Obiettivi formativi
Il modulo di Fisica si propone di fornire allo studente una preparazione di base sulla comprensione dei principi fisici fondamentali e la loro applicazione nella pratica reale.
L'esposizione degli argomenti sarà orientata a problemi concreti di analisi e di ricerca.
Il corso fornirà gli strumenti necessari per affrontare argomenti di crescente complessità propedeutici anche ad altre importanti discipline del Corso di Laurea, quali Chimica, Biologia,
Fisiologia, Biochimica, ecc., che della fenomenologia fisica fanno ampio uso.
Il corso si ripromette altresì di fornire i rudimenti concettuali necessari per una comprensione, pur sommaria, di alcune importanti tecnologie che sempre più frequentemente accompagnano l'opera del medico e dello specialista quali ad esempio: centrifughe, endoscopi, microscopi, trasduttori per ecografia, sistemi laser, apparati radiologici, NMR, rivelatori di radiazioni, ecc.
In questo senso, il corso si prefigge anche lo scopo di sviluppare l'attitudine dello studente allo studio autonomo e all'aggiornamento continuo sulle nuove tecnologie fisiche che trovano applicazioni nella diagnostica e nella terapia in campo medico e biologico.
Come ultima finalità, forse la più importante, il corso si prefigge di fornire allo studente uno stimolo per il raggiungimento di una maggiore confidenza su concetti di uso comune, ma non sempre sufficientemente chiariti dagli studi pregressi, quali: azioni meccaniche tra corpi a contatto e a distanza, sforzi ed energie in gioco, aspetti dinamici conseguenti a forze elastiche e urti, attriti e aspetti termici e termodinamici, proprietà statiche e dinamiche dei fluidi, luce e sue manifestazioni anche in relazione alla struttura dell'occhio e ai suoi difetti fisici, fondamenti dei fenomeni elettrici, magnetici e nucleari, le leggi che governano potenziali e correnti, radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari, perturbazioni indotte nei mezzi attraversati e aspetti di rivelazione e controllo.
Il modulo di Informatica si propone di fornire allo studente una conoscenza, teorica, di informatica di base sulle
tecnologie oggi disponibili.
Al termine del corso lo studente deve essere in grado di conoscere le
caratteristiche di base del computer, le potenzialità della rete per quel
che riguarda la condivisione delle risorse e dei dati, accedere ai
programmi di più comune utilizzo per la scrittura e l’inserimento dati,
simulando l’accesso e l’aggiornamento di dati su database, la
compilazione dei moduli, ecc.
Descrivere le possibili applicazioni dei PC in medicina per quanto riguarda
l’acquisizione e l’analisi di segnali ed immagini, la gestione di reparto, il
supporto nella decisione clinica e la didattica.
Il modulo di Statistica si pone l'obiettivo di introdurre lo studente alla logica del pensiero statistico e
alla sua applicazione nella pratica reale. L'esposizione degli argomenti sarà orientata a problemi concreti di analisi e di ricerca in particolar
modo tratti dalla letteratura medica.
Prendendo come inizio la moltitudine di informazioni da cui siamo investiti quotidianamente, il corso si propone di fornire allo studente, in
modo semplice, gli strumenti statistici necessari per descrivere e analizzare i dati, estrarre dai dati informazioni utili e prendere decisioni
consapevoli.
Verrà data particolare enfasi al ragionamento statistico, all'interpretazione e al processo decisionale. A tal fine si insisterà più sulla comprensione concettuale che sul calcolo meccanico, anche alla luce dell'ampia scelta di software disponibile per l'analisi. La teoria verrà esplicitata mediante esercizi pratici e casi didattici.
L’obiettivo finale del corso sarà pertanto che lo studente apprenda il “saper fare” oltre che “il conoscere”.
Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
Il corso integrato ha l'obiettivo di introdurre gli elementi di base della Fisica, della Fisica applicata all'ambito medico e sanitario, della Statistica e dell'Informatica per arrivare ad un utilizzo congiunto di queste discipline
Programma esteso
Programma esteso dei singoli moduli :
-- Fisica
Introduzione ai fenomeni fisici – Grandezze fisiche e leggi fisiche – Il
metodo sperimentale – Unità di misura fondamentali e derivate –
Equazioni dimensionali – Sistemi di unità di misura – Sistema
internazionale – Rappresentazione delle leggi fisiche. Grandezze vettoriali.
