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Paniere RISPOSTE APERTE in ordine alfabetico di Fisica Medica prof. Aurora Buzzi, Panieri di Fisica Medica

RISPOSTE APERTE in ordine alfabetico di Fisica Medica - Facoltà di Psicologia - Corso di Laurea in Scienze dell’Esercizio Fisico per il Benessere e la Salute

Tipologia: Panieri

2020/2021

In vendita dal 23/08/2021

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Scarica Paniere RISPOSTE APERTE in ordine alfabetico di Fisica Medica prof. Aurora Buzzi e più Panieri in PDF di Fisica Medica solo su Docsity! 10. 11 A cosa serve l'elettroencefalogramma? Come si svolge? L’elettroencefalografia (EEG) è un esame diagnostico neurologico che, attraverso alcuni elettrodi posizionati sul cuoio capelluto ed in modo da formare un reticolo, misura l’attività elettrica cerebrale, riproducendola su uno schermo sotto forma di una serie di onde. Normalmente vengono utilizzati diversi elettrodi (circa 48) applicati su tutta l’area di interesse per mezzo di una speciale cuffia cablata; i segnali vengono amplificati e visualizzati: i segnali che giungono agli elettrodi sono piccoli, dell'ordine del microvolt (1V). È importante specificare che ciò che viene letta è la differenza di potenziale tra due elettrodi, e solitamente il tracciato è formato da tanti segnali ognuno proveniente da una coppia di elettrodi. Questo sistema consente, seppur grossolanamente, di evidenziare aspetti delle funzioni cerebrali: ha una pessima risoluzione spaziale, nulla di paragonabile alla risonanza o alla TAC, però ha dalla sua la risoluzione temporale: il segnale EEG infatti è acquisito in tempo reale. Nel tracciato EEG sono presenti onde a frequenza e ampiezza diversa che possono essere associate a stati di veglia o sonno, salute © patologia. Onda alfa: nell’adulto a riposo è l’onda principale, la frequenza è compresa tra 8 e 12Hz, ampiezza di circa 50 microvolt e di aspetto sinusoidale, spesso raggruppati in pacchetti. Onda beta: sì registra in condizioni di veglia o in attività cerebrale, è distinto in beta lento (13.5 — 18 H2) e beta rapido (18.5 — 30 Hz) con ampiezza media di 20 microvolt. Onda theta: hanno una frequenza tra 4 e 7Hz e possono avere ampiezza varia, in genere inferiore all'alfa. Onda delta: hanno una frequenza tra 0 e 3Hz: l’ampiezza è variabile e può raggiungere e superare i 200 microvolt: si rivelano onde delta durante il sonno REM. (Slide) A cosa serve l'elettromiografia? Come si svolge? L'elettromiografia è un esame diagnostico che permette di studiare la funzionalità dei muscoli e dei nervi connessi presenti in una data area del corpo. Dal punto di vista procedurale, l'elettromiografia prevede l'impiego di uno strumento chiamato elettromiografo e comprende tipicamente due momenti: lo studio della conduzione nervosa, ottenuto mediante elettrodi di superficie, e la valutazione dell'attività elettrica, stabilita tramite appositi agoelettrodi. L'elettromiografia è utile alla diagnosi della sindrome del tunnel carpale, sindrome del tunnel tarsale, sindrome del solco ulnare, malattie muscolari, SLA (sclerosi laterale amiotrofica). Avendo a disposizione uno strumento musicale, come spieghereste i concetti di frequenza e ampiezza del suono? Il suono rappresenta una vibrazione dell’aria, è un’onda sonora periodica che la differenzia dal rumore che è un’onda sonora non periodica, cioè che varia in modo irregolare. Il suono ha tre caratteristiche principali: L'altezza, L'intensità e il timbro. L'altezza distingue un suono più acuto da uno più grave ed è determinata dalla frequenza dell'onda. Un suono è tanto più alto quanto maggiore è la sua frequenza, che coincide con la frequenza di vibrazione della sorgente: ad esempio, nel violino la corda più sottile e leggera, che può oscillare con frequenza maggiore, genera il suono più acuto, mentre quella più spessa e pesante, che vibra con frequenza minore, dà origine al suono più grave. L'intensità distingue un suono forte, 0 ad alto volume, da uno debole, 0 a basso volume. L'intensità cresce con l'ampiezza dell’onda; infatti, un'onda sonora di ampiezza maggiore crea compressioni e rarefazioni dell’aria più marcate quindi costituisce un suono che si ode meglio. Il timbro differenzia le onde sonore in base alla particolare forma del loro profilo. Ogni strumento musicale ha un proprio timbro, che corrisponde a un diverso tipo di onda periodica: dal timbro riusciamo a capire, per esempio, se stiamo ascoltando la musica di un pianoforte o quella di una tromba. Che differenza c'è nell'utilizzo in medicina tra laser ad alta e bassa potenza? Laser è l'acronimo di "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, ovvero "amplificazione di luce mediante emissione stimolata di radiazione”: il laser funziona proprio grazie all'emissione stimolata, un processo previsto dalla meccanica quantistica. Secondo questa teoria gli elettroni di un atomo non hanno tutti la stessa energia, ma si dispongono su livelli energetici differenti. In genere gli elettroni tendono a occupare il livello più basso, ma se ricevono dall’esterno abbastanza energia possono ‘saltare’ a uno superiore. Dopo un certo tempo però tornano al livello di partenza e rilasciano l'energia prima assorbita emettendo un fotone. In un laser gli elettroni, sollecitati da uno stimolo estemo, tornano tutti insieme al livello di partenza: il risultato è una luce coerente e monocromatica. Le caratteristiche più peculiari del fascio di uscita di un laser sono: monocromaticità ovvero i fotoni emessi hanno tutti la stessa lunghezza d’onda; coerenza ovvero i fotoni vengono emessi tutti con la stessa fase: direzionalità ovvero il fascio di fotoni ha la stessa direzione: brillanza ovvero ha una potenza emessa per unità di superficie superiore alle sorgenti tradizionali. Il laser è una emissione di fotoni stimolata, l’emissione di più fotoni è tale che gli stessi risultano monocromatici e perfettamente in fase. Quel che cambia è l'apporto energetico al tessuto colpito, che si riflette fondamentalmente in maggiore 0 minore riscaldamento del tessuto. Alta potenza (laser “caldi”) causano cambiamenti termici nei tessuti, evaporazione o deidratazione; vengono utilizzati in chirurgia ed hanno potenze comprese tra 3 — 10 W. Bassa potenza (laser “freddi”, spesso detti laser LLLT) causano modifiche fotochimiche ai tessuti; vengono utilizzati in fisioterapia o estetica ed hanno potenze tra 1- 500mW. Che differenza c'è tra calore e temperatura? La temperatura è una caratteristica che un corpo assume in base agli scambi di calore con l’ambiente. Il calore, invece, è una grandezza definita come una forma di energia, ovvero come l'energia scambiata tra due sistemi in cui è presente una differenza di temperatura. Dunque la temperatura di un corpo misura il grado di agitazione delle particelle che lo compongono, il calore è l'energia che viene trasferita da un corpo ad un altro. Che differenza c'è tra conduttori e isolanti? In base al loro comportamento elettrico i materiali si suddividono in conduttori e in isolanti. Si dicono conduttori quei materiali che lasciano passare (conducono) la corrente elettrica. Dal punto di vista microscopico nei conduttori gli elettroni che orbitano intorno ai nuclei sono liberi di muoversi e quindi il corpo è in grado di elettrizzarsi. Viceversa sono isolanti i materiali che impediscono il passaggio della corrente. Negli isolanti invece gli elettroni sono più legati ai propri nuclei e quindi si muovono con difficoltà. Sono conduttori tutti i metalli (rame, ferro, argento, piombo, zinco), mentre sono isolanti il legno, il vetro, l'aria, la carta. Che differenza c'è tra immagini reali e immagini virtuali in ottica? Se i raggi provenienti da un punto luminoso S, dopo aver subito deviazioni, convergono in un altro punto S' si dice che formano una immagine reale di S; se, invece, i raggi luminosi divergono, in modo però che i loro prolungamenti geometrici si incontrino tutti in un punto, si dice che questo è l’immagine virtuale di S; in questo caso è come se l’immagine fosse dietro lo specchio. (Libro) Nella costruzione geometrica l’immagine reale si ha quando si incontrano raggi convergenti, quella virtuale quando si incontrano i prolungamenti di raggi divergenti. Per osservare una immagine reale basta porre uno schermo nel punto în cui si forma l’immagine, per osservare quella virtuale è sufficiente raccogliere i raggi divergenti con una camera oscura 0 con l'occhio. Le immagini che osserviamo in un binocolo, 0 in uno specchio, sono tutte virtuali. (Slide) Che tipo di danni possono causare le radiazioni ionizzanti? Danni a breve termine e a lungo termine. A breve termine provocano ustioni, nausee e vomito (sindrome acuta); danneggiano il meccanismo riproduttivo delle cellule, quindi l’effetto è maggiore sulle cellule a alto tasso di sostituzione (caduta dei capelli e problemi di fertilità, tumori). A lungo termine le mutazioni indotte sul DNA possono causare malformazioni sulle generazioni successive. È da ricordare che è sempre la dose assorbita a rendere pericolosa o letale l'esposizione a radiazioni; a piccole dosi la radioattività è statisticamente insignificante per l'insorgenza di mutazioni e in ogni caso va considerato il peso dell’effetto benefico in determinate patologie dell'uso mirato. (Slide) Ci sono differenze di ampiezza nei segnali EEG e ECG? Di che ordine sono le misure di questi segnali? Nel tessuto cardiaco gli impulsi vengono portati da cellule disposte in fasci, tutte dirette verso la stessa direzione e che sono stimolate e polarizzate nella stessa direzione: il potenziale dipolare risultante è quindi la somma di tanti potenziali dovuti a dipoli allineati, quindi simili in segno e valore: il segnale risultante, rivelato nell’elettrocardiogramma, è nell’ordine del millivolt. In un tessuto nervoso le cellule hanno gli assoni disposti disordinatamente, ovvero non allineati, quindi i potenziali di dipolo risultanti sono dati dalla somma di termini diversi, e non si sommano come nel caso cardiaco: in conseguenza di ciò la differenza di potenziale che si legge nell’elettroencefalogramma è assai minore che nel caso precedente, per la precisione dell'ordine del microvolt. Come è fatto un tomografo per la NMR? L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un campione viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio; tra le tecniche “efficaci” è l’unica assolutamente priva di controindicazioni per il soggetto esaminato, è non invasiva e permette di visualizzare l'intemo del nostro corpo senza effettuare operazioni chirurgiche 0 somministrare pericolose radiazioni ionizzanti (utilizza onde radio). Un tomografo per l’imaging NMR consiste di un magnete entro il quale viene inserito il soggetto esaminato; il magnete è caratterizzato da bobine per generare i gradienti di campo e dalla bobina per gli impulsi a radiofrequenza. Come è fatto un tomografo per la PET? La Tomografia a Emissione di Positroni (Positron Emission Tomography, PET), è una tecnica di imaging tomografico. La PET produce immagini del corpo rilevando la radiazione emessa da sostanze radioattive: queste sostanze, ad esempio C — 11, 0 — 15, N — 13, sono iniettate nel corpo ed hanno breve tempo di decadimento. 