Codice insegnamento

4S02595

Crediti

10

Coordinatore

Giuseppe Verlato

Lingua di erogazione

Italiano

Moodle Seminari 0

L'insegnamento è organizzato come segue:

Obiettivi formativi

Il corso è un’introduzione all’apprendimento e comprensione dei metodi scientifici quantitativi utilizzati in medicina e biologia. Il corso è focalizzato sui metodi utilizzati per derivare leggi scientifiche o informazioni su rilevanti relazioni nella ricerca biologica e clinica e sulle principali applicazioni della Fisica alla medicina. Obiettivo del corso è l’insegnamento di principi modelli statistici e matematici utilizzati nella ricerca e dei principi del disegno dell’esperimento in biomedicina. Inoltre principi di meccanica, dinamica dei fluidi, ottica termodinamica ed elettrologia saranno parte del corso. Modulo Fondamenti di Fisica Il modulo si propone di fornire agli studenti le conoscenze essenziali di meccanica, fluidodinamica, ottica, termodinamica ed elettrologia. Al completamento del corso gli studenti saranno in grado di: a) Dimostrare di aver acquisito una approfondita conoscenza delle leggi fondamentali della Fisica. b) Comprendere come tali leggi possano essere applicate nei diversi ambiti di interesse biomedico e nei problemi concreti che affronteranno durante il corso di studi. c) Risolvere semplici problemi di fisica, anche applicati a fenomeni di rilevanza biomedica e biologica. Modulo Statistica Medica Il modulo si propone di introdurre lo studente ai principi elementari della ricerca in medicina quantitativa, dove l’oggetto di studio non è un singolo individuo ma un collettivo. In particolare lo studente imparerà a: costruire e interpretare una tabella di frequenza a partire dai dati individuali; rappresentare adeguatamente in forma grafica i dati relativi a un fenomeno biologico; saper calcolare gli intervalli di riferimento (di normalità) di una variabile biologica; utilizzare un software (o semplici programmi di calcolo) per il calcolo dei più comuni indici statistici; saper valutare il rischio relativo associato a una data esposizione; saper valutare la sensibilità, specificità e valore predittivo di un test diagnostico; saper effettuare un test per il confronto tra due medie o due proporzioni; misurare l’effetto di un trattamento e interpretare il suo intervallo di confidenza; stimare la relazione tra due variabili biologiche mediante un modello di regressione lineare.