– Fondamenti della dinamica: Principi della dinamica – Forza, lavoro ed
energia – Teorema dell’energia cinetica – Campi di forze conservativi – Energia potenziale – Conservazione dell’energia meccanica – Centro di
massa e sue proprietà – Conservazione della quantità di moto – Momento
di una forza – Cenni al moto dei corpi rigidi – Le leve e il corpo umano –
Fenomeni elastici, legge di Hooke e moduli di elasticità – Flessione e
torsione – Elasticità dei vasi sanguigni e delle ossa.
– Onde e Acustica: Processi ondosi, equazione d’onda e parametri
caratteristici – Onde stazionarie – Risonanza – Diffrazione e principio di
Huyghens – Suono e suoi caratteri distintivi – Effetto Doppler – Ultrasuoni
e loro applicazione in campo biomedico.
– Fluidostatica e Fluidodinamica: La pressione – Leggi di Stevino, Pascal e
Archimede – Pressione atmosferica e barometro di Torricelli – La
pressione arteriosa e sua misura – Tensione superficiale e formula di
Laplace – Capillarità e legge di Jurin – Embolia gassosa – Portata di un
condotto – Liquido ideale e teorema di Bernoulli – Sue implicazioni per la
circolazione sanguigna – Liquidi reali e viscosità – Moto laminare e
teorema di Poiseuille – Resistenza idraulica – Formula di Stokes e velocità
di sedimentazione – Regime turbolento e numero di Reynolds – Cenni sul
lavoro cardiaco.
– Termologia e Termodinamica: Temperatura e
calore – Leggi dei gas e temperatura assoluta – Equazione di stato dei
gas perfetti e approssimazione per i gas reali – Cenni di teoria cinetica
dei gas – Calori specifici – Passaggi di stato e calore latente – Meccanismi
di propagazione del calore – Rendimento.
– Ottica: Riflessione e rifrazione – Riflessione totale e fibra ottica – Diottro
sferico – Lenti sottili, specchi e costruzione delle immagini – Microscopio
composto – Potere risolutivo – L’occhio come sistema diottrico – Principali
ametropie dell'occhio e loro correzione mediante lenti – Aspetti ondulatori
della luce – La luce laser.
– Elettricità, magnetismo e correnti elettriche: Cariche elettriche e legge
di Coulomb – Campo elettrico – Lavoro del campo elettrico e potenziale
elettrostatico – Cenni su fibra muscolare ed
elettrocardiogramma – Teorema di Gauss e sue applicazioni – Intensità di corrente –
Cenni sulla struttura elettronica di isolanti, conduttori metallici e
semiconduttori – La legge di Ohm – Resistenze in serie e parallelo – Forza
elettromotrice – Effetto termico della corrente – Conduzione elettrica nei
liquidi – Passaggio della corrente nel corpo umano – Effetto termoionico e
fotoelettrico – Campo magnetico e sua azione su correnti e magneti –
– Induzione elettromagnetica – Tensione e corrente alternata –
Impedenza – Onde elettromagnetiche.
– Radiazioni: Struttura dell’atomo e del nucleo – Numeri quantici, orbitali
elettronici e transizioni – Isotopi instabili e radiazione alfa, beta, gamma –
Legge del decadimento radioattivo e vita media – Rivelazione delle Testo
radiazioni – Applicazioni biomediche dei radioisotopi - Raggi x
(produzione, proprietà e meccanismi di assorbimento nella materia) -
L'immagine radiologica. Cenni su Tomografia assiale computerizzata (TAC), PET, SPECT e RMN.
Cenni di Radiprotezione.
