fisica generale, chimica e biologia cellulare, con particolare riferimento alla struttura della materia, alla composizione dell’atomo, ai concetti di energia, forza, campo, interazione tra radiazione e materia e ai principali processi biologici cellulari.

L’insegnamento Fisica Medica e Radioprotezione fornisce agli studenti le conoscenze fondamentali per comprendere i principi fisici alla base dell’impiego delle radiazioni in ambito sanitario e i criteri essenziali per la protezione del paziente, degli operatori e della popolazione.

Il corso introduce la struttura della materia, la radioattività naturale e artificiale, i principali tipi di radiazione, i meccanismi di interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia, le grandezze dosimetriche e radioprotezionistiche, gli effetti biologici delle radiazioni e le principali applicazioni cliniche in diagnostica per immagini e medicina nucleare. Particolare attenzione è dedicata ai principi di radioprotezione, alla normativa di riferimento e alle misure operative di riduzione del rischio, quali tempo, distanza e schermature. 

L’insegnamento si colloca nell’ambito della fisica applicata alle scienze biomediche e sanitarie, con collegamenti diretti con anatomia, fisiologia, diagnostica per immagini, sicurezza nei luoghi di lavoro, medicina nucleare e procedure clinico-assistenziali che prevedono l’utilizzo di sorgenti radiogene o radioattive.

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito conoscenze e competenze coerenti con i Descrittori di Dublino.

Conoscenza e capacità di comprensione
Lo studente dovrà conoscere i principi fondamentali della fisica medica applicata alle radiazioni, comprendere la struttura dell’atomo, il concetto di isotopo, radioattività, decadimento radioattivo e interazione radiazione-materia. Dovrà inoltre conoscere le principali grandezze dosimetriche, tra cui dose assorbita, dose equivalente, dose efficace, fattori di ponderazione della radiazione e dei tessuti, nonché i principi generali della radiobiologia e della radioprotezione. 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di applicare i concetti fisici e radioprotezionistici a situazioni di interesse sanitario, riconoscendo i principali fattori che influenzano l’esposizione alle radiazioni. Dovrà saper interpretare il ruolo di tempo, distanza e schermature nella riduzione della dose e comprendere il significato pratico dei dispositivi di protezione individuale e collettiva. 

Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà sviluppare la capacità di valutare, in modo critico e proporzionato al proprio profilo professionale, i rischi connessi all’esposizione a radiazioni ionizzanti e non ionizzanti, distinguendo tra pericolo e rischio e riconoscendo l’importanza dei principi di giustificazione, ottimizzazione e limitazione delle dosi. 

Abilità comunicative
Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare un linguaggio scientifico corretto per descrivere i fenomeni fisici e radiobiologici trattati nel corso, comunicando in modo chiaro i concetti di dose, esposizione, rischio, radioprotezione e sicurezza, anche in contesti interdisciplinari e professionali.

Capacità di apprendimento
Lo studente dovrà acquisire strumenti concettuali utili per approfondire autonomamente temi relativi alla fisica medica, alla diagnostica per immagini, alla medicina nucleare e alla radioprotezione, anche alla luce dell’evoluzione tecnologica e normativa del settore.

Il corso si svolge attraverso lezioni frontali, con il supporto di materiali didattici multimediali.

Le attività formative sono organizzate in modo da alternare la presentazione dei concetti teorici fondamentali a momenti di discussione guidata e problem solving, finalizzati a favorire la comprensione del significato fisico e sanitario delle grandezze trattate. Particolare attenzione è dedicata all’applicazione dei concetti a situazioni concrete, quali l’esposizione in radiologia, medicina nucleare, tomografia computerizzata, PET, SPECT e risonanza magnetica. 

Le metodologie didattiche comprendono:

• lezioni frontali per l’inquadramento teorico degli argomenti;
• analisi di esempi applicativi e casi di interesse sanitario;
• discussione guidata di concetti chiave, quali dose, rischio, danno biologico e radioprotezione;
• eventuali attività interattive di riepilogo.

