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giovedì 7 gennaio 2021

#28-LA SINTESI FINALE

Sono giunto alla fine del mio viaggio esplorativo dello strumento tomografo computerizzato e mi appresto quindi a redigere un breve testo riassuntivo di tutta la mia ricerca.

Partendo dal nome e dalla sua etimologia (tomos= strato, grafo= disegno) comprendiamo subito che la principale funzione dello strumento è la rappresentazione grafica di sezioni strato dopo strato dell’anatomia dell’oggetto analizzato e, osservando anche la sua immagine, i suoi simboli, le anatomie dello strumento e leggendo i suoi manuali d'uso comprendiamo che il campo medico è quello di gran lunga più significativo per l’utilizzo dello strumento (imaging ovvero diagnostica per immagini). Attraverso lo studio della scienza, del principio fisico e della chimica che si celano dietro questo strumento, possiamo comprendere la tecnologia del tomografo evincendo che lo strumento combina la rotazione dei i raggi X, il loro differente assorbimento da parte del corpo in esame con la rappresentazione grafica e, attraverso un computer, produce immagini di sezioni a strati dell’anatomia. Fondamentali sono i materiali con cui lo strumento è realizzato che permettono da una parte di produrre le radiazioni X e dall’altra di trasformarle in immagini digitali; ho quindi riportato e analizzato le maggiori case costruttrici dello strumento quali General Electric Healtcare, Philipps Healtacare, Canon Medical System e i loro corrispettivi marchi impressi sul tomografo. Di estrema importanza è lo studio della storia del tomografo che si snoda attraverso i suoi inventori (GodfreyHounsfield), i principali brevetti e le normative che hanno interessato lo strumento nel corso degli anni dal momento che la ricerca scientifica e tecnica opera continuamente migliorie e innovazioni sullo strumento. La mia attenzione è stata anche ampiamente rivolta all’ ambito più sociale e antropologico dello strumento che ho ritrovato infatti nel cinema in serie tv come Scrubs o Grey's Anatomy, nei fumetti, nei libri, nei francobolli di celebrazione dello strumento e perfino nell’ambito della pubblicità commerciale che le case costruttrici rivolgono a ospedali e centri diagnostici privati per vendere i propri tomografi. Da ciò evinciamo come il tomografo sia uno strumento molto presente e importante per la nostra società e fondamentale anche per la nostra salute rendendolo quasi uno strumento mitologico; esso è infatti presente in ogni ospedale come testimoniano l'alto numero di tomografi nel mondo che, attraverso il sapiente utilizzo che ne fanno medici, infermieri e tecnici, permette complicate analisi diagnostiche e la lotta giornaliera contro il cancro. In conclusione ho studiato il tomografo in termini di rapporti e relazioni con altri concetti creando un albero tassonomico, una mappa concettuale e riportando un abbecedario, un glossario e analizzandolo attraverso lo strumento Ngram Viewer.

lunedì 21 dicembre 2020

#26-LA CHIMICA E GLI STRUMENTI SCIENTIFICI

Come già accennato nei post passati il tomografo computerizzato ha ampio utilizzo in ambito medico ma è anche utilizzato in ambiti industriali, in archeologia e anche in chimica in particolar modo per studiare le composizioni dei materiali; in particolar modo permette di analizzare come e dove il materiale presenti delle porosità o delle eventuali cricche tra gli strati di atomi che lo compongono. Detto questo ci soffermiamo di più sulla chimica che interessa direttamente il funzionamento del nostro strumento in particolar modo l’elemento fondamentale che permette il funzionamento: il tubo radiogeno.

schema di funzionamento di un tubo radiogeno

Il tubo radiogeno è una ampolla di vetro sotto vuoto, che contiene un catodo e un anodo ad alta tensione. Il catodo (polo negativo) è composto dal filamento riscaldatore formato in genere da leghe metalliche in rame (Cu) oppure altri metalli a basso numero atomico, e dal catodo vero e proprio collegato al circuito ad alta tensione. L'anodo (polo positivo) invece, situato al polo opposto dell'ampolla, è costituito da un disco di metallo pesante ovvero a elevato numero atomico, come ad esempio le leghe di tungsteno (W), molibdeno (Mo) o rodio (Rh). Il filamento del catodo viene riscaldato da una corrente e inizia a emettere elettroni per effetto termoionico; la nube elettronica intorno a esso viene accelerata dall'alta tensione, che proietta gli elettroni verso l'anodo dove colpiscono il disco metallico: nell'impatto gli elettroni incidenti strappano agli atomi che costituiscono l’anodo degli elettroni dei livelli energetici più interni il cui posto viene rimpiazzato dagli elettroni situati nei livelli energetici più esterni producendo cosi fotoni a elevata frequenza ovvero i raggi X e una grade quantità di energia trasformata in calore. Per sapere di più sui materiali che compongono anche le altri parti dello strumento rimando al post i materiali.

rappresentazione di emissione di raggi X attraverso la collisione elettronica

Riferimento fonti:

immagine 1:http://physicsopenlab.org/2017/10/24/generatore-raggi-x/

immagine2: http://www.fisica.unisa.it/antonio.dibartolomeo/Materiale%20didattico%20Medical%20Imaging/Dispense/Lezione-Radiologia%20diagnostica-1-colore.pdf

https://www.chimica-online.it/download/raggi-x.htm

https://it.wikipedia.org/wiki/Tubo_radiogeno#Funzionamento

 

giovedì 26 novembre 2020

#16-ANATOMIE

Per comprendere meglio la struttura del tomografo e il suo funzionamento riporto qua sotto una "vista esplosa" dello strumento, una sua anatomia e una sua semplificazione schematica.

