Radiografia e Tomografia Computizzata

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Questions and Answers

Quali sono i principali recettori in radiografia?

Le pellicole radiografiche, gli amplificatori di brillanza e i dispositivi per la radiografia numerica.

Come influisce l'efficienza del rivelatore sulla dose di radiazioni al paziente?

Aumentando l'efficienza del rivelatore, si riduce la dose di radiazioni necessaria per ottenere un'immagine diagnostica valida.

Qual è la differenza principale tra immagini dinamiche e statiche in radiografia?

Le immagini dinamiche rappresentano in tempo reale il movimento degli organi, mentre le immagini statiche forniscono un documento stabilito del corpo.

Che cosa contiene l'emulsione della pellicola radiografica?

L'emulsione è composta da grani di bromuro di argento (AgBr) sospesi in una gelatina. Signup and view all the answers

Cosa rappresenta l’annerimento della pellicola e come viene espresso?

L'annerimento della pellicola è espresso in termini di densità ottica D, che indica la capacità di trasmissione della luce dalla pellicola. Signup and view all the answers

Perché è importante la corretta esposizione della pellicola radiografica?

Una corretta esposizione evita la sovra- o sotto-esposizione, che può comportare una perdita di informazione nell'immagine. Signup and view all the answers

Quali fattori influenzano la sensibilità della pellicola?

La sensibilità dipende dalle dimensioni e dalla densità dei granuli di AgBr e dallo spessore dell'emulsione. Signup and view all the answers

A cosa serve la curva caratteristica in radiografia?

La curva caratteristica esprime il legame tra esposizione e densità ottica della pellicola. Signup and view all the answers

Qual è il valore Hounsfield per i tessuti molli e cosa indica?

Il valore Hounsfield per i tessuti molli è attorno a zero, indicando una attenuazione simile a quella dell'acqua. Signup and view all the answers

Come si differenziano i numeri Hounsfield dell'osso compatto e dell'aria?

I numeri Hounsfield dell'osso compatto sono attorno a 1000 HU, mentre quelli dell'aria sono vicino a -1000 HU. Signup and view all the answers

Qual è la principale innovazione della strumentazione CT?

La principale innovazione è la geometria di scansione, progettata per aumentare la velocità di acquisizione. Signup and view all the answers

Quali movimenti sono necessari nella prima generazione di CT per acquisire una proiezione?

Nella prima generazione, sono necessari sia movimenti di traslazione che di rotazione del tubo e del rivelatore. Signup and view all the answers

In che modo la seconda generazione di CT migliora il tempo di acquisizione rispetto alla prima generazione?

La seconda generazione utilizza n rivelatori, riducendo il tempo di acquisizione di un fattore n, fino a un minuto. Signup and view all the answers

Cosa caratterizza la terza generazione di CT e quale tipo di geometria utilizza?

La terza generazione è caratterizzata da un array di rivelatori disposti ad arco e utilizza una geometria a ventaglio (fan beam). Signup and view all the answers

Nella quarta generazione di CT, cosa rimane fisso e quale componente è in movimento?

Nella quarta generazione, i sensori sono fissi attorno al paziente, mentre il tubo è l'unico elemento in movimento. Signup and view all the answers

Quali sono le implicazioni della riduzione del tempo di acquisizione nelle scansioni CT?

La riduzione del tempo di acquisizione migliora la comodità per il paziente e la capacità di catturare immagini di alta qualità senza movimento. Signup and view all the answers

Qual è il vantaggio principale dei contatti striscianti nella tecnologia dei tubi radiogeni?

Eliminano i cavi di collegamento, permettendo al tubo di ruotare continuamente, evitando le fasi di accelerazione e decelerazione. Signup and view all the answers

Come funzionano i sensori allo stato solido per il rilevamento di fotoni?

Sono costituiti da un cristallo scintillatore accoppiato a un fotodiodo che genera un segnale proporzionale al numero di fotoni rivelati. Signup and view all the answers

Che cosa comporta l'uso di un gas come lo Xenon nei rivelatori a gas?