La verifica dell’apprendimento è finalizzata ad accertare il raggiungimento degli obiettivi formativi del corso, con particolare riferimento alla conoscenza dei principi fisici, alla comprensione delle grandezze dosimetriche, alla capacità di applicare i criteri di radioprotezione e alla correttezza del linguaggio scientifico.

Secondo quanto indicato nel materiale del corso, la modalità d’esame prevede una prova scritta. La prova scritta può comprendere domande a risposta multipla, domande a risposta breve e/o quesiti aperti volti a verificare la conoscenza dei contenuti teorici e la capacità di applicare i concetti fondamentali. 

La valutazione finale è espressa in trentesimi e tiene conto dei seguenti aspetti:

• conoscenza dei contenuti teorici fondamentali;
• capacità di applicare le nozioni acquisite a contesti sanitari e radioprotezionistici;
• autonomia di giudizio nell’interpretazione del rischio da radiazioni;
• chiarezza espositiva e proprietà di linguaggio;
• capacità di collegare i diversi argomenti del corso.

Introduzione alla fisica medica e allo spettro elettromagnetico
Inquadramento della fisica medica nell’ambito delle scienze sanitarie. Spettro elettromagnetico, radiazioni ionizzanti e non ionizzanti, principali sorgenti naturali e artificiali di radiazione. 

Struttura della materia e dell’atomo
Struttura atomica, nucleo, protoni, neutroni ed elettroni. Numero atomico, numero di massa, isotopi, abbondanza isotopica, stabilità nucleare e valle di stabilità. Modelli atomici e richiami ai principi di base della meccanica quantistica. 

Radioattività e decadimenti radioattivi
Radioattività naturale e artificiale. Decadimento alfa, beta e gamma. Legge del decadimento radioattivo, costante di decadimento, tempo di dimezzamento fisico e biologico. Radionuclidi naturali e artificiali. 

Interazione radiazione-materia
Meccanismi di interazione dei raggi X e dei fotoni con la materia: effetto fotoelettrico, effetto Compton, diffusione, attenuazione e produzione di coppie. Deposito di energia nei tessuti, ionizzazione, eccitazione e conseguenze fisiche e biologiche dell’interazione. 

Dosimetria e grandezze radioprotezionistiche
Dose assorbita, KERMA, dose equivalente, dose efficace, fattori di ponderazione della radiazione e dei tessuti, fattore di qualità, LET e rapporto tra tipo di radiazione e danno biologico. Unità di misura e significato delle principali grandezze dosimetriche. 

Radiobiologia
Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Danno al DNA, ionizzazione delle molecole biologiche, relazione tra dose e danno, effetti deterministici e stocastici, concetto di rischio e detrimento sanitario. 

Applicazioni cliniche delle radiazioni
Produzione dei raggi X e tubo radiogeno. Radiografia, tomografia computerizzata, medicina nucleare, scintigrafia, SPECT e PET. Principi fisici delle tecniche di imaging e rapporto tra utilità diagnostica, esposizione e protezione del paziente. 

Risonanza magnetica e campi elettromagnetici
Principi fisici della risonanza magnetica nucleare, campi magnetici statici, gradienti e radiofrequenze. Carattere non ionizzante della RM e principali aspetti di sicurezza legati ai campi elettromagnetici e alla presenza di oggetti o dispositivi metallici. 

Radioprotezione
Principi fondamentali della radioprotezione: giustificazione, ottimizzazione secondo il principio ALARA e limitazione delle dosi. Protezione del lavoratore, del paziente e della popolazione. Tempo, distanza e schermature. Dispositivi di protezione individuale, barriere protettive, camici piombati, equivalenza in piombo e attenuazione della radiazione. 

Normativa e organizzazione della sicurezza
Cenni alla normativa nazionale in materia di radioprotezione, con riferimento al D.Lgs. 101/2020. Figure coinvolte nella radioprotezione, responsabilità operative, classificazione delle esposizioni, limiti di dose e livelli diagnostici di riferimento. 

Testi consigliati

• Scannicchio, Fisica Biomedica, Edises. 
• Andrea Alessandrini, Fisica per le scienze della vita, CEA. 

saranno messe a disposizione le slides del docente