60TOTALE

30totale30totale

6Scelta 6Scelta

6Metodi computazionali della FisicaF. Piccinini

6Fisica delle radiazioni ionizzantiS. Altieri

6RadiobiologiaA. Ottolenghi

6Tecniche diagnostiche IIA. Lascialfari

6Strumentazione fisica biosanitariaM. Corti

6Tecniche diagnostiche ID. Scannicchio- A.De Bari

6Elementi di radioprotezioneE. Giroletti

6Biologia, Anatom. e fisiologia umana

R. Nano

2° semestre1° semestre

CFUCFU1° anno

Curriculum BIOSANITARIO

60TOTALE

3030totale

6Tesi o tirocinio6Tesi o tirocinio

6Tesi o tirocinio6Tesi o tirocinio

6Tesi o tirocinio6Tesi o tirocinio

6Tesi o tirocinio6Tesi o tirocinio

6Scelta libera6Scelta libera

2° semestre1° semestre

CFUCFU2° anno

Scelta Macchine acceleratriciTecniche digitali di acquisizione dei dati Simulazioni in campo biosanitario

*se già seguito Fis.Rad.Ion. nella trienn.Sostituire con 1 dei corsi in verde

SceltaMetodi statistici della fisicaRadioattività IRadioattività IIProcedimenti informatici di simulazioneRivelatori di particelleAcustica con applicazioni

STRUMENTAZIONE FISICA BIOSANITARIA (Laboratorio)

•Obiettivi: fornire le modalità operative ed i principi di funzionamento della strumentazione più largamente diffusa nel settore diagnostico e biomedicale. •Argomenti: Tecniche di tomografia a risonanza magnetica, ultrasonografiche (ecografia, ecocardiografia, ecodoppler, ecotomografia). Apparati per la misura della viscosità ematica generale e capillare, studio dei segnali magnetici del cervello mediante magneto-encefalografia SQUID.

TECNICHE DIAGNOSTICHE II (prof. Alessandro Lascialfari)

• Obiettivi: Formare gli studenti nel settore delle tecniche diagnostiche che utlizzano la risonanza magnetica nucleare.• Argomenti: Risonanza magnetica nucleare e per Immagini. Tecniche di trasformata di Radon e Back Projection. Agenti di contrasto. Teoria del rilassamento nucleare.

StarStartt

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Flus

so (

U.A

.)

Differenza di pressione ( U.A.)

soggetto policit. soggetto sano soggetto tumore

In Coll: Clinica Medica II Policlinico S. Matteo (Pv)Prof. A. Cortinovis, dott. A. Crippa

Strumentazione PC controlled in ambiente LABVIEW (NI)

Magnetic Resonance ImagingMagnetic Resonance Imaging

Typical system for clinical useH = 1.5 Tesla

(SC magnet, RF coils, gradient coils,...)

Open systems at low field H=0.2 Tesla

Articulations – low field MRIArticulations – low field MRI

Paramagnetic Contrast Agents (CA) in MRI (Gd-based systems)

The presence of Gd3+ lowers the 1H relaxation times T1 and T2

1H MRI

Before CA Use

After CA Use

A. Lascialfari, M. Corti, Basic Concepts of Magnetic Resonance Imaging in NMR-MRI, µSR and Mössbauer Spectroscopies in Molecular Magnets, P. Carretta & A. Lascialfari Eds., Springer-Verlag (2007).

The Use of Magnetic Nanoparticles to Tag Boron Compounds in Boron Neutron Capture Therapy

M. Bonora 1, M. Corti1, F. Borsa1, S. Bortolussi2, D. Santoro2,M.A. Gadan2, S. Altieri2, C. Zonta3, A.M. Clerici3, L. Cansolino3,

C. Ferrari3, A. Marchetti4, G. Zanoni4, G. Vidari4.

Bando Fondazione Cariplo 2008 (P.I. F. Borsa)

1)Physics Department “A. Volta”, University of Pavia, Via Bassi 6, 27100 Pavia, Italy.2)Theoretical and Nuclear Physics Department, University of Pavia, INFN, Section of Pavia, Via Bassi 6,

27100 Pavia, Italy.3)Laboratory of Experimental Surgery, University of Pavia, Piazza Botta 10, 27100 Pavia, Italy.4)Organic Chemistry Department, University of Pavia, Via Taramelli 10, 27100 Pavia, Italy.