Aumenta la probabilità di interazione dei fotoni X, generando cariche che possono essere accelerate. Signup and view all the answers

In che modo la Spiral CT ha rivoluzionato l'acquisizione dei dati medici?

Consente di acquisire in un solo passaggio dati relativi a un intero volume grazie alla combinazione di rotazione continua e traslazione del lettino. Signup and view all the answers

Che cos'è il 'pitch' nella tecnologia della Spiral CT?

È il rapporto tra lo spostamento del lettino durante una rotazione e lo spessore della fetta. Signup and view all the answers

Qual è la differenza fondamentale tra la medicina nucleare e l’irraggiamento?

La medicina nucleare rende radioattivi i pazienti per scopi diagnostici o terapeutici, mentre l’irraggiamento utilizza radiazioni senza modificare lo stato radioattivo del paziente. Signup and view all the answers

Cosa si intende per misure di tipo integrale e misure a conteggio diretto nella medicina nucleare?

Le misure integrali forniscono una valutazione complessiva, mentre le misure a conteggio diretto offrono dati più specifici e dettagliati sul numero di eventi nucleari. Signup and view all the answers

Che sono SPECT e PET e quali sono le loro principali differenze?

SPECT è la tomografia a emissione di fotone singolo e PET è la tomografia a emissione di positroni; la principale differenza sta nel tipo di radiazione rilevata e nella modalità di imaging. Signup and view all the answers

Qual è il ruolo della ricerca nella diagnostica per immagini secondo il contenuto fornito?

La ricerca nella diagnostica per immagini ha il compito di comprendere come le disparità fisiche tra i tessuti possano essere utilizzate per evidenziare anomalie patologiche. Signup and view all the answers

Cosa accade quando gli elettroni colpiscono l'anodo nel tubo radiogeno?

Quando gli elettroni colpiscono l'anodo, si verificano collisioni che generano radiazioni X. Signup and view all the answers

Quali sono i principali passaggi che costituiscono un processo di immagine?

I principali passaggi sono: generazione di un fascio di energia, interazione con la materia, generazione di un fascio di energia emergente e trasformazione geometrica della grandezza caratteristica. Signup and view all the answers

Che cosa rappresenta la frequenza spaziale in relazione alla diagnostica per immagini?

La frequenza spaziale è associata all'analisi di Fourier e si riferisce alle variazioni dei livelli di grigio nei segnali e nelle immagini. Signup and view all the answers

Quale fattore informa l'ampiezza e la fase di un ingresso sinusoidale in un sistema lineare spazio invarianti?

Un sistema lineare spazio invarianti trasforma un ingresso sinusoidale mantenendo la stessa frequenza, ma modificando ampiezza e fase. Signup and view all the answers

In che modo il coefficiente di attenuazione viene utilizzato nella diagnostica per immagini?

Il coefficiente di attenuazione è utilizzato per evidenziare le differenze tra i tessuti durante il processo di imaging. Signup and view all the answers

Perché il muscolo e l'acqua possono avere un coefficiente di attenuazione simile per i raggi X?

Muscolo e acqua possono avere un coefficiente di attenuazione simile per i raggi X a causa della loro composizione chimica simile. Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'trasformazione geometrica' nel contesto della diagnostica per immagini?

La trasformazione geometrica si riferisce alla proiezione o scansione planare che associa la grandezza fisica a un'altra grandezza in un piano immagine. Signup and view all the answers

Chi sono i due scienziati che hanno scoperto il fenomeno della Risonanza Magnetica Nucleare nel 1946?

Bloch e Purcell. Signup and view all the answers

Qual è stata una delle principali applicazioni della Risonanza Magnetica Nucleare negli anni '70?

Utilizzo per l'imaging medico. Signup and view all the answers

Quali sono le funzioni principali della Radio-Frequency Coil in un scanner MRI?

Trasmettere impulsi di radiofrequenza e ricevere segnali RMN dai nuclei atomici. Signup and view all the answers

Cosa consente di ottenere l'uso di gradient coil in un MRI?

Creare campi magnetici gradienti che forniscono informazioni sulla posizione spaziale dei segnali RMN. Signup and view all the answers

Quali tipologie di tessuti possono essere evidenziati con le immagini RMN?

