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In vivo diagnostics: MRI/OI/US/PAI

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In vivo diagnostics: MRI/OI/US/PAI

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Academic year 2020/2021

Course ID
BIO0155
Teachers
Prof. Enzo Terreno
Dott. Walter Dastrù
Dott.ssa Francesca Reineri
Dott. Giuseppe Ferrauto (Lecturer)
Degree course
[0101M21] Molecular Biotechnology
Year
1st year
Type
Distinctive
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, optics).
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, ottica).
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.

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.

Oggetto:

Results of learning outcomes

At the end of the course, the student should know:

how the main MRI sequences work

the main parameters of the sequences, and should be able to modify these parameters in order improve MR images

- which different contrast agents can be used for MRI and their effect on images

- which information can be obtained about different pathologies, using MRI-MRS techniques.

- basics of  Optical, US, and photoacoustic imaging and comparative analysis with MRI/MRS  

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 i principi base dell'imaging ottico, US e fotoacustico e confrontare le potenzialità di queste tecniche con MRI/MRS.

 

Oggetto:

Program

Part I: MRI/MRS

-          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

Part II: Optical imaging

- Basics of photoluminescence – Acquisition techniques and instrumentation

- Optical contrast agents

- Main preclinical/clinical applications

Part III: Ultrasound imaging

- Basics of ultrasound and their interaction with matter – Formation of an echografic image

- US contrast agents

- Main preclinical/clinical applications

Part IV: Photoacoustic imaging

- Basics of photoacoustic imaging and image formation

- PAI contrast agents

- Main preclinical/clinical applications

 

Parte I: MRI/MRS 

-          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 paramagneytici 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

Parte II: Optical imaging

- Principi base della fotoluminescenza – Principali tecniche di acquisizione

- Classi di agenti di contrasto ottici

- Principali applicazioni precliniche/cliniche

Parte III: Imaging a Ultrasuoni

- Principi base degli ultrasuoni e della loro interazione con la materia – Formazione di un’immagine ecografica

- Classi di agenti di contrasto ecografici

- Principali applicazioni precliniche/cliniche

Parte IV: Imaging fotoacustico

- Principi dell’effetto fotoacustico e ottenimento dell’immagine

- Classi di agenti di contrasto per PAI                    

- Principali applicazioni precliniche/cliniche

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Course delivery

The course consists of lessons that will be delivered electronically, both live and registered.

L'insegnamento consiste in lezioni che verranno erogate in modalità telematica, sia diretta che registrata.

 

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Learning assessment methods

Knowledge acquisition will be assessed electronically 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 telematicamente 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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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?

Enroll
  • Open
    Enrollment opening date
    01/03/2020 at 00:00
    Enrollment closing date
    31/12/2022 at 23:55
    Oggetto:
    Last update: 15/06/2020 15:01
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