FISICA INFORMATICA E STATISTICA MEDICA - canale 2

Obiettivi formativi

• FISICA

  Scopo del corso è fornire delle conoscenze di base utili a comprendere i concetti e le metodologie proprie della fisica che sono applicate alla medicina. In particolare lo studente dovrà acquisire la conoscenza di alcune leggi e tecniche fisiche basilari per la comprensione dei processi fisiologici e dovrà apprendere concetti di base utili all’uso corretto della strumentazione utilizzata in ambito professionale.

  Quali prerequisiti sono richieste conoscenze elementari di fisica classica, algebra, geometria euclidea e trigonometria.

• INFORMATICA

  Obiettivo del corso è l’acquisizione di metodi per l’analisi di sequenze e strutture biologiche e per la ricerca in database biologici (es. geni, sequenze, domini funzionali). Partendo da sequenze primarie di acidi nucleici o proteine è possibile ipotizzarne la funzione, la storia evolutiva e la struttura. Gli strumenti utilizzati per raggiungere questi obiettivi sono i database pubblici e i programmi di analisi e visualizzazione.

  1. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): Gli studenti acquisiranno una conoscenza sui metodi per l’analisi di sequenze biologiche e per la ricerca in database biologici. In particolare approfondiranno la ricerca su database di sequenze, di domini, ed una buona familiarità con i database pubblici e i programmi di analisi e visualizzazione. Infine gli studenti potranno acquisire gli strumenti di base per l'analisi del trascrittoma.
  2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): identificare gli strumenti idonei per manipolare i dati ed estrare la conoscenza sottostante; risolvere problemi attraverso l'uso di software opportuni in ambito bioinformatico.
  3. Autonomia di giudizio (making judgements): Attraverso le esercitazioni guidate, gli studenti acquisiranno le competenze di base necessarie per affrontare l'analisi di nuove sequenze biologiche, ipotizzandone la funzione, studiare il trascrittoma.
  4. Abilità comunicative (communication skills): lo studente acquisirà le necessarie abilità comunicative e di appropriatezza espressiva nell'impiego del linguaggio tecnico nell'ambito generale dell’analisi dei dati biologici.
  5. Capacità di apprendimento (learning skills): il corso si propone, come obiettivo, di fornire allo studente le necessarie metodologie di base teoriche e pratiche per poter affrontare e risolvere autonomamente problemi nell’ambito dell’analisi dei dati biologici.
• STATISTICA MEDICA

  Il corso si propone di partire dalle conoscenze di base di statistica, approfondendo la sintesi riassuntiva di dati di vario tipo. Vengono presentati i principali test statistici utilizzati nella statistica biomedica. Vengono introdotti i principali concetti di metodologia statistica epidemiologica. Al termine del corso lo studente sarà in grado di interpretare i risultati statistici riportati nella letteratura biomedica e di utilizzare semplici tecniche di analisi statistica e rappresentazione dei dati.

Prerequisiti richiesti

• FISICA

  Sono richieste conoscenze elementari di fisica classica, algebra, geometria euclidea e trigonometria che gli studenti hanno dimostrare di possedere superando i test di ammissione al corso di laurea.

• INFORMATICA

  Nessuno.

• STATISTICA MEDICA

  Conoscenze elementari di matematica

Frequenza lezioni

• FISICA

  La frequenza del corso è obbligatoria.

• INFORMATICA

  Frequenza 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. Media e deviazione standard. 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 (generalità).

  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 e numero di Reynolds, 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.

  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. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità.

  Onde e radiazioni –Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina. 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.

• INFORMATICA

  Il corso è organizzato in lezioni che prevedono una base teorica affiancata a esercitazioni i per l’apprendimento dell’uso di programmi di analisi e visualizzazione dei risultati.

