Esiste un forte legame tra l’imaging medico e la fisica, perché la maggior parte delle tecniche di imaging richiede conoscenze scientifiche avanzate. Le macchine ad ultrasuoni, ad esempio, non avrebbero potuto essere inventate senza una comprensione dettagliata delle proprietà del suono ad alta frequenza. Le scansioni di imaging nucleare e risonanza magnetica (MRI) richiedono anche una profonda conoscenza di come i diversi materiali reagiscono in varie situazioni, ad esempio sotto l’influenza di un forte campo magnetico.
Molte tecniche di imaging medico avrebbero potuto essere sviluppate solo una volta che una particolare tecnologia fosse stata ben compresa, motivo per cui l’imaging medico e la fisica sono così strettamente collegati. La ricerca scientifica ha portato a una maggiore conoscenza delle onde elettromagnetiche ad alta energia, dei forti campi magnetici e degli ultrasuoni. Questa ricerca di base ha permesso ai fisici medici di ricercare e sviluppare applicazioni mediche per questi fenomeni naturali. È inoltre essenziale per motivi di sicurezza che si sappia molto su un particolare tipo di tecnologia, come i forti campi magnetici per le scansioni MRI, prima che vengano utilizzati in situazioni mediche.
Gli ultrasuoni sono un esempio di come l’imaging medico e la fisica siano fortemente collegati. Per eseguire un’ecografia, viene utilizzata una macchina per creare suoni ad alta frequenza. Questo suono è troppo alto per essere udito da un essere umano ma, grazie alla ricerca scientifica, si sa molto su come reagisce a materiali diversi. Il vantaggio degli ultrasuoni è che possono penetrare e riflettere il materiale, il che consente di creare un’immagine interna del corpo. Esistono molte altre applicazioni mediche per le macchine ad ultrasuoni, tra cui la rottura dei calcoli renali e il trattamento di lesioni sportive.
La medicina nucleare è uno dei migliori esempi del legame tra l’imaging medico e la fisica. Nel corso dell’ultimo secolo, è stata condotta un’enorme quantità di ricerche sulle sostanze radioattive. Ciò significa che gli scienziati hanno una grande quantità di conoscenze su come le varie sostanze radioattive reagiscono in diverse situazioni. Le scansioni di medicina nucleare utilizzano il tasso di decadimento consolidato dei materiali radioattivi, che può essere previsto in modo molto accurato purché la sostanza venga trovata in quantità ragionevoli, per formare un’immagine dettagliata del corpo. La conoscenza scientifica del decadimento dei materiali radioattivi pone anche dei limiti alla quantità che è sicura per l’esposizione umana.
Le scansioni MRI dimostrano anche il legame tra l’imaging medico e la fisica. Uno scanner MRI utilizza campi magnetici fino a 30,000 volte la forza del campo magnetico terrestre per influenzare la rotazione atomica degli atomi nel corpo. Questo tipo di scansione combina la conoscenza scientifica dei campi magnetici, delle onde elettromagnetiche e della meccanica quantistica per creare un’immagine altamente dettagliata. Scansioni come questa non sarebbero possibili senza un’enorme quantità di ricerche in molte aree della fisica.