12. 13. 16. 17. 18. 19. L’apparato di imaging PET è puramente in acquisizione e si limita a raccogliere passivamente i fotoni provenienti dal campione. È composto da un anello disposto intomo al soggetto comprendente un certo numero di rivelatori, il numero dei rivelatori è correlato con la risoluzione dell'immagine. Le emissioni radioattive del decadimento beta+ non sono esenti da rischi, la dose assorbita varia molto in funzione del tipo di isotopo scelto: nonostante le alte emissioni, la dose totale assorbita è accettabile considerando la bassa durata dei fenomeni e la breve permanenza dell’isotopo nel soggetto. (Slide) Come è fatto un tomografo TAC? Lo strumento che permette di acquisire l’immagine tomografica si chiama tomografo; il soggetto sottoposto a TAC è interposto tra un tubo a raggi X ed un sensore rivelatore che ruotano attorno al soggetto; i dati raccolti dal passaggio di vari fasci di raggi X nell'area interessata sono rielaborati da un computer in modo da ricostruire un'immagine tridimensionale dei diversi tipi di tessuto in base alla loro densità. Spesso gli esami TAC richiedono l'impiego anche di un mezzo di contrasto, ottenendo immagini più nitide attraverso un maggior contrasto tra tessuti di diversa natura, permettendo di caratterizzare eventuali anomalie riscontrate nel corso dell’indagine. La Tomografia Computerizzata è costituita da una struttura ad anello orizzontale (Gantry) che contiene la sorgente delle radiazioni (tubo radiogeno) ed il sistema di rilevazione (detettorî), ed un lettino porta-paziente; una consolle in cui si impostano i parametri; un computer che analizza i dati e ricostruisce le immagini; un sistema di visualizzazione, uno d'archivio ed uno di stampa. Come è fatto un tracciato di elettroencefalogramma (EEG)? L'elettroencefalografia (EEG) è un esame diagnostico neurologico che, attraverso alcuni elettrodi posizionati sul cuoio capelluto ed in modo da formare un reticolo, misura l’attività elettrica cerebrale, riproducendola su uno schermo sotto forma di una serie di onde. Normalmente vengono utilizzati diversi elettrodi (circa 48) applicati su tutta l’area di interesse per mezzo di una speciale cuffia cablata; i segnali vengono amplificati e visualizzati; i segnali che giungono agli elettrodi sono piccoli, dell'ordine del microvolt (1V). È importante specificare che ciò che viene letta è la differenza di potenziale tra due elettrodi, e solitamente il tracciato è formato da tanti segnali ognuno proveniente da una coppia di elettrodi. Questo sistema consente, seppur grossolanamente, di evidenziare aspetti delle funzioni cerebrali; ha una pessima risoluzione spaziale, nulla di paragonabile alla risonanza o alla TAC, però ha dalla sua la risoluzione temporale: il segnale EEG infatti è acquisito in tempo reale. Nel tracciato EEG sono presenti onde a frequenza e ampiezza diversa che possono essere associate a stati di veglia 0 sonno, salute o patologia. Onda alfa: nell'adulto a riposo è l'onda principale, la frequenza è compresa tra 8 e 12Hz, ampiezza di circa 50 microvolt e di aspetto sinusoidale, spesso raggruppati in pacchetti. Onda beta: si registra in condizioni di veglia o in attività cerebrale, è distinto in beta lento (13.5 — 18 Hz) e beta rapido (18.5 — 30 Hz) con ampiezza media di 20 microvolt. Onda theta: hanno una frequenza tra 4 e 7Hz e possono avere ampiezza varia, in genere inferiore all'alfa. Onda delta: hanno una frequenza tra 0 e 3HZ; l'ampiezza è variabile e può raggiungere e superare i 200 microvolt: si rivelano onde delta durante il sonno REM. (Slide) Come incide il numero di proiezioni sull'immagine finale nella TAC e in NMR? All’aumentare delle proiezioni nell’imaging tomografico è possibile minimizzare gli artefatti ovvero i difetti nell’immagine digitale. Come interagiscono con l'organismo le diverse bande în frequenza dello spettro elettromagnetico? Si chiama spettro elettromagnetico l’insieme delle frequenze delle onde elettromagnetiche: al variare della frequenza le onde hanno proprietà diverse e vengono rilevate in modo diverso. I tessuti organici sono generalmente trasparenti alle onde radio (occupano la parte a bassa frequenza dello spettro e hanno lunghezze d’onda comprese tra pochi cm e decine di metri), questo vuol dire che un organismo può essere esposto senza rischi ad una loro emissione. Le microonde (hanno lunghezze d'onda comprese tra il cm e il mm) non sono pericolose per l'organismo a meno che non si venga esposti a campi molto intensi; ciò non può succedere durante il normale utilizzo di un fomo a microonde poiché tali apparecchi hanno degli schermi che impediscono alle microonde di propagarsi all'estemo e inoltre non possono funzionare con lo sportello aperto. Gli infrarossi (hanno lunghezze d'onda dell'ordine del micron) generalmente non fanno male alla salute, possono essere più 0 meno dannosi in base alla tipologia di infrarosso: i più nocivi sono gli infrarossi a onda vicina o corta in quanto penetrano nei tessuti organici, nella retina e nel tessuto adiposo ed una lunga esposizione a questo tipo di raggi potrebbe causare danni alla vista. Per quanto riguarda la luce visibile (lunghezze d’onda approssimativamente compresa tra 0.4 pim a 0.7 jim) una luce troppo intensa può causare danni agli occhi e alla pelle: il saldatore, il videoproiettore, il flash sono strumenti utili ma un cattivo utilizzo può provocare danni. I raggi ultravioletti (lunghezze d'onda comprese tra 107” e 10-*m) hanno la proprietà di favorire diverse reazioni chimiche, come quelle che producono la melanina, il pigmento che dà colore alla pelle: per questo motivo l'esposizione ai raggi ultravioletti aumenta la melanina e fa abbronzare: però i raggi ultravioletti possono essere pericolosi per la pelle e per gli occhi, procurando danni anche gravi, che favoriscono l'insorgenza di tumori. I raggi X (le lunghezze d'onda hanno ordini di grandezza compresi tra 1078 e 10-!!m) sono fondamentali nella diagnosi e nel controllo delle malattie; occorre però tenere sempre presente il rapporto rischi/benefici, perché l'esposizione ai raggi X può favorire lo sviluppo di tumori. Infine, a lunghezze d'onda minori di 107!°m si trovano i raggi gamma: sono dannosi per gli esseri viventi: possono infatti provocare mutazioni genetiche e favorire l’insorgenza di tumori. Come possono essere prodotti rispettivamente i campi elettrici e magnetici? I campi elettrici sono creati da differenze di potenziale elettrico, 0 tensioni: più alta è la tensione, più intenso è il campo elettrico risultante. I campi magnetici si creano quando circola una corrente elettrica: più alta è la corrente, più intenso è il campo magnetico. Caratteristiche principali dei campi elettrici: l'intensità del campo elettrico si misura in Volt al metro (V/m): ogni conduttore elettrico carico produce un campo elettrico; il campo esiste anche se non circola alcuna corrente; maggiore è la tensione, più alto è îl campo elettrico a una determinata distanza dal conduttore; l’intensità dei campi elettrici è massima vicino a una carica, o a un conduttore carico, e diminuisce rapidamente allontanandosi da questi; i conduttori, come ad esempio i metalli, schermano molto efficacemente i campi elettrici. Caratteristiche principali dei campi magnetici: il campo magnetico deriva dal moto delle cariche elettriche: l’intensità del campo magnetico si misura in Tesla (D: a differenza dei campi elettrici, un campo magnetico si produce soltanto quando un dispositivo è acceso e circola della corrente elettrica, più alta è la corrente maggiore è l’intensità del campo magnetico come i campi elettrici, anche quelli magnetici sono massimi vicino alla loro sorgente e diminuiscono rapidamente a distanze maggiori. Come potete immaginare di misurare la pressione în un fluido? La legge di Stevino permette di calcolare la pressione esercitata in un liquido ad una certa profondità (altezza): p = po +pgh dove po è la pressione atmosferica espressa in Pascal (Pa): p è la densità del liquido espressa in kg/m? e g è l'accelerazione di gravità (N/Kg). La pressione in un liquido a densità costante cresce linearmente con la profondità. Un gas rispetto a un liquido ha una grossa differenza: può essere compresso. La comprimibilità fa si che la densità dei gas generalmente non può essere considerata costante: si avrà una variazione di densità con l’altezza p(h) che non si presenta nei liquidi. Ciò rende più complesso anche il calcolo della pressione: si effettua applicando Stevino su una piccola altezza dA, in cui (h) è costante, e poi integrando p(h) = f p(h)gdh(Ultima parte slide) Come può un calciatore tirare un rigore "ad effetto", cioè con una traiettoria curva? L'effetto Magnus in fluidodinamica è un effetto dovuto al teorema di Bemoulli e permette ad esempio ad un pallone in rotazione di non seguire una traiettoria rettilinea ma di curvare ottenendo il cosiddetto tiro ad effetto. Se il pallone non ruotasse, l’aria scorrerebbe con la stessa velocità su entrambi i lati (ad esempio destra e sinistra), ma poiché il pallone ruota avrà una velocità maggiore su un lato piuttosto che sull’altro; per il principio di Bemoulli, sarà esercitata una minore pressione su una superficie piuttosto che sull'altra. Questa differenza di pressione produce una forza di spinta che fa deviare il pallone dalla traiettoria rettilinea. Come si trovano le capacità equivalenti in caso di condensatori in serie e parallelo? Due o più condensatori in parallelo hanno, tra le armature, la stessa differenza di potenziale. Determiniamo la capacità equivalente di due condensatori in parallelo supponendo di conoscere le loro capacità C, e C,. La carica Q,y del condensatore equivalente è uguale alla somma delle cariche Q, e Q, presenti sui due condensatori. Si ha: Qeg = Q1+ Q2 = Ca(Va — Va) + Ca(V4 — Va) = (G + C2)AV Da cui dividendo ambo i membri per AV si ottiene la capacità equivalente: Ceq = Ci + C2, ovvero due condensatori in parallelo si comportano come un unico condensatore di capacità pari alla somma delle capacità dei due condensatori. Due o più condensatori in serie hanno sulle armature la stessa carica. 