-- Informatica
Brevi cenni sull'evoluzione storica dalle prime invenzioni dal 1600 ad oggi
Introduzione all'Informatica e all'uso dei computer
Concetti Generali sui principi di funzionamento
Analisi funzionale della struttura di un elaboratore
Hardware: CPU Memorie Dispositivi I/O
Sistema binario e operatori Booleani
L'informazione (testo, numeri, immagini, suoni, ...) e la sua
rappresentazione digitale
Software
Software di base e sistemi operativi
Software applicativo
Utilizzare Excel per raccogliere e organizzare le informazioni e per
presentare i dati
Predisporre un documento Word strutturato
Predisporre una presentazione in Power Point
Cenni su programmi e algoritmi
Reti di calcolatori
Reti locali e reti geografiche
Internet e sue applicazioni
Classificazione funzionale dei programmi applicativi
Presentazione di programmi applicativi per l'elaborazione di testi,
presentazioni, fogli elettronici, programmi
Utilizzo della rete Internet (navigazione, posta elettronica)
Concetti generali sul rapporto Informatica e Medicina
Introduzione alla sicurezza informatica, riferimenti di legge e concetti
generali, e cenni alla firma digitale.
-- Statistica
Introduzione : statistica medica e discipline affini. La logica e la pianificazione statistica. Cenni di calcolo combinatorio: permutazioni,
disposizioni, combinazioni. Applicazioni.
Cenni di calcolo delle probabilita' : probabilita' semplice e composta, teorema di Bayes.
Odds. Odds ratios. Likelihood ratios. applicazioni.
Distribuzioni di probabilita' : distribuzione binomiale, distribuzione di Poisson, distribuzione Normale e Normale standard. Tabelle e loro uso.
Come riassumere i dati. Scale di misura. Misure di posizione, ordine e variazione. Indici di tendenza centrale, media, mediana, moda.
Indici di variabilita', varianza, deviazione standard, CV. Percentili e loro uso.
Principi generali della inferenza statistica. La distribuzione campionaria. Ipotesi e test di ipotesi. Errore di I e II tipo. Potenza di un test e curva
operativa. Power Analysis e stima della dimensione campionaria.
Test parametrici : test t di Student, Analisi della varianza ad 1 e 2 criteri di classificazione.
Test non parametrici : test di Wilcoxon, test di Mann-Whitney, test di Kruskal-Wallis, test di Friedman, test della mediana, test del chi-quadrato, test esatto di Fisher.
Regressione lineare e correlazione. Regressione multipla. Regressione logistica.
Esercitazioni al computer con i software R, Jasp, Jamovi, SPSS
Bibliografia
Appunti delle lezioni.
Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti,
Viglino, Vitturi: Fisica biomedica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).
Introduzione ai sistemi informatici
D. Sciuto, G. Buonanno, W. Fornaciari, L. Mari,
Mc Graw Hill, 2004
M.M Triola, M.F. Triola : Fondamenti di Statistica, Ed. Pearson
W.W. Daniel : Biostatistica – Ed. Edises
A. Field. J. Miles, Z. Field : Discovering Statistics Using R, Ed. SAGE
Metodi didattici
Durante le lezioni verranno illustrati e commentati gli argomenti contenuti nel programma. Al termine della teoria relativa ad
ogni argomento seguiranno esercizi che ne illustreranno l’applicazione in pratica. Verrà descritto il procedimento e l’esecuzione passo passo. Verrà inoltre mostrato sia lo svolgimento manuale, sia la soluzione ottenuta mediante l’utilizzo di apposito software.
Il corso sarà svolto tramite lezioni frontali sia in presenza (in aula) che in telepresenza (in sincrono-streaming) mediante il supporto della piattaforma Teams. In tal modo verrà preservata la possibilità di interagire in tempo reale con il Docente sia in presenza che a distanza.
Le lezioni si svolgeranno con ausilio di materiale iconografico raccolto in presentazioni che saranno messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma Elly (https://elly.medicina.unipr.it).
Modalità verifica apprendimento
Prova scritta sugli argomenti svolti a lezione.
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria fosse necessario adottare la modalità a distanza per gli esami di profitto, si procederà come segue:
prova scritta strutturata condotta a distanza (via Teams e Elly). Il candidato si manterrà collegato con microfono e videocamera accesi e svolgerà la prova sotto il controllo della commissione.
Il voto finale, comunicato successivamente alla prova scritta direttamente in Esse3, corrisponderà alla media aritmetica delle valutazioni ottenute nella prova scritta, espressa in trentesimi.
Gli Studenti con DSA/BSE devono preventivamente contattare Le Eli-che: supporto per studenti con disabilità, D.S.A., B.E.S. (https://sea.unipr.it/it/servizi/le-eli-che-supporto-studenti-con-disabilita-dsa-bes)
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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