Vista esplosa:


  1. tubo radiogeno
  2. ventilatore
  3. pannello dei comandi per l'operatore
  4. monitor 
  5. lettino porta-paziente
  6. gantry
  7. generatore
  8. detettori
  9. bobine per la trasmissione campi elettromagnetici
  10. impianto di raffreddamento
  11. anello di tungsteno per la trasmissione del segnale

vista esplosa: https://www.behance.net/gallery/51079233/3D-Infographics-and-Technical-Illustrations

Anatomie:

Qui sotto riporto una sezione del gantry (cuore del ct scanner, figura 1) e la sua semplificazione schematica (figura 2) che mostra il tubo radiogeno, indicato nella figura della sezione con la lettera T, un filtro e un collimatore che permettono a raggi x di raggiungere la zona programmata e l'apparato di detettori che, nella figura della  sezione è indicato con la lettera D. Nella figura della sezione sono indicati con R l'intero complesso gantry, con X l'ipotetica traiettoria dei raggi X e, tra l'apparato dei detettori e il tubo a raggi X (tubo radiogeno) sono visibili a sinistra il gruppo generatore (lettera A) e a destra il ventilatore per il ricircolo dell'aria (lettera E).


figura 1


figura 2



figura 1: https://en.wikipedia.org/wiki/Operation_of_computed_tomography#/media/File:Ct-internals.jpg

domenica 22 novembre 2020

#11-I COSTRUTTORI

Le case costruttrici del tomografo computerizzato sono molteplici e sono prevalentemente grandi industrie multinazionali di strumenti elettrotecnici ed elettronici; queste sono le principali case costruttrici:

General Electric Medical System: GE Heltcare è un conglomerato multinazionale, facente parte della multinazionale statunitense General Electric, che a partire dal 2017, produce e distribuisce nel settore dell'imaging medicale, sistemi di diagnostica e monitoraggio paziente, soluzioni per l'anestesia, la ginecologia, così come altre tecnologie di produzione biofarmaceutica.

Philips Healtcare: fa parte del un'azienda multinazionale olandese Pihilps (fondata nel 1891 ad Eindhoven e con sede legale ad Amsterdam) e si occupa della produzione di strumenti e impianti per la diagnostica per immagini.

Canon Medical System: azienda specializzata nella produzione di scanner per diagnostica per immagini (TAC scanner ovvero tomografi computerizzati) facente parte della Canon Inc. multinazionale giapponese con sede a Tokyo in Giappone specializzata in prodotti ottici, di imaging e industriali, come obiettivi, fotocamere, apparecchiature mediche, scanner e stampanti.

Riferimento fonti:

https://en.wikipedia.org/wiki/GE_Healthcare

https://www.gehealthcare.it/about/about-ge-healthcare-systems

https://it.wikipedia.org/wiki/Philips_Medizin_Systeme

https://www.philips.it/healthcare/medical-specialties/radiology

https://eu.medical.canon/product-solutions/computed-tomography/


#08-I MATERIALI

Il tomografo è uno strumento estremamente complicato e di conseguenza un’ampia varietà di materiali, come acciaio, vetro e plastica , viene utilizzata per costruire i suoi componenti. Alcuni dei materiali compositi più specializzati possono essere trovati nel lettino del paziente (patient couch), nei detettori e nel tubo a raggi X. Il lettino paziente è tipicamente realizzato in fibra di carbonio (carbon fiber) per evitare che interferisca con la trasmissione del fascio di raggi X. La serie di detettori dei tomografi più moderni utilizza piastre di tungsteno, un substrato ceramico e gas xeno. Il tungsteno viene anche utilizzato per costruire il catodo e il fascio di elettroni bersaglio del tubo a raggi X. Altri materiali trovati nel tubo sono Pyrex (vetro per alte temperature), leghe di vetro, rame e tungsteno. In molte parti del sistema tomografo (scanner CAT) è possibile trovare piombo, che riduce la quantità di radiazioni in eccesso. Un tipo di detettore è il rivelatore pieno di gas ideale. Ciò si ottiene posizionando strisce di tungsteno da 1 mm l'una dall'altra attorno a un grande telaio metallico. Un substrato in ceramica mantiene le strisce in posizione. L'intero gruppo è sigillato ermeticamente e riempito a pressione con un gas inerte come lo xeno. Ciascuna delle minuscole camere formate dagli spazi tra le piastre di tungsteno costituisce un rilevatore individuale. Per creare la grande quantità di tensione necessaria per produrre i raggi X, viene utilizzato un autotrasformatore. Questo dispositivo di alimentazione è realizzato avvolgendo un filo, normalmente di rame, attorno a un nucleo. Le prese elettriche sono realizzate in vari punti lungo la bobina e collegate alla fonte di alimentazione principale.

interno tomografo; hight3ech

Riferimento fonti:

http://www.madehow.com/Volume-3/CAT-Scanner.html#:~:text=A%20wide%20variety%20of%20materials,and%20the%20x%2Dray%20tube.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3994717/


#28-LA SINTESI FINALE

Sono giunto alla fine del mio viaggio esplorativo dello strumento tomografo computerizzato e mi appresto quindi a redigere un breve testo r...