Programma

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MM: STATISTICA MEDICA
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------------------------ MM: Esercitazioni di Statistica Medica ------------------------ Verranno effettuati degli esercizi pratici sul programma teorico. ------------------------ MM: Lezioni di Statistica Medica ------------------------ Gli argomenti principali che verranno presentati sono: • proprietà teoriche delle misurazioni effettuate in ambito biomedico e valutazione della loro precisione, accuratezza e validità; • metodi e tecniche elementari della statistica per descrivere, interpretare e comunicare le informazioni quantitative raccolte su un collettivo umano o di unità sperimentali; • definizione di probabilità, regole elementari del calcolo della probabilità e loro utilizzo per il calcolo degli eventi attesi; • valutazione di un test di screening: sensibilità, specificità, valore predittivo positivo e negativo; Concordanza tra osservatori; • principali modelli probabilistici per la predizione della distribuzione di una variabile biologica in una popolazione o in un collettivo di pazienti (distribuzione binomiale e gaussiana); • i disegni elementari della ricerca osservazionale e sperimentale (il campionamento casuale e la randomizzazione); • le principali tecniche inferenziali (intervallo di confidenza e test d’ipotesi) utilizzate al fine di prendere razionalmente decisioni sulla base dell’evidenza sperimentale o osservazionale; • modelli per l’analisi multivariabile: regressione lineare multipla per lo studio di outcome quantitativi, modello logistico per lo studio di outcome dicotomici, modello di Cox per l’analisi della sopravvivenza; • metodologia epidemiologica: misure di frequenza di malattia: prevalenza, incidenza, incidenza cumulativa – misure di associazione: rischio attribuibile, rischio relativo, odds ratio – disegno dello studio: studio trasversale, di coorte e caso-controllo. • la medicina basata sulle evidenze; revisioni sistematiche e meta-analisi.
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MM: FONDAMENTI DI FISICA
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1-Introduzione Grandezze fisiche, analisi dimensionale, sistemi coerenti di unità di misura. Unità di misura pratiche. Grandezze scalari e vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale ( somma, sottrazione, prodotto scalare, prodotto vettoriale). Metodo grafico e Analitico. 2- Richiami di Meccanica Posizione, spostamento, velocità e accelerazione. Velocità media ed istantanea. Moto rettilineo uniforme. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto circolare uniforme. Moti piani. Definizione di Forza ed unità di misura. Le tre leggi della dinamica. Forza di gravità e forza peso. Reazione vincolare. Quantità di moto e sua conservazione. Lavoro ed Energia. Teorema della energia cinetica. Forze conservative e dissipative. Energia potenziale, principio di conservazione della energia meccanica. Campo gravitazionale, campo di forze elastiche. Potenza. Momento di una forza e di una coppia di forze. Momento di inerzia, Momento angolare. Centro di Massa, condizioni di equilibrio dei corpi rigidi. Leva di I; II; III genere. Analisi dell’equilibrio statico in alcune situazioni reali come muscoli e articolazioni. Proprietà meccaniche e tecnologiche dei materiali: Modulo di Young e legge di Hooke. 3- Fluidi Definizione di pressione, Portata, unità di misura ufficiali e pratiche. Manometri. Sfigmomanometro. Legge di Pascal, legge di Stevino, principio di Archimede. Fluido ideale, Equazione di continuità, Teorema di Bernoulli. Effetto Venturi. Fluido viscoso, unità di misura della viscosità. Legge di Poiseuille, Resistenza idraulica. Esercizi ed Applicazioni nel sistema circolatorio. Flusso in regime laminare e vorticoso, numero di Reynolds. Lavoro cardiaco. fattore Cinetico. Tensione superficiale. Legge Laplace. Esempi di utilizzo della legge di Laplace. Capillarità. 4- Fenomeni elettrici Carica elettrica, definizioni ed unità di misura. Legge di Coulomb. Campo elettrico, Energia, Potenziale elettrico. Definizione ed unità di misura. Dipolo elettrico, strato dipolare, potenziale di una cellula quiescente e di un fronte di depolarizzazione. Legge di Ohm, legge Joule, resistenze in serie e parallelo, circuiti in c.c. Capacità, condensatori in serie e in parallelo. Potenza elettrica. Circuito RC. Cenni di Elettromagnetismo: Vettore induzione magnetica, vettore intensità di campo magnetico: definizione ed unità di misura. Forza di Lorentz, Legge di Ampère, Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Esempi applicativi. Principio di funzionamento di alcune apparecchiature mediche. 5-Termologia e termodinamica La temperatura, il calore, il calore specifico. Definizioni e unità di misura. Termometro e scale delle temperature. Trasferimento del calore per conduzione, convezione, irraggiamento. Evaporazione. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni Termodinamiche. Primo e secondo principio della termodinamica. Entropia (cenni). 6-Ottica e Onde Fenomeni ondulatori, onde meccaniche ed elettromagnetiche. Lunghezza d’onda, frequenza e velocità di propagazione, Intensità. Onde sonore. Leggi della riflessione e della rifrazione. Fibre ottiche e applicazioni mediche. Specchio piano. Approssimazione parassiale dell’ottica geometrica. Diottri sferici, Lenti sottili. Equazione dei punti coniugati per le lenti sottili. Costruzioni di immagini. Il microscopio semplice. 7- Fisica atomica, Nucleare, Radioattività e Radioprotezione (cenni) Produzione di raggi X per Fluorescenza e per frenamento. ElettronVolt, definizione ed uso. Interazione dei raggi X - gamma con la materia: Effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie. Spessore emivalente. Fondamenti della radiologia diagnostica. Radioattività, legge di decadimento radioattivo.

Bibliografia

Modalità d'esame

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MM: STATISTICA MEDICA
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------------------------ MM: Esercitazioni di Statistica Medica ------------------------ Nella seconda parta dell'esame gli studenti dovranno risolvere dei problemi di statistica inferenziale, che comportano il calcolo di intervalli di confidenza e/o l'esecuzione di semplici test statistici; per questo scopo gli studenti avranno a disposizione un computer con un foglio elettronico. ------------------------ MM: Lezioni di Statistica Medica ------------------------ L'esame sarà scritto e verrà effettuato in aula d'Informatica. Nella prima parte dell'esame gli studenti dovranno rispondere a circa 35 domande a scelta multipla tra 5-8 possibili risposte.
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MM: FONDAMENTI DI FISICA
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Prova scritta consistente in semplici esercizi sugli argomenti trattati durante il corso e domande a risposta multipla. Eventuale prova orale (facoltativa) che mira ad acquisire, se necessario, ulteriori elementi di valutazione e chiarire aspetti della prova scritta.