11 ; In questo caso la differenza di potenziale AV = AV; + AV, = 2+ 2 = (2+2)0: da cui dividendo ambo i membri per Q si ottiene l'inverso della capacità 1 1 _ ° ul da equivalente: + = È + È. Due condensatori in serie si comportano come un unico condensatore di capacità tale che il suo inverso sia pari alla somma degli inversi ENTRO delle capacità dei due condensatori che costituiscono la serie. Come si trovano le resistenze equivalenti in caso di resistenze in serie e parallelo? Ad esempio, nella radiografia un mezzo di contrasto radiologico è generalmente una sostanza somministrata al paziente per rendere visibile un organo o un sistema di organi in una tecnica nella quale normalmente non sarebbe visibile, possono essere impiegati con introduzione diretta in cavità normali (il paziente li può bere, ad esempio) oppure mediante iniezione in circolo. Nella NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) 7; e 7ysono due differenti parametri di contrasto legati al tempo di rilassamento spin-spin e spin-reticolo. 44. Cos'è un passaggio di stato della materia? I passaggi di stato sono tutte quelle transizioni che consentono alla materia di passare da uno stato all’altro. Gli stati della materia sono tre: solido, liquido, aeriforme. Dunque, ogni volta che un corpo muta il proprio stato si verifica un passaggio di stato 0 cambiamento di fase. Durante il passaggio di stato la temperatura rimane costante e il calore fomito mentre 7 = cost serve a far passare la sostanza da uno stato all’altro: si parla di calore latente. Il calore latente è il calore necessario affinché si verifichi un passaggio di stato (o cambiamento di stato) di una data sostanza. Non è accompagnato da variazione di temperatura. Il calore latente è caratterizzato dalla relazione Q = L + m dove il calore per unità di massa L è denominato come calore latente di fusione 0 liquefazione e si misura in //Kg. Esso può assumere valore differente per diverse sostanze. Ad ogni passaggio di stato corrisponde un proprio calore latente. Si parla allora di calore latente di fusione; calore latente di vaporizzazione. 45. Cos'è una tomografia? Fare qualche esempio di tecnica tomografica Una tomografia è una tecnica che permette di combinare numerose immagini a raggi X prese da angolazioni diverse, elaborandole attraverso un computer per produrre un'immagine trasversale di diverse parti del corpo. Il soggetto sottoposto a TAC è interposto tra un tubo a raggi X ed un sensore rivelatore che ruotano attorno al soggetto; i dati raccolti dal passaggio di vari fasci di raggi X nell'area interessata sono rielaborati da un computer in modo da ricostruire un'immagine tridimensionale dei diversi tipi di tessuto in base alla loro densità. Spesso gli esami TAC richiedono l'impiego anche di un mezzo di contrasto, ottenendo immagini più nitide attraverso un maggior contrasto tra tessuti di diversa natura, permettendo di caratterizzare eventuali anomalie riscontrate nel corso dell’indagine. La Tomografia Computerizzata è costituita da una struttura ad anello orizzontale (Gantry) che contiene la sorgente delle radiazioni (tubo radiogeno) ed il sistema di rileva zione (detettori), ed un lettino porta-paziente; una consolle in cui si impostano i parametri; un computer che analizza i dati e ricostruisce le immagini; un sistema di visualizzazione, uno d'archivio ed uno di stampa. La Tomografia a Emissione di Positroni (Positron Emission Tomography, PET), è una tecnica di imaging tomografico. La PET produce immagini del corpo rilevando la radiazione emessa da sostanze radioattive. Al soggetto da sottoporre a indagine si somministra una sostanza radioattiva che rapidamente decade con l'emissione betat: è un tipo di decadimento che comporta l’emissione di un positrone, l’antiparticella dell'elettrone, insieme a un fotone e un neutrino: il positrone dopo aver percorso una distanza piccolissima incontra un elettrone, e avviene l’annichilazione con l’emissione di due fotoni di energia fissata e direzione opposta. Queste sostanze, ad esempio C — 11, 0 — 15, N — 13, sono iniettate nel corpo ed hanno breve tempo di decadimento. Le emissioni radioattive del decadimento beta+ non sono esenti da rischi, la dose assorbita varia molto in funzione del tipo di isotopo scelto; nonostante le alte emissioni, la dose totale assorbita è accettabile considerando la bassa durata dei fenomeni e la breve permanenza dell’isctopo nel soggetto. 46. Cosa afferma il principio di Pascal? Il principio di Pascal afferma che una variazione di pressione applicata ad un fluido chiuso è trasmessa integralmente in ogni punto del fluido e alle pareti del contenitore in cui è posto. Un classico esempio di applicazione del principio di Pascal è il torchio idraulico comunemente utilizzato nelle autofficine: consente di sollevare un peso grande mediante una forza piccola. È costituito da due cilindri collegati tra loro aventi sezioni differenti Se S,. Dal principio di Pascal si ha: 5; pi = pa > 2= È > Fi = Fase Si < Sy allora anche la F, < F> 47. Cosaè l'antimateria? In quale delle tecniche diagnostiche studiate vengono utilizzate antiparticelle? Solitamente una particella della materia è accompagnata dalla analoga particella di ansimateria, ad esempio il positrone è l’antiparticella dell'elettrone: stessa particella ma con carica opposta, proprietà (quasi) perfettamente simmetriche. Per produrre antimateria sono necessari acceleratori di particelle ed enormi quantità di energia, quando materia e antimateria si incontrano danno vita ad un processo che va sotto il nome di annichilazione il cui risultato è la totale trasformazione della massa in energia secondo la famosa legge E = mc?. Così per l'elettrone si avrà il positrone, per il quark si avrà l’antiquark, per il protone si avrà l’antiprotone. Acceleratori di particelle sono utilizzati per irraggiare i tessuti in radioterapia, adroterapia e altre tecniche correlate: positroni che si annichilano vengono utilizzati nella PET: il comportamento degli spin nucleari è alla base della NMR: la scintigrafia si basa sulla rivelazione dei prodotti di decadimento di isotopi radioattivi. (ultima parte slide) 48. Cosaè l'effetto Doppler? Il fenomeno secondo cui la frequenza di un’onda periodica, rilevata da un ricevitore in moto rispetto alla sorgente dell’onda, è diversa da quella rilevata da un ricevitore in quiete si chiama effetto Doppler. Per vedere che cosa succede quando la sorgente e il ricevitore sono in moto relativo, distinguiamo dunque due casi: m la sorgente è ferma rispetto all’aria e il ricevitore è in movimento, m la sorgente è in movimento rispetto all’aria e il ricevitore è fermo. Primo ca sorgente ferma e ricevitore in movimento: fo = 2% f Dove fa è la frequenza rilevata, v, è la velocità del suono, v è la velocità del ricevitore, f è la frequenza emessa. In questa formula: m se il ricevitore si avvicina alla sorgente, si sceglie il segno «+» e risulta fo > f: m se il ricevitore si allontana dalla sorgente, si sceglie il segno «—» e risulta fo < f. Secondo ca 0: sorgente în movimento e ricevitore fermo: fo = 25. f In questa formula: m se la sorgente si avvicina al ricevitore, si sceglie il segno «—» e risulta fo > fi m se la sorgente si allontana dal ricevitore, si sceglie il segno «+» e risulta fo < f. 49. Cosaè l'entropia in termodinamica? L’entropia è una grandezza in grado di misurare il grado di disordine in un sistema fisico, è una funzione di stato (funzione di stato: grandezza fisica 0 proprietà di un sistema che dipende solamente dallo stato iniziale e finale e non dal particolare cammino seguito per arrivarvi) e nel SI si misura in Joule su Kelvin (//K). , d Per una trasformazione reversibile si ha che la variazione di entropia è: 4S = S(B) — S(4) = [72 Se la trasformazione è irreversibile, si ha: AS = S(B) — S(A) > J} © per cui se hanno luogo trasformazioni irreversibili l'entropia aumenta; dato che nell'Universo avvengono continuamente trasformazioni termodinamiche non reversibili, la sua entropia aumenta sempre. 50. Cosa è la piezoelettricità? La piezoelettricità è una proprietà di molti materiali per cui un materiale sottoposto a una differenza di potenziale risponde meccanicamente (ad esempio tramite deformazione meccanica), e viceversa sollecitato meccanicamente risponde con una differenza di potenziale. Questa proprietà viene sfruttata per produrre ultrasuoni (suoni a frequenze superiori ai 20KHz e non percepibili dall’orecchio umano) che possono essere utilizzati per ottenere informazioni diagnostiche. I vantaggi di queste tecniche sono molteplici: esse sono assolutamente non invasive e senza alcuna controindicazione. (Slide) Gli ultrasuoni vengono utilizzati nella tecnica ecografica in cui l’apparecchiatura è costituita da una sonda che emette ultrasuoni, i quali attraversano i tessuti con una certa velocità e con un’impedenza che dipende dal tipo di tessuto; gli ultrasuoni riflessi dai tessuti ritornano alla sonda. La riflessione avviene con un angolo uguale a quello incidente dell’ultrasuono, gli ultrasuoni non riflessi proseguiranno il loro percorso nei tessuti con un'intensità ridotta (trasmissione) e con angolo leggermente modificato. (ultima parte slide) 51. Cosaè la viscosità in un fluido? La viscosità è equivalente all’attrito per la dinamica: un liquido non viscoso vuol dire che scorre senza dissipare energia e senza che si verifichino forze di contatto con la superficie del condotto in cui scorre. La viscosità è quindi la propensione di un fluido a generare attrito e riguarda esclusivamente i fluidi reali. 1 fluidi ideali sono fluidi non viscosi (privi di attrito) e incomprimibili, mentre i fluidi reali sono viscosi e in particolare sono comprimibili nel caso dei gas, incomprimibili nel caso dei liquidi. 