B OH

HO

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OCH3N

H

ON

H

S

N

H 10

3+

B OH

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H

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H 10

3+

By ARTOSCAN (MRI Imager a 0.2 Tesla) Bistecca di Manzo

Diagnostics: Contrast Agents for MRI imaging

Therapy: Magnetothermia, Drug delivery, Biosensors, BNCT (boron neutron capture terapy)

Magnetic Nanoparticles in Theranostics: an ideal application in biomedicinean ideal application in biomedicine

Antibody

Magnetic nucleus

Biocompatibleshell

Drug

Uspio Spio

Fluorescent molecule

330 nm Si ultrasound nanoparticles covered by 8 nm Fe2O3 nanoparticles

Fulvia Palesi, Dottorato in FisicaFulvia Palesi, Dottorato in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”, , Dipartimento di Fisica “A. Volta”, Università degli studi di Pavia, svolto anche Università degli studi di Pavia, svolto anche presso l’Istituto di Ricerca I.R.C.C.S presso l’Istituto di Ricerca I.R.C.C.S “C. Mondino”“C. Mondino” : : ImagingImaging del Tensore di Diffusione (DTI) in Risonanza Magnetica. del Tensore di Diffusione (DTI) in Risonanza Magnetica.

Angela VultaggioAngela Vultaggio, laureata in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”, , laureata in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”, Università degli studi di Pavia in collaborazione con Università degli studi di Pavia in collaborazione con l’Istituto di Ricerca l’Istituto di Ricerca I.R.C.C.S “C. Mondino”I.R.C.C.S “C. Mondino”

Matteo MangiarottiMatteo Mangiarotti, laureando in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”, , laureando in Fisica, Dipartimento di Fisica “A. Volta”, Università degli studi di Pavia, in collaborazione con Università degli studi di Pavia, in collaborazione con IIstituto di stituto di RRicerche icerche FFarmacologiche “Mario Negri”armacologiche “Mario Negri”

STUDENTI RECENTEMENTE COINVOLTI STUDENTI RECENTEMENTE COINVOLTI NELL’ATTIVITA’DI FISICA BIOMEDICA NELL’ATTIVITA’DI FISICA BIOMEDICA GRUPPO NMR DIP. FISICA “A. VOLTA”GRUPPO NMR DIP. FISICA “A. VOLTA”

Utilizzo di Software per MRIUtilizzo di Software per MRI (in coll. con IRCCS Mondino: Prof. Stefano Bastianello)(in coll. con IRCCS Mondino: Prof. Stefano Bastianello)

* Analisi di post-processing mediante l’utilizzo di programmi esistenti e validati per l'analisi delle immagini RM pesate in diffusione, permette la creazione di mappe di Fractional Anisotropy (FA) e Mean Diffusivity (MD) attraverso semplici operazioni statistiche (media e varianza del tensore di diffusione in ogni voxel dell’immagine).

Esempi di mappe di DTIEsempi di mappe di DTI

Dott.ssa Palesi FulviaDott.ssa Palesi Fulvia

Mappa di FA Mappa di MDMappa T1 pesata

functional-MRI functional-MRI (in coll. con IRCCS Mondino)(in coll. con IRCCS Mondino) La Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI) è una tecnica avanzata che consente di individuare le zone della La Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI) è una tecnica avanzata che consente di individuare le zone della

corteccia cerebrale che si attivano in seguito ad un preciso stimolo o eserciziocorteccia cerebrale che si attivano in seguito ad un preciso stimolo o esercizio Durante l'esercizio le zone attivate richiedono un maggior apporto di ossigeno per compensare l'energia Durante l'esercizio le zone attivate richiedono un maggior apporto di ossigeno per compensare l'energia