Tessuti molli, liquidi e strutture solide. Signup and view all the answers

In che modo la RMN è utile per la diagnosi di patologie neurologiche?

Consente una visualizzazione dettagliata del cervello e del midollo spinale. Signup and view all the answers

Qual è una delle caratteristiche fondamentali della Risonanza Magnetica in termini di sicurezza per il paziente?

Utilizza radiazione elettromagnetica non ionizzante. Signup and view all the answers

Qual è il significato del termine 'fMRI' nel contesto della Risonanza Magnetica?

Risonanza Magnetica Funzionale, che indaga aspetti funzionali del cervello. Signup and view all the answers

Qual è il principio secondo cui un fotone può ionizzare un elettrone di un atomo bersaglio?

Un fotone può ionizzare un elettrone se la sua energia è uguale o superiore all'energia di legame dell'elettrone dell'atomo bersaglio. Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il coefficiente di attenuazione per effetto fotoelettrico?

Rappresenta la probabilità che un fotone subisca l'effetto fotoelettrico, riportata ad uno spessore unitario. Signup and view all the answers

Qual è il significato del 'K-edge' nel contesto dell'assorbimento di fotoni?

Il 'K-edge' indica un salto nel coefficiente di assorbimento quando l'energia è sufficiente per liberare un elettrone K. Signup and view all the answers

Come influisce la densità del mezzo sull'interazione Compton dei raggi X?

Il numero di interazioni Compton dipende dalla densità del mezzo attraversato dai raggi X. Signup and view all the answers

Qual è la differenza principale tra un fotone incidente e un fotone diffuso nel processo Compton?

Il fotone diffuso ha un'energia inferiore a quella del fotone incidente. Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'diffusione Compton' nei raggi X?

La diffusione Compton è l'effetto di deviazione dei raggi X che avviene dopo un'interazione con un elettrone. Signup and view all the answers

Qual è l'importanza di considerare il numero atomico equivalente nei tessuti per il calcolo dei coefficienti di attenuazione?

Considerare il numero atomico equivalente aiuta a calcolare la differenza nei coefficienti di attenuazione tra diversi tipi di tessuti. Signup and view all the answers

In che modo l'energia mediamente trasferita agli elettroni Compton è descritta rispetto all'energia dei fotoni incidenti?

L'energia trasferita agli elettroni Compton è una frazione relativamente piccola dell'energia dei fotoni incidenti. Signup and view all the answers

Study Notes

Dispositivi medici: regolamento MDR 2017/745

Il regolamento MDR 2017/745 definisce i dispositivi medici.
Un dispositivo medico è uno strumento, apparecchio, apparecchiatura, software, impianto, reagente, materiale o altro articolo destinato dal fabbricante a essere impiegato sull'uomo, da solo o in combinazione, per una o più delle seguenti destinazioni d'uso mediche specifiche: diagnosi, prevenzione, monitoraggio, previsione, trattamento, attenuazione o compensazione di una lesione o disabilità, studio, sostituzione o modifica dell'anatomia umana o di un processo o stato fisiologico o patologico, e/o fornire informazioni mediante esame di campioni umani (sangue, tessuti donati), senza però esercitare nel o sul corpo umano l'azione principale cui è destinato mediante mezzi farmacologici, immunologici o metabolici, ma la cui funzione può essere coadiuvata da tali mezzi.
Sistemi di supporto alla decisione e sistemi di telemedicina per il monitoraggio remoto sono esempi di dispositivi medici. I sistemi informativi ospedalieri e i record elettronici del paziente non lo sono, anche se singoli moduli potrebbero esserlo.
In Europa, i dispositivi medici sono classificati in tre classi (I, IIa, IIb, III) in base alla loro destinazione d'uso e al livello di rischio che comportano (la classe I è la più sicura, la classe III è la più rischiosa).
Un software per la diagnosi e/o terapia rientra nelle classi lla, llb o III in base agli effetti delle decisioni da esso supportate sulla salute del paziente.
Un software per il monitoraggio dei parametri vitali rientra nella classe lla o llb in base al potenziale pericolo immediato di cui sono causa per il paziente le variazioni dei parametri vitali.
Tutti gli altri software rientrano nella classe I.

