INTRODUCCIÓ A LA FÍSICA MÈDICA

Tipus d'assignatura: optativa

Crèdits: 7,5 (teòrics: 6; pràctics: 1,5)

Departament responsable: Estructura i Constituents de la Matèria

Semestre: 8è

CONTINGUTS

1. FONTS DE RADIACIÓ NATURALS I ARTIFICIALS

Emissors alfa, beta i gamma. Reaccions nuclears. Fonts de neutrons. Acceleradors de partícules carregades. Generadors de raigs X.

2. INTERACCIÓ RADIACIÓ-MATÈRIA

Interaccions de fotons (efecte fotoelèctric, dispersió Rayleigh i Compton, creació de parelles electró-positró). Interaccions d'electrons i positrons (col·lisions elàstiques i inelàstiques, emissió de bremsstrahlung, anihilació del positró). Interaccions d'ions i de neutrons.

3. DETECTORS DE RADIACIÓ

Detectors de gas (cambres d'ionització, detectors proporcionals, comptadors Geiger-Müller). Detectors d'escintil·lació sòlids i líquids. Detectors d'estat sòlid (Si, Ge, TLD, etc.). Detectors de neutrons. Pel·lícules fotogràfiques.

4. SIMULACIÓ MONTE CARLO DEL TRANSPORT DE RADIACIÓ

Generació de nombres pseudoaleatoris. Tècniques de sorteig. Transport de radiació. Exemples pràctics.

5. DOSIMETRIA. CONCEPTES BÀSICS I LEGISLACIÓ

Magnituds i unitats dosimètriques (ICRU). Protecció radiològica. Límits permesos al públic i als professionals.

6. RADIOBIOLOGIA

Estructura cel·lular. Radiòlisi i lesions moleculars. Models de supervivència cel·lular (seminari).

7. RADIOTERÀPIA

Radioteràpia externa amb fotons i electrons. Braquiteràpia. Mètodes avançats de tractament (ions, neutrons). Planificació (seminari).

8. RADIOLOGIA I RESSONÀNCIA MAGNÈTICA NUCLEAR (RMN)

Tècniques d'obtenció d'imatges en radiologia: radiografia i TC (seminari). Introducció a l'RMN. Obtenció d'imatges en RMN (seminari). Espectroscòpia d'RMN (seminari). Control de qualitat.

9. MEDICINA NUCLEAR

Introducció a la medicina nuclear. Traçadors. Gammacàmera. Tomografia d'emissió de fotó únic (SPET) i tomografia d'emissió de positrons (PET). Control de qualitat (seminari).

10. RECONSTRUCCIÓ D'IMATGES BIOMÈDIQUES

Transformada de Radon. Teorema de la secció central. Algorisme de retroprojecció filtrada. Filtratge del soroll. Algorismes iteratius de reconstrucció: ART i MLE. Reconstrucció d'imatges de SPET. Compensació dels efectes degradants associats a l'atenuació de fotons, la difusió, la resposta del sistema i el soroll.

11. PROCESSAMENT D'IMATGES EN MEDICINA NUCLEAR

Imatges planars: filtratge i restauració. Seqüències temporals d'imatges. Seqüències espacials en oncologia. Seqüències espacials en cardiologia (seminari). Seqüències espacials en SPET cerebral (seminari). Control de qualitat: models tridimensionals i simulació Monte Carlo.

PRÀCTIQUES I VISITES A INSTAL·LACIONS

— Simulació Monte Carlo del transport de radiació.

— Simulació Monte Carlo de distribucions de dosi.

— Modelització de la PSF d'una gammacàmera amb col·limador paral·lel i fan-beam. Variació de l'eficiència i de la resolució segons la distància al col·limador.

— Reconstrucció d'imatges de SPET per retroprojecció filtrada.

— Anàlisi de seqüències temporals d'imatges. Models de compartimentació.

— RX i RMN.

— Ciclotró i PET.

— SPET.

— Radioteràpia.

BIBLIOGRAFIA

1. LEO, W. R. Techniques for nuclear and particle physics experiments. Berlín: Springer, 1994.

2. KNOLL, G. F. Radiation detection an measurement. 3a ed. Nova York: John Wiley & Sons, 2000.

3. NIAS, A. H. W. An introduction to radiobiology. 2a ed. Chichester: John Wiley & Sons, 1998.

4. METCALFE, P.; KRON, T.; HOBAN, P. The physics of radiotherapy X-rays from linear accelerators. Madison (Wisconsin): Medical Physics Publishing, 1997.

5. VAN DYK, J. (ed.). The modern technology of radiation oncology. Madison (Wisconsin): Medical Physics Publishing, 1999.

6. WAGNER JR, H. N.; SZABO, Z.; BUCHANAN, J. W. (ed.). Principles of nuclear medicine. 2a ed. Filadèlfia (Pennsilvània): W. B. Saunders Company, 1995.

7. WEBB, S. (ed.). The physics of medical imaging. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1998.