52. Cosa è un condensatore? Il condensatore è un componente elettrico che ha la capacità di immagazzinare l'energia; è un sistema costituito da due conduttori, chiamati armature, separati da un mezzo isolante e fatti in modo che, quando uno di essi riceve una carica Q, l’altro acquisti, per induzione elettrostatica, una carica - Q. La capacità del condensatore si d° inseriamo un dielettrico, esso tende a polarizzarsi per cui il potenziale diminuisce e la capacità aumenta. In questo caso si avrà può calcolare come: € = È. per un condensatore piano si ha: C, = 225, dove £ è la costante dielettrica nel vuoto. Se all'interno del condensatore al posto del vuoto #8 _ s06,$ €= È = See 2 e,Co, essendo e la d costante dielettrica assoluta, £, la costante dielettrica relativa, C, la capacità nel vuoto. La presenza di un isolante aumenta la capacità del condensatore di un fattore £,. 55. 56. 57. 59. 61 62 Cosa si intende per "correnti veicolanti"'? Le correnti continue 0 a bassa frequenza vengono utilizzate per trasportare farmaci disciolti in forma ionica, quindi elettricamente carichi. Dal momento che molte molecole nei tessuti sono in soluzione forma ionica, quindi elettricamente cariche, possono essere trasportate nel tessuto sottoponendole a campo elettrico. Una serie di elettrodi sulla cute induce una corrente ionica detta appunto veicolante, dal momento che può trasportare ad esempio farmaci in profondità. (Slide) Cosa si intende per fMRI? fMRI sta per risonanza magnetica funzionale (MRI): è una tecnica che deriva dalla NMR, è affidabile e non invasiva, di moderna introduzione nel campo dell’imaging ed è utilizzata per produrre immagini ad alta definizione dell'intemo del corpo umano. Con questa tecnica molte malattie e alterazioni degli organi intemi possono essere visualizzate e facilmente diagnosticate. Particolarmente utile nell'ottenere immagini dettagliate del cervello e della colonna vertebrale, riesce a fomire ottime informazioni anche in campo traumatologico, oncologico, ortopedico, cardiologico e gastroenterologico. L'unico limite alla sua diffusione rimane l'elevato costo dell'apparecchiatura e delle operazioni di manutenzione. Cosa sono gli artefatti nelle tecniche tomografiche? Gli artefatti sono i difetti nell'immagine digitale; all'aumentare delle proiezioni nell’imaging tomografico è possibile minimizzare gli artefatti. Altro? Cosa sono i raggi X? Come vengono prodotti e utilizzati in medicina? I raggi X, casualmente scoperti da Rontgen, sono radiazioni elettromagnetiche caratterizzate da lunghezze d'onda comprese tra 107? e 107!!m: i raggi X sono onde elettromagnetiche di alta energia che si propagano in linea retta e penetrano la materia con modalità diversa a seconda della densità. I raggi X vengono prodotti in appositi tubi a vuoto nei quali si applica una elevata differenza di potenziale elettrico (decine di migliaia di Volt) tra due elettrodi, l’anodo (elettrodo positivo) e il catodo (elettrodo negativo). Questa d.d.p. ha l'effetto di accelerare fortemente il fascio di elettroni emessi da un filamento incandescente: gli elettroni vanno così a 1, colpire ad alta energia un bersaglio formato da un metallo pesante, in genere tungsteno. Nell’urto, il 95% dell'energia viene dissipata in calore, il rimanente 5% però genera i raggi X. Tali raggi vengono utilizzati in radioscopia (in cui gli organi che assorbono maggiormente i raggi, ad esempio le ossa, appaiono poco luminosi) e radiografia (in cui i tessuti che assorbono maggiormente i raggi X appaiono come zone meno annerite della pellicola e quindi più trasparenti alla luce). Cosa sono i tempi di rilassamento in NMR? Sapreste fare qualche esempio? L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un soggetto viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio. Dopo che l’impulso ha perturbato lo stato di equilibrio, il vettore di magnetizzazione macroscopico deve tomare ad allinearsi con il campo magnetico: questo evento viene denominato rilassamento spin-reticolo e avviene in un certo tempo definito 71, è questo che produce la FID (free induction decay) ovvero quando il sistema toma all’equilibrio emette un'onda elettromagnetica che corrisponde a un segnale (detto FID) rivelato da un’antenna. Inoltre, i vettori magnetizzazione non riescono più a essere radunati e sincronizzati, si sparpagliano di nuovo, come erano prima dell’impulso: questo evento viene chiamato rilassamento spin-spin, e avviene con un tempo definito T,, minore di T;. I due tempi 71 e 7zsono due differenti parametri di contrasto legati al tempo di rilassamento spin-spin e spin-reticolo. Cosa sono la risoluzione spaziale e la risoluzione temporale di una tecnica diagnostica? La risoluzione spaziale di una immagine ci dice quale sia il grado di dettaglio che posso ottenere: un maggior numero di pixel a parità di campo visivo corrisponde ad un maggiore dettaglio e alla possibilità di visualizzare strutture più piccole. La risoluzione temporale rappresenta il tempo minimo necessario per registrare un fenomeno che si sta osservando o per acquisire un certo segnale; nelle immagini tomografiche (TAC, NMR, PET) è necessario acquisire un certo numero di immagini in sequenza e ciò comporta un tempo variabile a seconda della tecnica utilizzata. (Slide) Cosa succede a una carica elettrica in movimento in un campo magnetico? Una particella di massa m e carica elettrica 4 in moto in un campo magnetico subisce una forza perpendicolare al campo e alla velocità della particella stessa. La relazione che fomisce l'intensità di tale forza è data dalla forza di Lorentz: F = quBsena dove a è l’angolo formato tra la velocità 3 e il campo B. In termini vettoriali si può esprimere attraverso il prodotto vettoriale: f = giò x B Inoltre, la direzione è perpendicolare al piano definito dai vettori velocità e campo magnetico e il suo verso è dato dalla regola della mano destra. Cosa succede quando metto a contatto due corpi di diversa temperatura? Motivare la risposta Se abbiamo due corpi, inizialmente isolati tra loro con stati termici diversi, se questi vengono messi a contatto, 0 comunque hanno opportunità di interagire termicamente, osserveremo che tenderanno a variare i propri parametri fino a raggiungere lo stato termico comune, denominato come equilibrio termico. Quindi se abbiamo un corpo con massa my e temperatura 7, e questo viene messo a contatto con un altro corpo di massa m, e temperatura 7, diversa da 7 comincia uno scambio di calore dal corpo con temperatura più alta a quello con temperatura più ba temperatura, ovvero quando raggiungono l'equilibrio termico. Cosa succede quando un protone immerso in un campo magnetico viene perturbato? Quale tecnica diagnostica si basa su questo? L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un campione viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio: tra le tecniche “efficaci” è l’unica assolutamente priva di controindicazioni per il soggetto esaminato, è non invasiva e permette di visualizzare l'intemo del nostro corpo 11 flusso di calore termina non appena i due corpi raggiungono la stessa senza effettuare operazioni chirurgiche 0 somministrare pericolose radiazioni ionizzanti (utilizza onde radio). Un campione contenente idrogeno viene posto in un magnete in modo che sia sottoposto a un campo magnetico statico. I suoi nuclei si orientano in parte verso il campo magnetico, evidenziando una magnetizzazione; con un opportuno impulso a radiofrequenza la magnetizzazione viene disturbata, e quando l'impulso cessa il sistema toma all’equilibrio emettendo un'onda elettromagnetica che corrisponde a un segnale (detto FID) rivelato da un'antenna. Il fatto che ci sia il segnale vuol dire che nel campione c’era idrogeno, capace di risuonare a quella particolare frequenza; se il segnale non c'è, allora non c'era idrogeno nel campione. (Slide) Cosa succede se un circuito elettrico si trova in presenza di un campo magnetico variabile? Per poter capire cosa accade quando un circuito elettrico si trova in presenza di un campo magnetico variabile ci soffermiamo sull’esperienza di Faraday. Se prendiamo in considerazione un amperometro connesso in serie con un solenoide privo di qualsiasi generatore notiamo che ci troviamo in una situazione di equilibrio, pertanto siamo in assenza di corrente. Se avviciniamo e allontaniamo ripetutamente un magnete notiamo che comincia a circolare una certa corrente. Se invece allontaniamo del tutto il magnete oppure lo mantengo in posizione senza spostarlo, allora la corrente i sarà nulla. Il tutto viene riassunto attraverso la legge di Faraday-Neumann-Lenz: do (E , ) , ) fem=- e In altre parole la differenza di potenziale è proporzionale alla variazione di flusso del campo magnetico: più questa variazione è veloce più il campo magnetico indotto sarà intenso. Cosa succede se sî posiziona una carica elettrica ferma in un campo elettrico? E in un campo magnetico? Una carica elettrica q ferma, in un campo elettrico È sente l'azione della forza È = q È, quindi comincia a muoversi di moto accelerato con accelerazione pari a: E 9 a=£= = 42, Una carica elettrica q ferma in un campo magnetico, non sente l'azione del campo magnetico F. Solo se la particella è in moto in un campo magnetico subirà una forza perpendicolare al campo e alla velocità della particella stessa. La relazione che fornisce l’intensità di tale forza è data dalla forza di Lorentz: F = quBsena dove a è l’angolo formato tra la velocità © e il campo B. In termini vettoriali si può esprimere attraverso il prodotto vettoriale: F = qî x B Inoltre, la direzione è perpendicolare al piano definito dai vettori velocità e campo magnetico e il suo verso è dato dalla regola della mano destra. Da dove provengono i segnali elettrici misurati in EEG ECG e EMG Il segnale EMG viene acquisito con aghi sottili o placchette epidermiche: le placchette acquisiscono potenziali esclusivamente dei muscoli superficiali, e non possono avere una risoluzione paragonabile agli aghi: inoltre, gli aghi possono essere anche molto complessi, un singolo ago può contenere molti punti di lettura per acquisire potenziali da fibre molto vicine, possono essere profondi, soprattutto, e arrivare a qualsiasi muscolo. L’ECG è un esame diagnostico che consente di registrare e visualizzare graficamente l’attività elettrica del cuore; al paziente vengono applicati sulla pelle alcuni elettrodi, collegati attraverso fili elettrici ad un apparecchio chiamato elettrocardiografo: le contrazioni muscolari provocano delle variazioni di potenziale elettrico che vengono registrate dagli elettrodi. L’EEG (elettroencefalografia) misura i potenziali di azione neuronali per mezzo di elettrodi disposti sul cuoio capelluto; normalmente vengono utilizzati diversi elettrodi (circa 48) applicati su tutta l’area di interesse per mezzo di una speciale cuffia cablata: i segnali vengono amplificati e visualizzati. I segnali che giungono agli elettrodi sono piccoli, dell’ordine del microvolt (1V). Definire il campo elettrico. 