  PROGRAMMA

  1. Introduzione
  2. Allineamento Pairwise e Multiplo
  3. Banche Dati Biologiche: Banche Dati Generali, Banche Dati Speciali
  4. Strumenti per l'analisi del Trascrittoma: Microarray, Next Generation Sequencing, Analisi del trascrittoma: Biomarcatori
• STATISTICA MEDICA

  Introduzione alla statistica:

  • statistica descrittiva e statistica inferenziale; tipi di variabili: qualitative, ordinali, quantitative discrete e continue; raccolta e rappresentazione dei dati; tabelle; rappresentazioni grafiche

  Statistica descrittiva:

  • frequenze e proporzioni; distribuzioni di frequenza; quantili e percentili; media e altri indici di posizione; deviazione standard ed altri indici di dispersione

  Probabilità ed inferenza statistica

  • distribuzioni di probabilità e densità di probabilità; campionamento, inferenza e test di ipotesi; intervalli di confidenza; errori falsi positivi e falsi negativi

  Test di ipotesi

  • il test “t di Student” per le medie, il test “chi quadro” per le frequenze; correlazione e regressione; cenni su analisi della varianza e metodi non parametrici

  Epidemiologia

  • Rapporti, proporzioni, tassi; incidenza e prevalenza; Rischio relativo e rapporto degli odds; Tipi di studi epidemiologici

Testi di riferimento

• FISICA

  D. Scannicchio - Fisica Biomedica - EdiSES, Napoli 2013

• INFORMATICA
  • Anna Tramontano “Bioinformatica”, Zanichelli
  • Krane, Raymer. “Fondamenti di Bioinformatica” Pearson
  • Jambeck, Gibas “Developing Bioinformatics Computer Skills, O'Reilly
  • Pascarella-Paiardini “Bioinformatica” Zanichelli
• STATISTICA MEDICA
  • Pagano, Gauvreau. Biostatistica. Idelson-Gnocchi

  oppure:

  • Swinscow, Campbell. “Le basi della statistica per scienze bio-mediche”, Edizioni Minerva Medica, 2008

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• FISICA

  Esame scritto, basato su test a risposta multipla con calcoli e colloquio conclusivo sulle discipline del corso integrato.

• INFORMATICA

  L'esame finale consiste in una prova scritta ed un colloquio orale.

  La prova scritta è costituita da esercizi e domande di teoria.

  Chi non supera la prova scritta, non può sostenere l'orale. La prova scritta può essere visionata prima delle prove orali.

  Salvo diversa comunicazione:

  • l'esame scritto si svolge alle ore 9:00

  Note:

  • Per sostenere gli esami è obbligatorio prenotarsi utilizzando l'apposito modulo del portale CEA.
  • Non sono ammesse prenotazioni tardive tramite email. In mancanza di prenotazione, l'esame non può essere verbalizzato.
• STATISTICA MEDICA

  Esame finale orale o scritto

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• FISICA

  Un corpo di massa m=3 kg cade da un'altezza d=50 cm, con velocità iniziale nulla, sotto l'effetto della gravità. Quanto vale il modulo della velocità del corpo appena prima di toccare il suolo?

  1. 2,4 m/s
  2. 3,1 m/s
  3. 4,3 m/s
  4. 1,1 m/s
  5. Non è possibile rispondere perché i dati sono insufficienti
  6. Non so rispondere

  Un’ambulanza si avvicina con una velocità di 100 km/ora ad uno studente fermo. Se la sirena emette un suono di frequenza 2 kHz che frequenza percepisce lo studente?

  1. 1718 Hz
  2. 2547 Hz
  3. Lo studente non può percepire questa frequenza
  4. 1849 Hz
  5. 2177 Hz
  6. Non so rispondere
• INFORMATICA

  Durante il corso saranno forniti diversi esercizi risolti che verranno pubblicati sul portale studium.unict.it

• STATISTICA MEDICA

  Il conteggio del numero di ripetizioni di una modalità o valore è definito _______?

  In una raccolta di dati, la temperatura è una variabile di che tipo?

  In epidemiologia qual è la definizione di prevalenza?