Sistema di gestione della qualità

Un sistema di gestione della qualità (SGQ) è costituito dall'insieme di tutte le attività collegate e interdipendenti che influenzano la qualità di un prodotto o un servizio.
La validazione clinica pre-immissione sul mercato si basa sull'articolo 5 del regolamento europeo che stabilisce come la conformità di un dispositivo medico ai requisiti di sicurezza e prestazioni debba essere dimostrata tramite valutazione clinica.
I fabbricanti hanno l'obbligo di precisare, motivare e valutare le evidenze cliniche necessaria a dimostrare la conformità ai requisiti di sicurezza e prestazione, in base alle caratteristiche del dispositivo e alla sua destinazione d'uso.
La documentazione tecnica deve garantire la conformità del dispositivo a qualsiasi aggiornamento legislativo.
Il fabbricante deve assicurarsi della corretta fabbricazione e utilizzo dei dispositivi con sistemi adeguati di gestione della qualità
Il commerciante di un dispositivo equivalente ad uno già commercializzato è soggetto a verifiche e contratti che permettano un corretto accesso alla documentazione tecnica secondo le linee guida.

Analisi dei rischi

L'analisi dei rischi è un processo iterativo che inizia con la progettazione del dispositivo e si conclude con il ritiro dal mercato.
L'analisi dei rischi è importante per la sicurezza del paziente e dell'operatore, il rispetto delle normative e per prendere decisioni informate durante l'intero ciclo di vita del dispositivo.
Nell'analisi dei rischi si valutano sia i rischi che i benefici che il dispositivo determina.
Per ogni potenziale rischio vengono valutate la probabilità di accadimento e l'impatto del rischio in caso di effettivo verificarsi.
Devono essere implementati interventi per mitigare i potenziali rischi, garantendone anche l'efficacia e documentando tale intervento.
L'analisi dei rischi deve considerare sia l'uso normale che l'uso improprio ragionevolmente prevedibile del dispositivo.

Radioisotopi e macchine radiogeni

I radioisotopi sono atomi instabili che emettono radiazioni a causa di uno sbilanciamento nel rapporto neutroni/protoni nel nucleo.
Le macchine radiogeni producono radiazioni ionizzanti tramite un bombardamento di nuclei stabili con particelle cariche ad alta energia.
La radioattività è misurata in Becquerel (Bq), che indica il numero di disintegrazioni nucleari al secondo.
Gli effetti delle radiazioni ionizzanti possono essere dannosi, causando mutazioni genetiche e somatiche che, in alcuni casi, possono condurre a malattie tumorali.

Metodi di formazione delle immagini

La formazione delle immagini necessita di un omogeneo flusso di energia che interagisce con la struttura studiata (corpo umano, ossa, tessuti vari)
La struttura corporea, quindi, viene "illuminata" da un flusso di energia.
Il diverso assorbimento dell'energia del flusso tra le varie componenti tissutali permette visibilità delle immagini.

Effetti dovuti alla discretizzazione degli algoritmi di ricostruzione

Il valore puntuale dell'immagine i(x,y) non è la grandezza più importante per descrivere il contenuto informativo, ma piuttosto la variazione relativa, detta contrasto, che descrive le variazioni di intensità prodotte da un oggetto.
Si valutano il sistema di barre nere e spazi chiari, ovvero la capacità di distinguere oggetti piccoli e ravvicinati, e poi la capacità del sistema di immagini di distinguere variazioni di intensità (contrasto).
La presenza di rumore è inevitabile, anche con buone caratteristiche di risoluzione spaziale e contrasto, ed è difficile distinguere una struttura con un elevato livello di rumore.
La sua presenza è dovuta a vari fenomeni come fluttuazioni statistiche, come rumore quantico
Per quanto riguarda il rapporto segnale-rumore (SNR) è la quantità i/σ, dove i è il valore medio dell'immagine e σ la relativa deviazione standard.

