FISICA INFORMATICA E STATISTICA MEDICA - canale 4

Anno accademico 2015/2016 - 1° anno
Docenti Crediti: 10
Organizzazione didattica: 250 ore d'impegno totale, 180 di studio individuale, 70 di lezione frontale
Semestre:
ENGLISH VERSION

Prerequisiti richiesti

  • FISICA

    Argomenti dei programmi di Matematica e Fisica previsti per la prova di ammissione.


Frequenza lezioni

  • FISICA

    Obbligatoria.


Contenuti del corso

  • FISICA

    Grandezze fisiche e loro misura - Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori.

    Richiami di meccanica e nozioni di Biomeccanica - Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento. Statica. Elasticità. Statica fisiologica. Fratture ossee.

    Richiami sui fluidi e applicazioni nei sistemi biologici – Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica. Cenni di emodinamica ed emoreologia. Sfigmomanometria.

    Termometria e termoregolazione - Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale. Termoregolazione. Ipotermia e ipertermia.

    I fenomeni elettrici e bioelettrici – Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC. Pacemaker. Defibrillatore.

    Onde e radiazioni – Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Curve isofoniche. Fonendoscopio. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori. Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.


Testi di riferimento

  • FISICA

    Scannicchio D., Fisica Biomedica, EdiSES, 2013
    Davidson R.C., Metodi Matematici per un Corso introduttivo di Fisica ‐ EdiSes, 2013
    Appunti forniti dal docente


Programmazione del corso

FISICA
 *ArgomentiRiferimenti testi
1*Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali.Scannicchio cap.1 
2 Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali.Scannicchio Appendice A 
3* Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche.Scannicchio Appendice A 
4 Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori.Scannicchio cap.1 
5 Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto.Scannicchio capp. 2-3 
6 Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento.Scannicchio cap. 3 
7 Momento. Statica. Elasticità.Scannicchio cap.4 
8*Statica fisiologica. Fratture ossee.Scannicchio cap.5 
9 Densità. Viscosità. Pressione idrostatica.Scannicchio cap.6 
10 Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede.Scannicchio cap.6 
11*Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio.Appunti del docente 
12*Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi.Scannicchio cap.7 
13 Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica.Scannicchio cap.7 
14*Cenni di emodinamica ed emoreologia. Sfigmomanometria.Scannicchio cap.7 
15*Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici.Scannicchio cap.10 
16 Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato.Scannicchio cap.10 
17*Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.Appunti del docente 
18 Termoregolazione. Ipotermia e ipertermia.Scannicchio cap.11 
19 Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori.Scannicchio cap.17 
20 Corrente elettrica. Leggi di Ohm.Scannicchio cap.17 
21 Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC.Scannicchio cap.17 
22*Pacemaker. Defibrillatore.Scannicchio cap.17 
23 Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia.Scannicchio cap.12 
24 Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel.Scannicchio cap.13 
25*Curve isofoniche. Fonendoscopio.Appunti del docente 
26 Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori.Scannicchio cap.24 
27*Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare.Scannicchio cap.25 
28*Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.Scannicchio capp.26-27 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • FISICA

    La valutazione delle conoscenze acquisite viene realizzata in due fasi: una prova scritta seguita da un colloquio.

    La prova scritta consiste di domande a scelta multipla, domande aperte e problemi sugli argomenti trattati a lezione con particolare attenzione a quelli riguardanti le applicazioni della fisica alla medicina. Le risposte alle domande e le soluzioni devono essere opportunamente commentate e giustificate.

    La prova orale consiste nella discussione dello svolgimento della prova scritta e, insieme ai colleghi degli altri moduli del Corso Integrato, su argomenti delle tre discipline. Generalmente si tratta di 3 domande su altrettanti argomenti delle 3 discipline.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • FISICA

    1

    Se il momento risultante agente su una massa è nullo, è necessariamente nulla anche la risultante delle forze che agiscono su tale massa?

     

    A – si

    C – dipende dalla densità

     

    B – dipende dalla massa

    D – no

    2

    La dose consigliata di un certo medicinale è di 30 gocce al giorno, che corrispondono a 3 milligrammi di principio attivo. Sapendo che la concentrazione del principio attivo è di 2,5 milligrammi per millilitro, qual è il volume di una goccia?

     

    A – 0,04 millilitri

    C – 0,12 millilitri

     

     

    B – 0,06 millilitri

    D – 0,25 millilitri

     

    3

    L’indice di massa corporea BMI (Body Mass Index) di un individuo è il rapporto tra il peso, espresso in kg, e il quadrato dell’altezza, espressa in metri. Si consideri un uomo adulto di peso 80 kg con un BMI pari a 30. Dopo una dieta dimagrante il BMI del soggetto, che ha perso N kg, si riduce a 24. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

     

    A – 13 < N ≤ 15

    C – 17 < N ≤ 19

     

     

    B – 15 < N ≤ 17

    D – 19 < N ≤ 21

     

    4

    In condizioni di riposo la portata volumica QV dell’aorta è tipicamente di 3,5 l/minuto e la frequenza cardiaca è di 70 pulsazioni/minuto. Calcolare in tali condizioni la massa MS di sangue (rS = 1.05 103 kg/m3) che viene immessa nell’aorta ad ogni pulsazione:

     

    A – 52 g

    C – 5,2 kg

     

     

    B – 5,2 g

    D – 0,052 g

     

    Esercizio 1

    Un’arteria di raggio r = 2,5 mm è parzialmente bloccata da una placca. Nella regione ostruita il raggio effettivo è reff = 1,8 mm e la velocità media del sangue è v = 50 cm/s. Calcolare:

    1. La velocità media u del sangue nella regione non ostruita
    2. La pressione equivalente Peq dovuta all’energia cinetica del sangue nella regione ostruita

    Esercizio 2

    Ad un paziente viene somministrato un radiofarmaco contenente Iodio 131 (tempo di dimezzamento pari a 8.02 giorni).

    a. Quale è la vita media del radioisotopo?

    b. Il paziente deve rimanere nei locali della medicina nucleare per almeno 48 ore. Di quanto si sarà ridotta in percentuale l’attività iniziale?

    Quesito - Descrivere brevemente UNO dei seguenti argomenti:

    1. Le leve del corpo umano
    2. La misura indiretta della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro
    3. Le onde meccaniche e le onde elettromagnetiche percepibili dall’uomo