richiesta dai neuroni coinvolti → deossigenazione richiesta dai neuroni coinvolti → deossigenazione L'emoglobina è diamagnetica quando ossigenata (ossiemoglobina, Hb) e paramagnetica quando L'emoglobina è diamagnetica quando ossigenata (ossiemoglobina, Hb) e paramagnetica quando

deossigenata (deossiemoglobina, dHB)deossigenata (deossiemoglobina, dHB) La deossigenazione funziona come La deossigenazione funziona come contrasto endogeno contrasto endogeno → ipointensità nell'immagine → ipointensità nell'immagine In realtà in seguito alla deossigenazione si ha un aumento netto del flusso sanguigno → sangue ossigenatoIn realtà in seguito alla deossigenazione si ha un aumento netto del flusso sanguigno → sangue ossigenato Le zone attivate sull'immagine fMRI risultano iperintense.Le zone attivate sull'immagine fMRI risultano iperintense.

Dott.ssa Angela VultaggioDott.ssa Angela Vultaggio

Esempio di Stimolo motorio(movimento della mano dx)

Esempio di Stimolo visivo(proiezione di una scacchiera)

In collaborazione con IIn collaborazione con Istituto di stituto di RRicerche icerche FFarmacologiche armacologiche “Mario Negri”“Mario Negri” (Dott: Edoardo Micotti)

Si stanno svolgendo studi per valutare l’efficacia di alcuni composti fluorurati per un eventuale utilizzo in esperimenti di 19F−MRI.

E’ interessante ottenere dei composti fluorurati in grado di interagire con molecole specifiche di una particolare patologia per poter ottenere un segnale solo dai siti di interesse. Sovrapponendo l’immagine dei 19F ad una anatomica (1H −MRI) si `e in grado di localizzare con notevole precisione le zone colpite.

Un esempio viene riportato in figura dove vengono mostrati gli effetti della somministrazione in un coniglio di nanoparticelle PFC (perfluorocarbon) trattate per evidenziare il fenomeno dell’angiogenesi in un modello di malfunzionamento della valvola aortica.

Figura 1: Immagine di una valvola aortica - immagine dei protoni (sinistra) e del fluoro (centro). Nella terza immagine l’immagine del fluoro è stata colorata e sovrapposta a quella dei protoni

Matteo MangiarottiMatteo Mangiarotti

Trattografia Trattografia (in coll. con IRCCS Mondino)(in coll. con IRCCS Mondino) Ricostruzione trattografica delle fibre e visualizzazione in 2D e 3DRicostruzione trattografica delle fibre e visualizzazione in 2D e 3D.. 2D: si esegue in principio una ricostruzione statistica delle fibre assonali presenti nella sostanza 2D: si esegue in principio una ricostruzione statistica delle fibre assonali presenti nella sostanza

bianca del cervello; si procede con la visualizzazione nei tre piani (assiale, coronale e sagittale) bianca del cervello; si procede con la visualizzazione nei tre piani (assiale, coronale e sagittale) delle fibre ricostruite e passanti esclusivamente per una determinata ROI delle fibre ricostruite e passanti esclusivamente per una determinata ROI (Region Of Interest)(Region Of Interest)..

3D: effettuata con il programma dtk che, inizialmente ricostruisce il tensore di diffusione, i suoi 3D: effettuata con il programma dtk che, inizialmente ricostruisce il tensore di diffusione, i suoi autovalori e autovettori e la mappa di FA (anche a colori), in secondo luogo ricostruisce con metodi autovalori e autovettori e la mappa di FA (anche a colori), in secondo luogo ricostruisce con metodi statistici le fibre in 3D grazie all’introduzione di opportune ROI.statistici le fibre in 3D grazie all’introduzione di opportune ROI.

Esempi di ricostruzione trattografica tridimensionale di alcune particolari fibre assonali dell’encefalo (a sinistra: corpo calloso, a destra: tronco encefalico).

Dott.ssa Palesi FulviaDott.ssa Palesi Fulvia

http://arturo.unipv.it