Raggi X

I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche a alta frequenza ed energia.
Gli spettri di raggi X possono essere continui (Bremsstrahlung) o caratteristici e sono collegati a differenti energie degli elettroni e materiali dei bersagli.
I tubi a raggi X sono la sorgente di raggi X, con uno o più filamenti (catodo) per emettere elettroni e un anodo per l'interazione con gli elettroni stessi e produzione dei raggi X.

Interazione dei raggi X con la materia

I raggi X possono interagire con la materia tramite due effetti principali: fotoelettrico e diffusione Compton.
L'effetto fotoelettrico impatta quando l'energia del fotone è pari o maggiore all'energia di legame dell'elettrone.
La diffusione Compton avviene quando l'energia del fotone è minore dell'energia di legame dell'elettrone.
Il contrasto nelle immagini è definito dalla variazione in attenuazione della radiazione.

Tecniche di scansione: modo A, B ed M. Flussimetria Doppler

Modo A: misura l'ampiezza degli echi in funzione della distanza, creando una rappresentazione di un profilo di intensità.
Modo B: crea un'immagine bidimensionale dei tessuti in base alla riflettività, visualizzando il contrasto strutturale.
Modo M: acquisisce immagini bidimensionali in successione temporale, utile per lo studio di movimenti.
Doppler: tecnica utilizzata per determinare la velocità in funzione della variazione di frequenza, utile per la flussimetria.

Medicina nucleare

Tecniche di imaging radioattivo che utilizzano radioisotopi per studiare i processi metabolici.
La gamma camera è un dispositivo per rilevare i fotoni gamma emessi dai radioisotopi.
Misure di tipo integrale misurano l'energia totale assorbita dalla dose.
Misure a conteggio diretto misurano il numero di particelle che interagiscono con il rivelatore.
Collimatore utile per determinare l'origine della radiazione.
Il radiofarmaco è una sostanza marcata con un radioisotopo e si comporta in modo simile al suo omologo non marcato.

Diffeenze tra SPECT e PET

La SPECT e PET sono entrambi metodi di medicina nucleare che utilizzano isotopi radioattivi.
La SPECT utilizza fotoni singoli, mentre la PET utilizza coppie di positroni.
La SPECT misura l'attività metabolica, mentre la PET misura il flusso sanguigno.

Risonanza magnetica nucleare

La RMN utilizza un campo magnetico forte per allineare i nuclei degli atomi (principalmente idrogeno) nel corpo.
Un impulso a radiofrequenza (RF) fa ruotare gli spin nucleari.
Il rilassamento degli spin nucleari produce segnali rilevabili dallo scanner.
Diversi tipi di sequenza di eccitazione permettono di visualizzare diverse proprietà dei tessuti.
La risonanza magnetica funzionale (fMRI) misura i cambiamenti nel flusso sanguigno correlati ad attività cerebrale.
La risonanza magnetica di diffusione (DWI) misura il movimento dell'acqua nei tessuti.

Defibrillatore impiantabile

Il defibrillatore impiantabile è un dispositivo che ripristina il ritmo cardiaco normale tramite uno shock elettrico nei casi particolari di fibrillazione ventricolare.
Si distingue dal pacemaker in quanto il defibrillatore impiantabile può rilevare e correggere la fibrillazione a differenza del pacemaker che solo stimola il cuore in base a determinate esigenze.

Ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono onde acustiche ad alta frequenza.
La velocità di propagazione dipende dal mezzo.
Gli ultrasuoni, a causa dell'assorbimento e della diffusione, presentano un'attenuazione che aumenta con la frequenza.
L'intensità degli ultrasuoni decresce esponenzialmente con la distanza.
La legge di Snell ci permette di capire come gli ultrasuoni si comportino quando passano da un mezzo ad un altro.

Sicurezza elettrica

Macroshock: corrente che attraversa tutto il corpo.
Microshock: corrente che attraversa una piccola zona del corpo (es. vicino al cuore).
L'isolamento, le barriere fisiche, la messa a terra adeguata e le segnalazioni sono misure per la protezione passiva.
L'interruttore differenziale fornisce protezione rapida durante un guasto.
Se la capacità e la resistenza dell'organismo sono note si può calcolare la corrente in uscita dal paziente, garantendo adeguata sicurezza.

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