ECTS - University of Pisa
Scheda programma d'esame
PHYSICS AND STATISTICS
ANDREA DAVIDE PORRETTA
Academic year2020/21
CourseNURSING (LICENSING TO NURSING PRACTICE)
Code001FB
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ELEMENTI DI RADIOBIOLOGIAMED/36LEZIONI8
MARIAGRAZIA QUATTROCCHI unimap
FISICA ED ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONEFIS/07LEZIONI16
MARIAGRAZIA QUATTROCCHI unimap
STATISTICA MEDICAMED/01LEZIONI24
ANDREA DAVIDE PORRETTA unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il Corso integrato è composto di quattro moduli principali: Statistics, Fisica, Elementi di Radioprotezione, Elementi di Radiobiologia.

Obiettivi del corso di STATISTICA MEDICA:

Fornire le conoscenze di base della biostatistica descrittiva e inferenziale e degli strumenti software per la gestione e l’elaborazione dei dati biomedici. Con la conoscenza del metodo statistico lo studente potrà accrescere la capacità di analisi e di valutazione della letteratura biomedica ed ispirare la pratica clinica ai principi dell’evidenza scientifica.

Obiettivi dei moduli di Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia.

Attraverso lo studio di semplici applicazioni della Fisica a problemi di carattere biomedico, porre le basi per affrontare le tematiche relative alla radioattività e all’interazione della radiazione ionizzante con la materia. Si vuole inoltre fornire allo studente conoscenze su sistemi di riduzione della dose e conoscenze sui sistemi di protezione individuali.

 

 
Knowledge

The integrated course is composed of four main modules: Medical Statistics, Phisics, Radioprotection elements, Elements of Radiobiology.

Objectives of the Medical Statistics course:                

Provide basic knowledge of descriptive and inferential biostatistics and software tools for the management and processing of biomedical data. With the knowledge of the statistical method the student will be able to increase the ability to analyze and evaluate the biomedical literature and to inspire clinical practice to the principles of scientific evidence.

Objectives of the Phisics courses:

During the Physics module the students will learn the basic conceps necessary to understand the physics mechanisms that rule some medical problems, and will learn some basic concepts of Radioprotection and Radiobiology. At the end of the Physics module the students will be able to use quantitative informations usefull to describe biomedical systems. 
Modalità di verifica delle conoscenze
  • L’accertamento delle conoscenze avverrà tramite prova scritta in itinere (opzionale a discrezione dello studente) o nell’ambito degli appelli d’esame tramite un elaborato scritto.

 
Assessment criteria of knowledge
  • The assessment of the knowledge will take place through written test “in itinere” and/or in the exam sessions through a written report.
Capacità

Al termine del corso di STATISTICA MEDICA lo studente:

  • avrà compreso la filosofia che sottende le principali procedure statistiche di base;
  • potrà apprezzare il valore e riconoscere i limiti della metodologia statistica applicata alla ricerca;
  • potrà valutare criticamente le evidenze scientifiche che emergono nella letteratura biomedica dall’applicazione del metodo statistico;
  • potrà avere le conoscenze di base per l’utilizzo dello Statistical Package for Social Sciences (SPSS).

 

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia:

Al termine del corso lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi: di fisica applicati alla medicina, di radioprotezione e radiobiologia.
Skills

At the end of the Medical Statistics course the student:

  • will have understood the philosophy underlying the main basic statistical procedures;
  • will appreciate the value and will recognize the limits of the statistical methodology applied to research;
  • will be able to critically evaluate the scientific evidence emerging in the biomedical literature from the application of the statistical method;
  • will have the basic knowledge to utilize the Statistical Package for Social Sciences (SPSS).

At the end of the three Medical Physics courses the student:

will be able to solve simple physics problems applied to the medicine.
Modalità di verifica delle capacità

Al termine del corso di STATISTICA MEDICA:

tramite il compito in itinere e gli elaborati scritti negli appelli d'esame oltre ad eventuali colloqui (a discrezione del docente) al termine delle prove scritte, sarà possibile valutare la capacità dello studente:

  • di scegliere i modelli di studio e le procedure statistiche più idonee al conseguimento di specifici obiettivi;
  • di interpretare correttamente i risultati delle analisi statistiche utilizzate;
  • di evidenziare i pro e i contro nei possibili diversi approcci alla soluzione di problemi che richiedano l'applicazione del metodo statistico;
  • saper utilizzare il software SPSS perlomeno per quel che riguarda le principali procedure di gestione dei dati e di analisi.

 

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia

Durante il corso verranno svolte esercitazioni con la partecipazione attiva degli studenti. Verranno assegnati esercizi e test che gli studenti dovranno risolvere autonomamente e che poi verranno discussi e valutati in sessioni dedicate di autoverifica. Sarà incoraggiata la comunicazione attiva con il docente.
Assessment criteria of skills

At the end of the Medical Statistics course:

through the “in itinere” test and/or the written exam in the exam sessions as well as any interviews (at the discretion of the teacher) at the end of the written exam, it will be possible to evaluate the student’s ability:

  • to choose the study models and the statistical procedures best suited to the achievement of specific objectives;
  • to correctly interpret the results of the statistical analyses;
  • to highlight the pros and cons of the different possible approaches to the solution of problems requiring the application of statistical method;
  • to use the SPSS software at least for the main data management and analysis procedures.

