Fisica Medica

La fisica medica applica alla medicina i concetti e le metodologie proprie della fisica, contribuendo ai campi della diagnosi, della terapia e della prevenzione. La ricerca in questo ambito è volta all’ottimizzazione e al miglioramento delle metodologie diagnostiche e terapeutiche, nonché allo sviluppo e alla valutazione di nuove tecnologie in ambito clinico.

I percorsi professionali accesssibili ad un fisico medico spaziano dalla ricerca in ambito universitario all’impiego presso realtà industriali di produzione di tecnologie medico-sanitarie, fino all’importante figura del fisico medico in ambito ospedaliero, che richiede un ulteriore percorso di specializzazione post-laurea.

L’attività di ricerca del gruppo di fisica medica dell’Università di Ferrara è rivolta principalmente alla diagnostica per immagini in una vasta gamma di contesti:

Tecniche di imaging radiografico:

L’analisi a raggi X si colloca tra le più affidabili e meno invasive tecniche diagnostiche disponibili nella medicina moderna. Essa permette di visualizzare, con risoluzioni dell’ordine del decimo di millimetro, i dettagli delle strutture interne al nostro corpo. Le più recenti innovazioni in questo campo hanno portato alla realizzazione di apparecchiature capaci di produrre ricostruzioni tridimensionali delle parti anatomiche interessate, nonché all’utilizzo di mezzi di contrasto che permettono di individuare i tumori già nei primissimi stadi del loro sviluppo, consentendo diagnosi precoci e conseguentemente trattamenti più efficaci. Il nostro impegno è mirato all’ottimizzazione di queste tecniche, al fine di fornire alla scienza medica migliori strumenti di diagnosi e prevenzione. Recentemente, grazie al livello di innovazione raggiunto dalle tecnologie da noi sviluppate, siamo stati coinvolti in un programma di formazione che coinvolge 13 partner europei con l’obiettivo di organizzare 12 corsi di formazione post laurea gratuiti sulla Fisica della Radiologia Diagnostica e Interventistica (progetto europeo EUTEMPE-RX).

Fotografia (SOPRA) e ricostruzione tridimensionale del fantoccio antropomorfo progettato e sviluppato nei nostri laboratori per test di tomosintesi mammaria. L’animazione descrive la composizione degli strati interni al fantoccio

  Sorgenti innovative di raggi X

Nell’ambito della diagnostica per immagini, la sorgente di radiazioni riveste un ruolo fondamentale. Per migliorare la qualità dell’immagine, diminuendo contemporaneamente l’invasività dell’esame, è importante sviluppare sorgenti innovative di radiazione X monocromatica. Per sorgente monocromatica si intende un dispositivo che, al contrario delle sorgenti tradizionali come i tubi a raggi X, emetta radiazione ad una singola energia. Nel corso degli anni il gruppo è stato impegnato in vari progetti con questo obiettivo, sia nazionali che europei. Siamo attualmente coinvolti nella realizzazione di una sorgente Thomson presso i laboratori nazionali dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e facciamo parte dell’associazione europea EuroGammaS per la realizzazione di una sorgente gamma presso l’infrastruttura ELI-NP a Bucarest, Romania. Questa nuova infrastruttura sarà utilizzata per ricerche nel campo della fisica nucleare e per applicazioni a materiali nucleari, gestione di scorie radioattive, scienze dei materiali e scienze della vita.

Medicina nucleare:

La medicina nucleare si occupa dell’utilizzo di elementi radioattivi per scopi diagnostici e terapeutici. Il nostro gruppo ha una lunga tradizione nello sviluppo e ottimizzazione di sistemi pre-clinici per l’imaging funzionale (indagini PET e SPECT), che ha portato alla costruzione di un tomografo ibrido per l’imaging combinato SPECT/CT e PET/CT in uso presso i laboratori di UNIFE. Inoltre, è attiva la collaborazione  “LARAMED – Laboratorio di Radionuclidi per Medicina”. L’obiettivo è produrre radionuclidi utilizzando il nuovo ciclotrone recentemente installato presso i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN (guarda il video qui di seguito!).

L’interazione tra il fascio di protoni accelerato dal ciclotrone e specifici materiali determina la produzione dei diversi radionuclidi, grazie alle reazioni nucleari che avvengono nel bersaglio. I radionuclidi vengono successivamente estratti e legati ad una molecola che funga da vettore verso l’organo di interesse. L’interdisciplinarietà di questa attività di ricerca è un punto cruciale: oltre la fisica medica si utilizzano gli strumenti e le conoscenze della fisica nucleare, della scienza dei materiali e dell’ingegneria meccanica (in particolare nell’ottimizzazione dei bersagli), della radiochimica e della farmacologia, fino alla biologia. Il progetto LARAMED ha numerose collaborazioni: il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), numerose Università Italiane e Sezioni dell’INFN, il centro di ricerca e produzione ARRONAX (Nantes, Francia).

Studio del ritorno venoso cerebrale:

La più recente linea di ricerca, nata dalla collaborazione con il Centro di Malattie Vascolari dell’Università di Ferrara, riguarda la correlazione tra la presenza di disturbi vascolari e l’insorgenza di malattie neurodegenerative. Il nostro gruppo svolge un ruolo attivo in questa ricerca, anche grazie a numerose collaborazioni con enti nazionali ed internazionali. L’attività del gruppo si divide tra la realizzazione di fantocci per la quantificazione dei flussi tramite ultrasuoni e risonanza magnetica, il perfezionamento dei protocolli per l’acquisizione dei dati clinici e lo sviluppo di modelli matematici per la simulazione dei processi emodinamici.

Dulcis in fundo, la ricerca delle leggi che regolano la fisiologia vascolare ha portato i fisici medici del gruppo oltre i confini della Terra, grazie all’esperimento “Drain Brain”, finanziato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Il dispositivo elettronico (pletismografo) che abbiamo inviato è stato interamente sviluppato nei nostri laboratori in collaborazione con la sezione INFN di Ferrara ed approvato dalla NASA. Questo esperimento, parte della Missione Futura del capitano dell’Aeronautica Militare e astronauta dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) Samantha Cristoforetti, servirà a far luce, per la prima volta, sull’impatto della gravità sul drenaggio cerebrale.

Guarda l’intervista di Samantha con il primo ministro Renzi: