2017/2018

2017/2018

DM270

FIS/07 (FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA))

DIPARTIMENTO DI FISICA

SCIENZE FISICHE

Fisica biosanitaria

1°

Primo Semestre (02/10/2017 - 19/01/2018)

6

48 ore di attività frontale

Italiano o su richiesta in Inglese (insegnamento English friendly - http://fisica.unipv.it/dida/English-friendly-programme.pdf)

ORALE

CARRETTA PIETRO (titolare) - 4 CFU
LASCIALFARI ALESSANDRO - 2 CFU

Fondamenti dell’elettromagnetismo, meccanica statistica e meccanica quantistica

Il corso di propone di fornire le basi fisiche della Risonanza Magnetica Nucleare, i principi della polarizzazione dinamica dei nuclei; le basi fisiche della Risonanza Magnetica per Immagini e i principi delle tecniche di ricostruzione di immagini.

Viene trattato il fenomeno della risonanza magnetica, le equazioni fenomenologiche di Bloch, la relazione fra lo spettro NMR e il segnale di precessione libera. Successivamente vengono descritti gli effetti dell’interazione dipolare nucleo-nucleo sugli spettri, l’interazione dipolare indiretta e lo spostamento chimico. Sono quindi illustrati gli effetti dell’interazione quadrupolare elettrica e dell’interazione iperfine elettrone-nucleo sugli spettri. Particolare enfasi viene data all’effetto delle dinamiche sugli spettri NMR, sul segnale di eco di spin e sul tempo di rilassamento spin-reticolo. Vengono quindi illustrati esperimenti di doppia risonanza, le tecniche di iperpolarizzazione dei nuclei e i principi della risonanza magnetica bidimensionale. Il corso prosegue con la presentazione della Magnetic Resonance Imaging: imaging in una dimensione (1D), lo spazio K, gli echi di gradiente, l’imaging 3D medinte la decodifica in spazio (slice selection), fase e frequenza. Sarà quindi descritta la pesatura delle immagini in densità nucleare, T1 e T2, le sequenze MRI 2D e 3D. Verranno illustrate le tecniche di ricostruzione delle immagini: la trasformata di Fourier (caso discreto e continuo), il campionamento e l’aliasing, la ricostruzione di immagini per proiezione e retroproiezione, la trasformata di Radon e M-filtering, il caso dei raggi-X. Saranno infine descritte le misure pesate in diffusione, le proprietà magnetiche dei tessuti, la tecnica BOLD, l’MRI funzionale, le tecniche di acquisizione veloce e gli agenti di contrasto paramagnetici e superparamagnetici.

Vengono svolte lezioni frontali in aula, esercitazioni e vengono illustrati esempi di sequenze tipiche di risonanza magnetica collegandosi in remoto con uno spettrometro NMR. Le lezioni sono state videoregistrate e sono consultabili dagli studenti attraverso la piattaforma multimediale KIRO.

E.M. Haacke, R.W. Brown, M.R. Thompson, R. Venkatesan, Magnetic Resonance Imaging – Physical Principles and Sequence Design – ed.Wiley-Liss
C.P.Slichter, Principles of Magnetic Resonance (Springer Series in Solid State Physics, 3rd edition)

Esame orale. Si raccomanda di concentrarsi sulla comprensione fisica degli argomenti trattati e, in particolare, sui principi di funzionamento delle sequenze di impulsi a radiofrequenza e gradienti di campo utilizzate nella tomografia e spettroscopia a risonanza magnetica nucleare.

Esame orale. Si raccomanda di concentrarsi sulla comprensione fisica degli argomenti trattati e, in particolare, sui principi di funzionamento delle sequenze di impulsi a radiofrequenza e gradienti di campo utilizzate nella tomografia e spettroscopia a risonanza magnetica nucleare.