67. 70. mn. mn 73. TA. Il campo elettrico in un punto dello spazio è pari al rapporto tra la forza elettrica esercitata su una carica di prova posta in tale punto diviso per il valore della carica stes ibbastanza È 7 . Il campo elettrico è un campo vettoriale e l’unità di misura è il N/C oppure il V/m. [Una carica di prova è una carica elettrica puntiforme, piccola (in valore assoluto) da non modificare, a causa delle forze che esercita, il sistema in esame]. Esplicitando F attraverso la legge di Coulomb si ottiene la formula 10 neo per ricavare il campo elettrico: È . È possibile schematizzare il campo elettrico tracciando alcune linee dette linee di forza del campo che servono a capire quale sarà la direzione e il verso del vettore È. Le linee del campo elettrico sono tangenti in ogni punto al vettore campo elettrico; sono orientate nel verso del campo: hanno densità direttamente proporzionale all'intensità del campo; escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative. Definire la capacità elettrica La capacità elettrica è definita come il rapporto tra la carica e il potenziale: C = È Nel SI si misura in Farad dato dal Coulomb/Volt; la capacità è una caratteristica v intrinseca di un conduttore e dipende solo dalla forma del conduttore, dalle sue dimensioni e dal materiale isolante in cui esso è immerso. Ad esempio, per un 895 , sv condensatore piano: C, = £2È, dove £, è la costante dielettrica nel vuoto, S è l’area delle due armature e d la loro distanza. Definire la corrente elettrica Si chiama corrente elettrica un moto ordinato di cariche elettriche; ess a attraverso una sezione trasversale è definita come il rapporto tra la quantità di carica che p: di un conduttore nell'unità di tempo: / = 5°, L'unità di misura della corrente elettrica è l' Ampère, il simbolo è A. Per creare una corrente elettrica serve una differenza to di potenziale elettrico; quando viene applicata una differenza di potenziale tra le estremità di un conduttore, le cariche positive seguono la «discesa di potenziale», ci oè si muovono nel verso del campo elettrico, mentre quelle negative la risalgono, cioè si muovono in verso opposto rispetto al campo elettrico. Seguendo un'antica consuetudine, si definisce come verso della corrente elettrica quello in cui si muovono le cariche positive. Di conseguenza, il verso convenzionale della corrente elettrica è quello che fa passare da punti a potenziale più alto verso punti a potenziale più basso. Definire la portata in fluidodinamica Si chiama portata Q di un condotto il volume di un liquido V che passa in una sua sezione S nell'unità di tempo. Ovvero: Q = &! = ÎE ne de scritta come velocità del liquido per la sezione, e da qui si vede immediatamente che a grandi sezioni corrispondono piccole velocità e viceversa. Sappiamo che i liquidi sono, con ottima approssimazione, incomprimibili ovvero che il loro volume non cambia nel corso del moto. Il fatto che due sezioni trasversali diverse siano attraversate nello stesso tempo da volumi uguali di liquido significa che la portata è uniforme lungo il tubo; in particolare, è la stessa in due punti A e B, ovvero Sv = costante Questa legge è nota come equazione di continuità. Definire la potenza elettrica = Sv Cioè la portata può essere La potenza dissipata P è definita come: P = 1 «AV = R +1? = 2ÈÉ dove le ultime due relazioni sono state ricavate sfruttando la prima legge di Ohm: AV = R-7. L'unità di misura è il Watt (W) definito come Joule/secondo. L'effetto Joule è quel fenomeno per cui qualsiasi conduttore elettrico percorso da corrente elettrica si riscalda. Ciò è dovuto al fatto che parte dell’energia cinetica posseduta dagli elettroni di conduzione in movimento all’interno del conduttore è trasferita agli ioni del reticolo a causa degli urti con essi con conseguente aumento dell’energia interna degli ioni e quindi dissipazione sotto forma di calore. Definire le grandezze caratteristiche degli oscillatori: periodo frequenza e pulsazione Loscillatore è un qualsiasi modello fisico che è possibile descrivere mediante il moto armonico (si dice moto armonico il movimento che si ottiene proiettando su un diametro le posizioni di un punto materiale P che si muove di moto circolare uniforme). Come per il moto circolare uniforme, è possibile definire il periodo 7' di un moto armonico: è il tempo impiegato da un generico punto P a compiere un’oscillazione completa, dove per oscillazione completa si intende il ritomo del punto P alla posizione di partenza con la medesima velocità di partenza. Si può anche definire la frequenza f, che indica il numero di oscillazioni complete effettuate dal punto P in un secondo. Per le loro definizioni, valgono le equazioni: T = % dove T è espresso in secondi e la f in Hertz. La pulsazione, espressa in rad/s, è legata al periodo e alla frequenza dalle equazioni © = © = 2rrf Definire le grandezze fondamentali della fluidostatica: pressione e densità La pressione è una grandezza scalare definita come il rapporto tra il modulo della forza perpendicolare alla superficie e l’area della superficie, ovvero: p = È Nel Sistema Intemazionale l’unità di misura della pressione è il Newton su metro quadrato (N/m?) cui si dà il nome di Pascal (Pa); esso è definito come la pressione che si ottiene quando una forza di intensità pari a 1 agisce in direzione perpendicolare a una superficie di area 1 m°, 1Pa = 2 Data una superficie fissata, se la forza aumenta la pressione aumenta; data una forza fissata, se aumenta la superficie su cui si distribuisce tale forza, la pressione diminuisce. La densità p di un corpo è uguale al rapporto tra la sua massa m e il suo volume V, p ma v ‘. La densità si misura in kilogrammi al metro cubo (kg/m?). v Simile alla densità vi è un’altra grandezza ovvero il peso specifico, definito come py ovvero peso per unità di volume; l’unità di misura è il N/m?. Descrivere brevemente la tecnica NMR L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un soggetto viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio: tra le tecniche “efficaci” è l’unica assolutamente priva di controindicazioni per il soggetto esaminato, è non invasiva e permette di visualizzare l'intemo del nostro corpo senza effettuare operazioni chirurgiche o somministrare pericolose radiazioni ionizzanti (utilizza onde radio). Un campione contenente idrogeno viene posto in un magnete in modo che sia sottoposto a un campo magnetico statico. I suoi nuclei si orientano in parte verso il campo magnetico, evidenziando una magnetizzazione: con un opportuno impulso a radiofrequenza la magnetizzazione viene disturbata, e quando l'impulso cessa il sistema toma all'equilibrio emettendo un'onda elettromagnetica che corrisponde a un segnale (detto FID) rivelato da un'antenna. Il fatto che ci sia il segnale vuol dire che nel campione c’era idrogeno, capace di risuonare a quella particolare frequenza; se il segnale non c'è, allora non c’era idrogeno nel campione. (Slide) Descrivere brevemente la tecnica PET La Tomografia a Emissione di Positroni (Positron Emission Tomography, PET), è una tecnica di imaging tomografico. La PET produce immagini del corpo rilevando la radiazione emessa da sostanze radioattive. AI soggetto da sottoporre a indagine si somministra una sostanza radioattiva che rapidamente decade con l'emissione beta+: è un tipo di decadimento che comporta l’emissione di un positrone, l’antiparticella dell'elettrone, insieme a un fotone e un neutrino; il positrone dopo aver percorso una distanza piccolissima incontra un elettrone, e avviene l’annichilazione con l’emissione di due fotoni di energia fissata e direzione opposta. Queste sostanze, ad esempio C — 11, 0 — 15, N — 13, sono iniettate nel corpo ed hanno breve tempo di decadimento. Le emissioni radioattive del decadimento beta+ non sono esenti da rischi, la dose assorbita varia molto in funzione del tipo di isotopo scelto; nonostante le alte emissioni, la dose totale assorbita è accettabile considerando la bassa durata dei fenomeni e la breve permanenza dell’isotopo nel soggetto. Negli ultimi anni si è diffusa una metodologia ibrida, che sta fomendo risultati interessanti: infatti, le immagini ottenute risultano più facili da leggere e interpretare; principalmente utilizzate sono la PET-NMR e PET-TC. (Slide) Descrivere l'uso dell'elettromiografia nell'attività sportiva L'elettromiografia è un esame diagnostico che permette di studiare la funzionalità dei muscoli e dei nervi connessi presenti in una data area del corpo. La EMG è un esame funzionale, perciò valuta solamente la funzione del nervo e/o del muscolo e ne localizza la sede approssimativa della patologia. Tale procedura fomisce informazione di tipo funzionale, ovvero ci informano su quanto efficacemente muscoli e nervi svolgano il loro compito, diversamente da altre tecniche (come la TAC ad esempio) che forniscono informazioni di tipo morfologico, ci dicono cioè “come è fatto” l'organo in esame. I dispositivi per l’elettromiografia sportiva sono piuttosto diversi da quelli per uso clinico, si utilizzano principalmente placche superficiali, piuttosto che ad ago. Il loro scopo è la misura dell’ampiezza e l’analisi del rapporto segnale-sforzo fisico piuttosto che la verifica della funzionalità del sistema nervo-muscolo. (Slide) Descrivere il funzionamento dell'occhio umano L'occhio è un organo racchiuso da una spessa membrana opaca, che presenta sul davanti una superficie trasparente detta comea. Dietro la cornea vi è l’iride, un diaframma che ha nel centro un foro (la pupilla) attraverso cui penetra la luce: l’ampiezza della pupilla viene modificata allo scopo di regolare la quantità di luce che giunge alla retina, lo schermo sul quale viene costruita l’immagine. L'occhio mette a fuoco gli oggetti modificando la curvatura del cristallino e, quindi, la sua distanza difficile, peri portatori di carica, muoversi attraverso un conduttore ohmico reale. Un conduttore ideale avrebbe resistenza nulla: in esso, cioè, il moto delle cariche non troverebbe alcun impedimento. A parità di differenza di potenziale applicata, un conduttore di resistenza maggiore è percorso da una corrente meno intensa. 