenomeni: o in cui l’asse di rotazione torna ad essere

I. rilassamento longitudinale T:

progressivamente longitudinale

o in cui i protoni si desincronizzano e diminuisce

II. rilassamento trasversale T:

progressivamente la magnetizzazione trasversale

Entrambi i processi di rilassamento sono descritti da funzioni esponenziali

Curva di rilassamento T1 Curva di rilassamento T2

L’efficienza e la durata di T dipende da molti fattori come ad esempio la grandezza delle

molecole: più sono grandi e meno dura

A differenza di T, T è poco influenzata dalla variazione di B .

In pratica l’immagine viene prodotta utilizzando il segnale di risonanza emesso dai nuclei di

idrogeno dopo che questi sono stati eccitati da RF.

Dosimetria e Radioprotezione

Radiazioni Ionizzanti (E > 12 eV) Ɣ

(m＝, E＝h) raggi X e

•elettromagnetiche → ±

corpuscolari (m>, E＝/mv ) particelle

• α, β

→

Penetrazione

LET (Trasferimento Lineare di Energia)

È l’energia ceduta dalla radiazione per unità di percorso nel mezzo assorbente (eV/µm)

è inversamente proporzionale alla velocità della radiazione

• dipende dal quadrato della carica della particella ed è ad esso proporzionale

•

Esposizione

Misura la ionizzazione prodotta da una radiazione in un materiale: il materiale di riferimento è

°C

3

cm di aria a e a atm; l’unità di misura é il C/kg oppure Röntgen.

Dose assorbita

Energia assorbita per unità di massa: D＝∆E/∆m; si misura in Gray e rad( Gray＝ rad)

*La stessa dose assorbita da materiali diversi genera effetti diversi!

Dose Equivalente

Riflette gli effetti biologici della radiazione sull’organismo; si misura in Sievert (RBE⋅Gray)

oppure in rem (RBE⋅rad)