Simulazione in campo biosanitario

Corso di Studio:
Laurea magistrale in Scienze fisiche
Docenti:
Silva Bortolussi , Francesca Ballarini
Anno accademico:
2017/2018 (Altri: 2016/2017 2015/2016 2014/2015 2013/2014)
Semestre:
I
Lingua di insegnamento:
italiano / english friendly
Codice corso:
500615
Settore scientifico/disciplinare:
FIS/07
Crediti formativi:
6
Ore di lezione:
48

Obiettivi

Apprendimento dei concetti e dei metodi fondamentali delle tecniche di simulazione dell'interazione radiazione-materia. Apprendimento delle basi di un codice di trasporto. Apprendimento degli aspetti principali della modellizzazione degli effetti biologici radioindotti.

Prerequisiti

Nozioni di fisica nucleare, metodo Monte Carlo, interazione radiazione-materia.

Programma

La prima parte del corso è dedicata a una panoramica dei codici di trasporto per particelle cariche e neutre. In particolare ci si sofferma sul codice di simulazione MCNP, che trasporta neutroni, fotoni ed elettroni, e anche particelle cariche nelle sue ultime versioni. Le lezioni sono di tipo teorico, per introdurre i concetti di base e la sintassi del codice, e soprattutto pratiche, in cui gli studenti impareranno a creare un file di input e a simulare problemi di trasporto. Al termine di questa prima parte del corso gli studenti saranno utenti base di MNCP e avranno acquisito le capacità per creare le geometrie, descrivere la fisica, fare delle richieste al programma, leggere l’output e analizzare statisticamente i risultati. La seconda parte del corso è dedicata alla modellizzazione e simulazione degli effetti biologici indotti dalle radiazioni ionizzanti a livello subcellulare/cellulare e a livello di tessuti e organi. L’attenzione è focalizzata sulle aberrazioni cromosomiche e sulle loro conseguenze in termini di morte cellulare o conversione della cellula in cellula tumorale, nonché sulla modellizzazione di tali effetti a livello di interi tessuti e organi, con esempi di applicazione all’adroterapia e alla radioprotezione nello spazio. Agli studenti saranno inoltre offerti dei seminari finalizzati a fornire una panoramica delle caratteristiche dei codici di simulazione FLUKA e GEANT-4, e delle loro applicazioni in campo bio-sanitario.

Bibliografia

Dispense del corso
Manuali di MNCP, FLUKA, GEANT 4
E. Alpen, Radiation Biophysics, Elsevier

Modalità di esame

Esame sia pratico, sia orale. L’esame pratico consisterà nello svolgimento e discussione di un esercizio di simulazione MCNP, mentre la prova orale riguarderà la parte di modellizzazione del danno biologico da radiazioni. Si richiede che lo studente abbia sviluppato la capacità di affrontare un problema di trasporto, organizzando la costruzione dell’input e trovando soluzioni pratiche perché la simulazione converga. Si richiede inoltre che lo studente abbia compreso i principi della modellizzazione dell’interazione radiazione-materia a livello tissutale, cellulare e sub-cellulare.