96. Esporre le caratteristiche principali dell'apparecchiatura per la tecnica ecografica Per produrre gli ultrasuoni si sfrutta la piezoelettricità: è una proprietà di molti materiali per cui un materiale sottoposto a una differenza di potenziale risponde meccanicamente (ad esempio tramite deformazione meccanica), e viceversa sollecitato meccanicamente risponde con una differenza di potenziale. L’apparecchiatura è costituita da una sonda che emette ultrasuoni, i quali attraversano i tessuti con una certa velocità e con un’impedenza che dipende dal tipo di tessuto; gli ultrasuoni riflessi dai tessuti ritomano alla sonda. La riflessione avviene con un angolo uguale a quello incidente dell’ultrasuono, gli ultrasuoni non riflessi proseguiranno il loro percorso nei tessuti con un’intensità ridotta (trasmissione) e con angolo leggermente modificato. (ultima parte slide) 97. Esporre le condizioni per il galleggiamento di un corpo Consideriamo un corpo di densità p, e volume V; per cui avrà massa m, = p;V,. Supponiamo che venga immerso, in tutto o in parte, in un liquido di densità p, e il volume della parte immersa, cioè del liquido spostato, è V;. All’equilibrio la forza peso F, che agisce sul corpo e rivolta verso il basso uguaglia la spinta di Archimede Fx rivolta verso l'alto. Per cui si ha: E, = Fx > mig = PLgVi > PiVig = PL9Vi > piVi = piVi > = È2 per cui se un corpo che ha una densità minore di quella del n PL liquido sale verso l'alto: un corpo di densità uguale a quella del liquido, invece, galleggia sotto il livello del liquido: infine, un corpo di densità maggiore di quella del liquido affonda. Ad esempio la mongolfiera riesce a volare perché la densità dell’aria calda prodotta all’intemo del pallone è minore rispetto alla densità dell’aria estema. 98. Esporre le leggi dei circuiti elettrici Le leggi dei circuiti elettrici, conosciute meglio come leggi di Kirchhoff, sono due: 1. Prima legge di Kirchhoff o legge dei nodi: stabilisce che la somma delle intensità delle correnti entranti in un nodo è uguale alla somma delle intensità delle correnti uscenti. La prima legge di Kirchhoff è una conseguenza del principio di conservazione della carica elettrica. 2. Seconda legge di Kirchhoff o legge delle maglie: afferma che la somma algebrica delle differenze di potenziale che si incontrano percorrendo una maglia è uguale a zero. La seconda legge di Kirchhoff è un’espressione del principio di conservazione dell’energia. 99. Fare qualche esempio dell'utilizzo delle particelle elementari în medicina Diverse sono le terapie che utilizzano fasci di particelle accelerate in maniera tale da sfruttare il loro potere penetrante. Le particelle solitamente utilizzate sono nuclei ionizzati, protoni, elettroni, ioni. La tecnica BNCT (Boron Neutron Capture Teraphy) è una tecnica che serve ad ottenere un irraggiamento dell’area tumorale direttamente in loco, con l'emissione stimolata di particelle. Il Boro 10, l’isotopo stabile e non radioattivo, risulta concentrarsi nelle cellule tumorali piuttosto che in quelle sane. La zona viene esposta a neutroni lenti, poco energetici e neutri, che penetrano senza eccessive interazioni con il resto del tessuto: il boro tende a catturare i neutroni trasformandosi in un isotopo instabile che decade rapidamente in litio e elio (più un gamma): le particelle emesse dal decadimento, contrariamente al neutrone iniziale, sono piuttosto energetiche, e danneggiano la cellula tumorale. 100. Fare qualche esempio di tecnica diagnostica e relativo parametro di contrasto Nella radiografia, un mezzo di contrasto radiologico è generalmente una sostanza somministrata al paziente per rendere visibile un organo o un sistema di organi in una tecnica nella quale normalmente non sarebbe visibile, possono essere impiegati con introduzione diretta in cavità normali (il paziente li può bere, ad esempio) oppure mediante iniezione in circolo. A titolo di esempio, nella radiografia X, citiamo l’uso del solfato di bario, radiopaco oppure i composti iodati utilizzati per l’analisi angiografica e delle vie urinarie. La Tomografia a Emissione di Positroni (Positron Emission Tomography, PET), è una tecnica di imaging tomografico. La PET produce immagini del corpo rilevando la radiazione emessa da sostanze radioattive; al soggetto da sottoporre a indagine si somministra una sostanza radioattiva che rapidamente decade con l’emissione beta+. L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un campione viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio. Dopo che l’impulso ha perturbato lo stato di equilibrio il vettore di magnetizzazione macroscopico deve tomare ad allinearsi con il campo magnetico: questo evento viene denominato rilassamento spin-reticolo e avviene in un certo tempo definito 7, è questo che produce la FID (free induction decay). Inoltre, i vettori magnetizzazione non riescono più a essere radunati e sincronizzati, si sparpagliano di nuovo, come erano prima dell’impulso: questo evento viene chiamato rilassamento spin-spin, e avviene con un tempo definito 7,, minore di 71. I due tempi 7; e Yzsono due differenti parametri di contrasto legati al tempo di rilassamento spin-spin e spin-reticolo. 101. Fare qualche esempio di tecniche di imaging funzionale La risonanza magnetica funzionale (ÎMRI) è una tecnica affidabile e non invasiva di modera introduzione nel campo dell’imaging è utilizzata per produrre immagini ad alta definizione dell'interno del corpo umano. Con questa tecnica molte malattie e alterazioni degli organi intemi possono essere visualizzate e facilmente diagnosticate. Particolarmente utile nell'ottenere immagini dettagliate del cervello e della colonna vertebrale, riesce a fornire ottime informazioni anche in campo traumatologico, oncologico, ortopedico, cardiologico e gastroenterologico. L'unico limite alla sua diffusione rimane l'elevato costo dell'apparecchiatura e delle operazioni di manutenzione. L'elettromiografia è un esame diagnostico che permette di studiare la funzionalità dei muscoli e dei nervi connessi presenti in una data area del corpo. La EMG è un esame funzionale, perciò valuta solamente la funzione del nervo e/o del muscolo e ne localizza la sede approssimativa della patologia. Tale procedura fomisce informazione di tipo funzionale, ovvero ci informano su quanto efficacemente muscoli e nervi svolgano il loro compito, diversamente da altre tecniche (come la TAC ad esempio) che forniscono informazioni di tipo morfologico, ci dicono cioè “come è fatto” l'organo in esame. 102. Fare un esempio di applicazione degli ultrasuoni în medicina a parte le tecniche di ecografia Oltre alla tecnica ecografica, gli ultrasuoni possono essere utilizzati nella tecnica per l’estrazione del cristallino, nota come phacoemulsificazione. L'intervento si articola in più fasi: inizialmente viene effettuata una piccola incisione sulla cornea; in questa incisione viene introdotta una sonda a ultrasuoni, appunto la sonda phaco, che scava il cristallino indurito fino a distruggerlo. I frammenti vengono portati via da una circolazione d’acqua che serve anche a impedire il collasso della camera al di sotto della comea in assenza del cristallino: al posto della vecchia lente naturale viene introdotta una lente in plastica. Un'altra tecnica è la litotripsia: è una tecnica non invasiva in cui un fascio di ultrasuoni di forte intensità viene focalizzato su un bersaglio che viene frantumato; il bersaglio ideale sono i calcoli nei canali vescicali, piccoli, duri e fastidiosi. 103. Fare un esempio di applicazione del principio di Pascal Il principio di Pascal afferma che una variazione di pressione applicata ad un fluido chiuso è trasmessa integralmente in ogni punto del fluido e alle pareti del contenitore in cui è posto. Un classico esempio di applicazione del principio di Pascal è il torchio idraulico comunemente utilizzato nelle autofficine: consente di sollevare un peso grande mediante una forza piccola. È costituito da due cilindri collegati tra loro aventi sezioni differenti Se S,. Dal principio di Pascal si ha: pi= p1 > È= È 4 E = FE se Sì < 5 allora anche la Fi < E, 104. Fare un esempio di disposizione delle linee di forza del campo elettrico în una distribuzione di cariche Il campo elettrico in un punto dello spazio è pari al rapporto tra la forza elettrica esercitata su una carica di prova posta in tale punto diviso per il valore della carica stes ibbastanza È 7 Il campo elettrico è un campo vettoriale e l’unità di misura è il N/C oppure il V/m. [Una carica di prova è una carica elettrica puntiforme, piccola (in valore assoluto) da non modificare, a causa delle forze che esercita, il sistema in esame]. Esplicitando È attraverso la legge di Coulomb si ottiene la formula per ricavare îl campo elettrico: È = 2? . È possibile schematizzare il campo elettrico tracciando alcune linee dette linee di forza del campo che servono a capire quale sarà la direzione e il verso del vettore È. Le linee del campo elettrico sono tangenti in ogni punto al vettore campo elettrico; sono orientate nel verso del campo: hanno densità direttamente proporzionale all’intensità del campo; escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative. Esaminiamo i campi generati dall’insieme di due cariche, in un caso uguali in valore assoluto e con segni opposti e, in un altro, uguali e positive. Osserviamo le linee di campo nel primo caso: nella zona al centro tra le due cariche, i campi si rafforzano e quindi il campo totale è intenso e, in modo coerente, le linee di campo sono fitte. Nel secondo caso, nella stessa zona centrale, i campi si indeboliscono quindi il campo totale è nullo e, in modo coerente, le linee di campo sono rade. 105. Fare un esempio di trasmissione del calore per irraggiamento diverso dal riscaldamento solare La propagazione del calore attraverso la materia è resa possibile da diversi processi: in un corpo solido avviene per conduzione e in un fluido avviene prevalentemente per convezione e l'irraggiamento, Conduzione: processo che avviene principalmente nei solidi per cui il calore passa da una zona a temperatura maggiore a una a temperatura minore in un mezzo materiale senza che vi sia sostanziale spostamento di materia. La quantità di calore è direttamente proporzionale all’area attraversata, alla differenza di temperatura e inversamente proporzionale allo spessore del materiale. Convezione: processo di trasmissione del calore che avviene nei fluidi e comporta spostamenti macroscopici di materia. /rraggiamento: processo per cui il calore viene trasferito tramite onde elettromagnetiche. È l’unico processo di trasmissione del calore che può funzionare nel vuoto. Due corpi possono scambiarsi energia per irraggiamento: ciascuno emette energia, e ciascuno assorbe parte dell'energia emessa dall'altro; quello più caldo irraggerà più di quello freddo, e il risultato netto sarà il trasferimento di energia (calore) dal corpo più caldo a quello più freddo; anche noi, nel nostro piccolo, irraggiamo onde elettromagnetiche. 106. La EMG è un esame funzionale o morfologico? Che differenza c'è tra le due tipologie? L'elettromiografia è un esame diagnostico che permette di studiare la funzionalità dei muscoli e dei nervi connessi presenti in una data area del corpo. La EMG è un esame funzionale, perciò valuta solamente la funzione del nervo e/o del muscolo e ne localizza la sede approssimativa della patologia. Tale procedura fornisce informazione di tipo funzionale, ovvero ci informano su quanto efficacemente muscoli e nervi svolgano il loro compito, di versamente da altre tecniche (come la TAC ad esempio) che forniscono informazioni di tipo morfologico, ci dicono cioè “come è fatto” l'organo in esame. 107. Perché in NMR vengono utilizzate onde radio? L'NMR (Risonanza Magnetica Nucleare) è una tecnica particolare nella quale un soggetto viene immerso in un campo magnetico e irraggiato con onde radio: tra le tecniche “efficaci” è l’unica assolutamente priva di controindicazioni per il soggetto esaminato, è non invasiva e permette di visualizzare l'intemo del nostro corpo senza effettuare operazioni chirurgiche o somministrare pericolose radiazioni ionizzanti (utilizza onde radio). Un campione contenente idrogeno viene posto in un magnete in modo che sia sottoposto a un campo magnetico statico. I suoi nuclei si orientano in parte verso il campo magnetico, evidenziando una magnetizzazione: con un opportuno impulso a radiofrequenza la magnetizzazione viene disturbata, e quando l'impulso cessa il sistema toma all’equilibrio emettendo un'onda elettromagnetica che corrisponde a un segnale (detto FID) rivelato da un’antenna. (Slide) 108. Perché nella PET vengono utilizzati isotopi radioattivi? Che caratteristiche devono avere? La Tomografia a Emissione di Positroni (Positron Emission Tomography, PET), è una tecnica di imaging tomografico. La PET produce immagini del corpo rilevando la radiazione emessa da sostanze radioattive. Al soggetto da sottoporre a indagine si somministra una sostanza radioattiva che rapidamente decade con l'emissione beta+: è un tipo di decadimento che comporta l'emissione di un positrone, l’antiparticella dell'elettrone, insieme a un fotone e un neutrino; il positrone dopo aver percorso una distanza piccolissima incontra un elettrone, e avviene l’annichilazione con l’emissione di due fotoni di energia fissata e direzione opposta. Queste sostanze, ad esempio C — 11, 0 — 15, N — 13, sono iniettate nel corpo ed hanno breve tempo di decadimento. Le emissioni radioattive del decadimento beta+ non sono esenti da rischi, la dose assorbita varia molto in funzione del tipo di isotopo scelto; nonostante le alte emissioni, la dose totale assorbita è accettabile considerando la bassa durata dei fenomeni e la breve permanenza dell’isotopo nel soggetto. (Slide) 109. Perché quando si fa l'ecografia viene utilizzato un gel tra la sonda e il corpo? Il gel aumenta la conduttività degli ultrasuoni attraverso il derma ed i tessuti sottostanti e annulla la resistenza opposta dall’aria alla loro propagazione: infatti, l’aria non è un buon conduttore per le onde sonore, oppone una certa resistenza che va annullata in modo da poter effettuare un'ecografia con un’immagine chiara e facilmente leggibile. Inoltre, il gel aumenta lo scorrimento della sonda sulla pelle: se non ci fosse il gel la pelle verrebbe tirata e contratta pregiudicando la propagazione delle onde sonore di entrata e di ritomo, con una conseguente diminuzione della qualità dell’immagine elaborata dall’ecografo. 110. Qual è la principale classificazione delle tecniche diagnostiche? Definire i termini. Per quanto riguarda la classificazione delle tecniche diagnostiche alcune di esse sono peculiarmente morfologiche, altre fisiologiche, altre ancora chimico-molecolari. Per la scelta di una particolare tecnica piuttosto che un’altra innanzitutto bisogna capire cosa si vuole osservare e qui vi è la prima distinzione tra tecnica funzionale e tecnica morfologica: la funzionale ci informa su quanto efficacemente muscoli e nervi svolgano il loro compito, diversamente da altre tecniche (come la TAC ad esempio) che fomiscono informazioni di tipo morfologico, ci dicono cioè “come è fatto” l'organo in esame. Altro parametro da tenere in considerazione è la risoluzione, temporale o spaziale: la risoluzione spaziale di una immagine ci dice quale sia il grado di dettaglio che posso ottenere, un maggior numero di pixel a parità di campo visivo corrisponde ad un maggiore dettaglio e alla possibilità di visualizzare strutture più piccole: la risoluzione temporale rappresenta il tempo minimo necessario per registrare un fenomeno che si sta osservando o per acquisire un certo segnale. Inoltre, non meno importante è la valutazione dei benefici apportati dalle tecnologie in relazione ai costi. 111. Quale comportamento caratterizza i passaggi di stato relativamente alle grandezze calore e temperatura? I passaggi di stato sono tutte quelle transizioni che consentono alla materia di passare da uno stato all’altro. Gli stati della materia sono tre: solido, liquido, aeriforme. Dunque, ogni volta che un corpo muta il proprio stato si verifica un passaggio di stato o cambiamento di fase. Durante il passaggio di stato la temperatura rimane costante e il calore fornito mentre T' = cost serve a far passare la sostanza da uno stato all’altro: si parla di calore latente. Il calore latente è il calore necessario affinché si verifichi un passaggio di stato (0 cambiamento di stato) di una data sostanza. Non è accompagnato da variazione di temperatura. Il calore latente è caratterizzato dalla relazione Q = L* m dove il calore per unità di massa L è denominato come calore latente di fusione o liquefazione e si misura in //Kg. Esso può assumere valore differente per diverse sostanze. Ad ogni passaggio di stato corrisponde un proprio calore latente. Si parla allora di calore latente di fusione; calore latente di vaporizzazione. 112. Quale parametro di contrasto è alla base della visualizzazione di radiografie X? Un mezzo di contrasto radiologico è generalmente una sostanza somministrata al paziente per rendere visibile un organo o un sistema di organi in una tecnica nella quale normalmente non sarebbe visibile. Il mezzo di contrasto può essere opaco alle radiazioni © trasparente ad esse, e genera contrasto se questa proprietà rende l’organo visivamente diverso da quelli che lo circondano. I mezzi di contrasto possono essere impiegati con introduzione diretta in cavità normali (il paziente li può bere, ad esempio) oppure mediante iniezione in circolo. A titolo di esempio, nella radiografia X, citiamo l’uso del solfato di bario, radiopaco oppure i composti iodati utilizzati per l’analisi angiografica e delle vie urinarie. (Slide) 113. Quali sono le differenze tra fluidi reali e ideali? Un fluido ideale è un fluido incomprimibile e non viscoso: in realtà avviene che quando il fluido si sposta porta con sé altro fluido: sarebbe l'equivalente meccanico dell’attrito e che nel caso dei fluidi viene denominato viscosità. La viscosità è equivalente all’attrito per la dinamica: un liquido non viscoso vuol dire che scorre senza dissipare energia e senza che si verifichino forze di contatto con la superficie del condotto in cui scorre. La viscosità è quindi la propensione di un fluido a generare attrito e riguarda esclusivamente i fluidi reali. I fluidi ideali sono fluidi non viscosi (privi di attrito) e incomprimibili, mentre i fluidi reali sono viscosi e in particolare sono comprimibili nel caso dei gas, incomprimibili nel caso dei liquidi. I fluidi ideali si muovono con velocità v senza che nessuna particella di fluido sottostante si muova. Nel caso di fluidi reali si hanno due regimi: regime laminare e regime turbolento. Nel regime laminare il fluido scorre come se fosse costituito da tante lamine una sopra l’altra; nel regime turbolento si ha la formazione di vortici ed onde. 114. Quali sono le particelle utilizzate nelle terapie? Diverse sono le terapie che utilizzano fasci di particelle accelerate in maniera tale da sfruttare il loro potere penetrante. Le particelle solitamente utilizzate sono nuclei ionizzati, protoni, elettroni, ioni. Un fascio di particelle, pur essendo molto più difficile da generare e guidare rispetto ai raggi X o ai raggi gamma, viene utilizzato grazie alla elevata proprietà di penetrazione nei tessuti in confronto all’analoga proprietà dei raggi: le onde EM come i gamma subiscono una progressiva attenuazione con la distanza, i protoni e gli ioni carbonio, invece, presentano un picco, detto picco di Bragg, ovvero tali particelle penetrano nel tessuto e vengono immediatamente ssorbite. (Slide) 115. Quando è necessario utilizzare in diagnostica una tecnica ad alta risoluzione spaziale? La risoluzione spaziale di una immagine ci dice quale sia il grado di dettaglio che posso ottenere: un maggior numero di pixel a parità di campo visivo corrisponde ad un maggiore dettaglio e alla possibilità di visualizzare strutture più piccole. La risoluzione temporale rappresenta il tempo minimo necessario per registrare un fenomeno che si sta osservando o per acquisire un certo segnale; nelle immagini tomografiche (TC, NMR, PET) è necessario acquisire un certo numero di immagini in sequenza e ciò comporta un tempo variabile a seconda della tecnica utilizzata. (Slide) Quando vi è la necessità di acquisire immagini dettagliate si utilizzano tecniche ad alta risoluzione spaziale (TAC, NMR) Altro? 116. Quando è necessario utilizzare in diagnostica una tecnica ad alta risoluzione temporale? La risoluzione spaziale di una immagine ci dice quale sia il grado di dettaglio che posso ottenere: un maggior numero di pixel a parità di campo visivo corrisponde ad un maggiore dettaglio e alla possibilità di visualizzare strutture più piccole. La risoluzione temporale rappresenta il tempo minimo necessario per registrare un fenomeno che si sta osservando o per acquisire un certo segnale; nelle immagini tomografiche (TC, NMR, PET) è necessario acquisire un certo numero di immagini in sequenza e ciò comporta un tempo variabile a seconda della tecnica utilizzata. (Slide) Quando vi è la necessità di acquisire informazioni su fenomeni o immagini a rapida variazione si utilizzano le tecniche ad alta risoluzione temporale (FEG, ECG, ecografia) Altro? 