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Oggetto:
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Mri/Oi/Us/Pai

Oggetto:

MRI/OI/US/PAI

Oggetto:

Academic year 2020/2021

Course ID
BIO0155B Pds 307-DDD
Teachers
Dott. Walter Dastrù
Dott.ssa Francesca Reineri
Prof. Enzo Terreno
Dott. Giuseppe Ferrauto
Degree course
[0101M21] Molecular Biotechnology
Year
2nd year
Teaching period
To be defined
Type
Related or integrative
Credits/Recognition
6
Course disciplinary sector (SSD)
CHIM/03 - chimica generale e inorganica
Delivery
Formal authority
Language
English
Attendance
Obligatory
Type of examination
Written and oral
Type of learning unit
modulo
Modular course
IN VIVO DIAGNOSTICS (BIO0155 Pds 307-DDD)
Prerequisites
Basics of Physics (elecromagnetism).
Fundamentals of Nuclear magnetic Resonance (how the NMR signal is formed? NMR active nuclei)
Fundamental of Organic Chemistry (functional groups) and Inorganic chemistry (metal complexes).
Conoscenze di Fisica di base (elettromagnetismo).
Fondamenti di risonanza magnetica nucleare (come si forma il segnale NMR, nuclei NMR attivi)
Conoscenze di base di chimica Organica e Inorganica (gruppi funzionali in chimica organica, complessi metallici).
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Course objectives

The overarching goal of the course is giving to biotechnologists the fundamental knowledge for the comprehension of the main diagnostic imaging techniques. In particular, this part of the course aims to explain the basis of Magnetic Resonance Imaging (MRI) and to show the main applications of this technique in both clinical an pre-clinical studies.

The final part of the course aims to explain the basis of Photoacoustic Imaging (PAI), to show the main application of PAI in pre-clinical and clinical studies and to study the avaiable endogenous and exogenous PAI contrast agents.

L'insegnamento si inserisce nel generale obiettivo del corso di studio di fornire al biotecnologo le conoscenze necessarie per la comprensione delle principali tecniche di imaging diagnostico. In particolare, l'insegnamento si propone di fornire le basi dell'imaging di risonanza magnetica, di mostrare le principali applicazioni diagnostiche di questa tecnica sia a livello di applicazioni cliniche che nella ricerca.

L'ultima parte del corso riguarda lo studio delle basi dell'imaging fotoacustico (PAI), le possibili applicazioni di tale metodica in ambito preclinico e clinico e lo studio dei possibili mezzi di contrasto, sia endogeni che esogeni.

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Results of learning outcomes

At the end of the course, the student

  • Should know how the main MRI sequences work
  • Should know the main parameters of the sequences and should be able to modify these parameters in order improve MR images
  • Should know which different contrast agents can be used for MRI and their effect on images
  • Should know which information can be obtained about different pathologies, using MRI-MRS techniques.
  •  
  • Shoud know the chemico-physical basis of Photoacoustic effect and the application for generation of medical images
  • Should know which information can be obtained about different pathologies, using PAI
  • Should know the properties of both endogenous and exogenous PAI contrast agents

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:

  • Conoscere il funzionamento delle principali sequenze MRI
  • Conoscere i parametri di acquisizione delle sequenze e modificarli per migliorare la qualità delle immagini
  • Conoscere l'azione delle principali categorie di agenti di contrasto
  • Sapere quali informazioni possono essere ricavate, mediante le tecniche MRI-MRS, riguardo diverse patologie
  • Conoscere le basi chimico-fisiche dell'effetto fotoacustico e la sua applicazione nella generazione di immagini mediche
  • Comprendere quali informazioni sulle diverse patologie si possono ottenre applicando l'imaging fotoacustico 
  • Conoscere le proprietà degli agenti di contrasto endogeni ed esogeni
  •  
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Program

  • Image construction using magnetic field gradients
  • Different pulse sequences for MRI
  • What is contrast in MRI and how can be enhanced (without contrast agents). repetition time (TR) and echo time (TE) parameters.
  • Paramagnetic contrast agents (T1 and T2 CAs)
  • CEST and smart contrast agents (pH responsive agents).
  • In vivo Magnetic Resonance Spectroscopy of heteronuclei (13C-MRS, 31P-MRS, 19F-MRS)
  •  In vivo MRS for treatment response and detection of disease (13C hyperpolarized CAs)
  •  Diffusion MRI: a biomarker for early detection of treatment response in cancer disease
  •  
  • Physical basics of Photoacoustic effect
  • PA imaging (PAI)
  • PA contrast probes: endogenous and exogenous agents

 

  •  Principi di formazione dell'immagine in MRI mediante gradienti di campo magnetico
  • Sequenze di impulso
  •  Il contrasto nelle immagini MRI, come può essere variato (parametri TR e TE).
  • Agenti di contrasto paramagnetici in MRI
  •  Agenti di contrasto CEST, agenti responsivi di pH
  • Spettroscopia NMR in vivo: spettri di eteronuclei (13C, 19F, 31P)
  • Spettroscopia NMR in vivo per il rilevamento precoce dell'efficienza di un trattamento terapeutico e per la diagnosi (agenti di contrasto iperpolarizzati)
  • Diffusion MRI
  •  
  • Basi fisiche dell'effetto fotoacustico
  • imaging fotoacustico (PAI)
  • Agenti di contrasto endogeni ed esogeni in imaging fotoacustico
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Course delivery

The Course will consist of lectures (22h) and practical classes (2h).

 

Il corso consiste in lezioni frontali (22h) e esercitazioni pratiche(2h) 

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Learning assessment methods

Knowledge acquisition will be assessed by either an oral or written examination in which students will be asked questions about the main topics of the course. The use of correct terminology and clarity of the exposition will be also evaluated.

 

La preparazione dello studente verrà verificata con un esame orale o scritto. Nel corso dell'esame verrà valutata, oltre alla conoscenza della materia anche l'uso della corretta terminologia e la chiarezza dell'esposizione degli argomenti. 

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Support activities

During the course students can count on a teacher for support with any questions/problems, one afternoon a week, upon making an appointment.

 

Durante tutta la durata del corso gli studenti potranno contare sul supporto dei docenti per ogni domanda/problema, un pomeriggio alla settimana, previo appuntamento. 

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Suggested readings and bibliography

  • Joseph P. Hornak website: http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/
  • Hashemi. R.H.; Bradley, Jr. W.G.; Lisanti, C.J. MRI. The Basics.
  • Weishaupt, D.; Köchli, V.D.; Marincek, B. How Does MRI Work?
  •  
  • For Photoacoustic module reviews and links to didattic websites will be provided, in addition to slides
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Notes

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico.

 

Students are required to register for the course both on campusnet (https://biotec.campusnet.unito.it) and on the Moodle (https://biotec.i-learn.unito.it) platform.

The didactic material will be present on both platforms.

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    Last update: 30/09/2020 11:55
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