117. Si esponga il teorema di Bernoulli, specificandone i casi notevoli Il teorema di Bernoulli è da considerarsi come l’espressione della conservazione dell'energia nei fluidi. Supponiamo di avere un fluido in moto in un condotto che presenti variazioni di sezione e di quota, si avrà: p + pgh +3 pv° = costante Ovvero la somma della pressione, dell'energia potenziale per unità di volume e dell’energia cinetica per unità di volume è costante. Il significato dei simboli è il solito: p è la pressione del fluido in un certo punto, la densità del fluido, A l’altezza dell’asse del condotto e v la velocità del fluido. Osserviamo che il termine pgh ci dice che un fluido che sale perde pressione p, mentre a parità di altezza h una maggiore velocità (che equivale a una minore sezione) comporta una pressione minore. Il teorema di Bemoulli si può scrivere anche nel seguente modo: pi + pgha + i i , x a i pvî = pa + pghz +3 pv3 Un esempio applicativo che altro non è che un caso particolare si ha quando la sezione è costante per cui la velocità sempre la ste La formula si riduce a: p1 + pgha = pz + pghia > Ap = pgAh che altro non è che la legge di Stevino. Esaminiamo ora l'equazione di Bemoulli per una conduttura orizzontale. In questo caso si ha fy = h, da cui segue che: p, +91? = p. +20v? > p+3pv? = cost Pertanto, se v diminuisce, p deve aumentare e viceversa: questo fenomeno si chiama effetto Venturi. 118. Si riscontrano differenze negli elettrocardiogrammi di atleti e persone sedentarie? Motivare. L’ECG consente di rilevare numerosi cambiamenti elettrici del cuore che sarebbero considerati patologici in un soggetto che non è un atleta, mentre sono perfettamente normali in un adleta. Chi pratica attività sportiva solitamente ha il cosiddetto cuore d’atleta: con il termine cuore d’atleta si fa riferimento ai normali cambiamenti del cuore in soggetti che praticano attività fisica. In un soggetto con cuore d’atleta il cuore è più grande, le pareti cardiache sono ispessite, le camere cardiache sono lievemente dilatate. L'aumento di volume e l’ispessimento delle pareti permettono al cuore di pompare una quantità di sangue nettamente superiore per ogni battito. I cambiamenti cardiaci che avvengono nel cuore d’atleta assomigliano a quelli che possono avvenire in alcune patologie: le principali differenze tra il cuore d’atleta e un cuore patologico sono che nel primo il cuore e le valvole cardiache funzionano normalmente. 119. Spiegare brevemente in che cosa consiste la differenza tra moto della sorgente e moto del ricevitore nell'effetto Doppler per le onde acustiche Il fenomeno secondo cui la frequenza di un’onda periodica, rilevata da un ricevitore in moto rispetto alla sorgente dell’onda, è diversa da quella rilevata da un ricevitore in quiete si chiama effetto Doppler. Per vedere che cosa succede quando la sorgente e il ricevitore sono in moto relativo, distinguiamo dunque due casi: m la sorgente è ferma rispetto all’aria e il ricevitore è in movimento; m la sorgente è in movimento rispetto all’aria e il ricevitore è fermo. voto se il ricevitore si avvicina alla sorgente, si sceglie il segno «+» e risulta fo > fi w se il ricevitore si allontana dalla sorgente, si vb si sceglie il segno «—» e risulta fo > fi m se la sorgente si allontana dal ricevitore, si sceglie il segno «+» e risulta fo < f. 120. Spiegare brevemente l'elettrocardiogramma L’elettrocardiogramma (ECG) è un esame diagnostico che consente di registrare e visualizzare graficamente l’attività elettrica del cuore. AI paziente vengono applicati sulla pelle alcuni elettrodi, collegati attraverso fili elettrici ad un apparecchio chiamato elettrocardiografo: le contrazioni muscolari provocano le variazioni di potenziale elettrico che vengono registrate dagli elettrodi. Il tracciato ha in genere un andamento caratteristico: i tratti che lo compongono si ripetono a ogni ciclo cardiaco e si chiamano onde e sono identificate con le lettere PQRST. L'onda P rappresenta la contrazione degli atri del cuore: i medici la definiscono come l'onda di depolarizzazione degli atri. PQ è il tratto non attivo, misura il tempo che intercorre dal momento in cui iniziano ad attivarsi gli atri fino al momento in cui si attivano i ventricoli. Onde Q, R ed S: queste onde formano il cosiddetto complesso QRS: il complesso QRS rappresenta la contrazione dei ventricoli e, in gergo tecnico, assume il nome di complesso di depolarizzazione dei ventricoli. ST: rappresenta il periodo in cui i ventricoli si contraggono. T: esprime il rilassamento dei ventricoli; in gergo medico, questo rilassamento prende il nome di ripolarizzazione dei ventricoli o ritomo a riposo dei ventricoli. 121. Spiegare brevemente la tecnica dell'elettroencefalografia (EEG) L’elettroencefalografia (EEG) è un esame diagnostico neurologico che, attraverso alcuni elettrodi posizionati sul cuoio capelluto ed in modo da formare un reticolo, misura l’attività elettrica cerebrale, riproducendola su uno schermo sotto forma di una serie di onde. Normalmente vengono utilizzati diversi elettrodi (circa 48) applicati su tutta l’area di interesse per mezzo di una speciale cuffia cablata; i segnali vengono amplificati e visualizzati: i segnali che giungono agli elettrodi sono piccoli, dell'ordine del microvolt (1V). È importante specificare che ciò che viene letta è la differenza di potenziale tra due elettrodi, e solitamente il tracciato è formato da tanti segnali ognuno proveniente da una coppia di elettrodi. Questo sistema consente, seppur grossolanamente, di evidenziare aspetti delle funzioni cerebrali: ha una pessima risoluzione spaziale, nulla di paragonabile alla risonanza o alla TAC, però ha dalla sua la risoluzione temporale: il segnale EEG infatti è acquisito in tempo reale. Nel tracciato EEG sono presenti onde a frequenza e ampiezza diversa che possono essere associate a stati di veglia o sonno, salute o patologia. Onda alfa: nell’adulto a riposo è l'onda principale, la frequenza è compresa tra 8 e 12Hz, ampiezza di circa 50 microvolt e di aspetto sinusoidale, spesso raggruppati in pacchetti. Onda beta: si registra in condizioni di veglia o in attività cerebrale, è distinto in beta lento (13.5 — 18 H2) e beta rapido (18.5 — 30 Hz) con ampiezza media di 20 microvolt. Onda theta: hanno una frequenza tra 4 e 7HZ e possono avere ampiezza varia, in genere inferiore all'alfa. Onda delta: hanno una frequenza tra 0 e 3Hz: l'ampiezza è variabile e può raggiungere e superare i 200 microvolt: si rivelano onde delta durante il sonno REM. (Slide) 122. Spiegare in parole semplici perché quando un oggetto viene lanciato verso l'alto prima sale poi torna giù Ogni corpo è soggetto alla forza di gravità. Quando un corpo è lanciato verso l’alto questo ha un'accelerazione la quale man mano che sale diminuisce, così come la sua velocità. La forza di gravità, dunque, essendo diretta verso la terra tende a frenare l’oggetto. Si arriverà ad una data altezza in cui la velocità del corpo varrà zero, per cui proprio nell'istante di tempo in cui la velocità varrà zero il corpo si fermerà, dopodiché comincerà la sua caduta verso il basso e velocità ed accelerazione cominceranno ad aumentare nuovamente anche se con verso opposto. 123. Vantaggi e svantaggi della NMR Principali vantaggi della Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): tra le tecniche “efficaci” è l’unica assolutamente priva di controindicazioni per il soggetto esaminato, è non invasiva e permette di visualizzare l'interno del nostro corpo senza effettuare operazioni chirurgiche o somministrare pericolose radiazioni ionizzanti (utilizza onde radio). Svantaggi della NMR: l'unico limite alla sua diffusione rimane l'elevato costo dell'apparecchiatura e delle operazioni di manutenzione, infatti, il magnete è a superconduttore, quindi non ha bisogno di alimentazione, però è necessario mantenerlo a temperature di poco superiori allo zero assoluto, con elio e azoto liquido, che vanno continuamente riforniti; inoltre, dovrà essere accertata che non ci sia la presenza di pace-maker cardiaco, protesi metalliche poiché queste potrebbero subire danneggiamenti sotto l'azione del campo magnetico; altro svantaggio è l’effetto claustrofobico durante l'esame. 124. Vantaggi e svantaggi della TAC La TAC, acronimo di Tomografia Assiale Computerizzata, è una tecnica diagnostica che sfrutta i raggi X per ottenere immagini dettagliate, in versione tridimensionale, di aree anatomiche specifiche del corpo umano. La TAC si segnala per diversi rischi, tra cui: esposizione non trascurabile alle radiazioni ionizzanti (raggi X): reazione allergica al mezzo di contrasto (chiaramente, tale rischio sussiste soltanto nella TAC con mezzo di contrasto). Vantaggi della TAC: creazione di immagini ricche di dettagli e di ottima qualità il che consente di definire diagnosi molto precise; dolore minimo e minima invasività; breve durata; fomisce immagini in tempo reale. 125. Vantaggi e svantaggi delle tecniche ecografiche ad ultrasuoni Sappiamo che l’orecchio umano è in grado di percepire suoni con una frequenza massima di 15 — 20 KHz. I suoni al di sopra di queste frequenze vengono detti “ultrasuoni”. Gli ultrasuoni possono essere utilizzati per ottenere informazioni diagnostiche. I vantaggi di queste tecniche sono molteplici: esse sono assolutamente non invasive e senza alcuna controindicazione, tanto da essere utilizzate comunemente in ostetricia; la sensibilità per l’analisi di certi tessuti molli le rende adeguate nella medicina sportiva; i macchinari sono piuttosto economici (almeno relativamente ad altri apparati) e non presentano problemi di sicurezza (radiazioni, campi em forti, magneti, alte tensioni). Gli svantaggi, intrinseci alla tecnica, ci sono: risoluzione e precisione non paragonabili con le tecniche di imaging: leggibilità scarsa, vuol dire che l'operatore deve essere bravo a interpretare i dati ottenuti, il che presuppone la possibilità di interpretazioni soggettive. Primo caso: sorgente ferma e ricevitore in movimento: fo f Dove fa è la frequenza rilevata, voè la velocità del suono, v è la velocità del ricevitore, f è la frequenza emess In questa formula: sceglie il segno «> e risulta fo < f. Secondo cas orgente in movimento e ricevitore fermo: fo f In questa formula: m se la sorgente si avvicina al ricevitore,