Medical Physics modules:

During the course, exercises will be carried out with the active participation of the students.
Exercises and tests will be assigned which students will have to solve autonomously and which
will then be discussed and evaluated in dedicated self-test sessions.
Active communication with the teacher will be encouraged.
Comportamenti

Al termine del corso di STATISTICA MEDICA:

lo studente:

  • potrà acquisire le necessarie conoscenze per un’efficace modalità di raccolta dati, soprattutto in riferimento alla definizione del sistema di codifica più consono alle finalità di un progetto di ricerca;
  • potrà stabilire quali sono le procedure statistiche da utilizzare in relazione alle differenti fasi e agli obiettivi della ricerca;
  • saprà interpretare i risultati delle procedure statistiche utilizzate mettendoli in relazione agli obiettivi biomedici prefissati.

 

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche della fisica applicata alla medicina, della radioprotezione e su alcune tematiche della radiobiologia. 
Behaviors

At the end of the Medical Statistics course:

the student will be able:

  • to acquire the necessary knowledge for an effective data collection method, especially with reference to the definition of the coding system best suited to the purposes of a research project;
  • to establish which statistical procedures are to be used in relation to the different phases and objectives of the research;
  • to interpret the results of the statistical procedures used, putting them in relation to the pre-established biomedical objectives.

Medical Physics modules:

The student will be able to acquire and/or develop sensitivity to the problems of physics applied to medicine, radioprotection and some issues of radiobiology.
Modalità di verifica dei comportamenti

Al termine del corso di STATISTICA MEDICA:

Tramite alcune domande degli elaborati scritti ed i colloqui (opzionali a discrezione del docente) sarà possibile verificare

  • le conoscenze inerenti i sistemi di codifica più idonei a facilitare l’elaborazione statistica dei dati;
  • le conoscenze relative alla modalità più efficienti di raccolta delle informazioni;
  • la capacità di applicare correttamente le tecniche di calcolo e di confronto per valutare in modo probabilistico le osservazioni al fine di poter generalizzare i risultati;
  • la capacità di sintesi nel descrivere numericamente e graficamente il fenomeno in studio;
  • la capacità di interpretare e presentare in modo chiaro e sintetico i risultati di una ricerca e di verificare la plausibilità delle ipotesi ispiratrici.

 

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia

Durante le sessioni di esame saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte
Assessment criteria of behaviors

At the end of the Medical Statistics course:

Through some questions of the written work and the interview (optional at the discretion of the teacher) it will be possible to verify:

  • the knowledge regarding the most suitable coding systems to facilitate statistical data processing;
  • the knowledge about the most efficient way to collect information;
  • the ability to correctly apply the calculation and comparison techniques in order to evaluate the observations in a probabilistic way and to generalize the results;
  • the ability to synthesize numerically and graphically the phenomenon under study;
  • the ability to interpret and represent the results of a research in a clear and concise manner and to verify the plausibility of the inspiring hypotheses.

Medical Physics modules:

During the examination sessions the degree of accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated  
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

STATISTICA MEDICA:

Trattandosi di un corso introduttivo alla Statistica è sufficiente una preparazione di matematica fornita dalla Scuola media Superiore.

 

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia

Trattandosi di un corso di base, è sufficiente una preparazione di matematica fornita dalla Scuola media Superiore.
Prerequisites

Medical Statistics and Medical Physics courses:

Since this is an introductory course in Statistics, a maths preparation provided by the Secondary School is sufficient.

Medical Physics courses:

Being a basic course, a math preparation provided by the Secondary School is sufficient.
Indicazioni metodologiche

STATISTICA MEDICA:

  • lezioni frontali con ausilio di slides e esempi di elaborazione statistica tramite SPSS su dati da studi sperimentali oggetto di pubblicazioni;
  • materiale didattico (dispense, compiti svolti ecc.) scaricabili dal sito elearning dell'Università;
  • notizie utili allo studente (orari di ricevimento, modalità d'esame, ecc.) consultabili sul sito elearning.

Fisica ed elementi di Radioprotezione e di Elementi di Radiobiologia

  • Le lezioni frontali sono svolte alla lavagna con ausilio di lucidi e/o slides;
  • le esercitazioni numeriche in aula sono svolte alla lavagna;
  • la comunicazione docente-studenti avviene a fine lezione, per email e a ricevimento su appuntamento; vengono organizzate prove intermedie durante il corso per valutare l'apprendimento graduale delle diverse parti del corso.
Teaching methods

Medical Statistics:

  • lectures with the help of slides and examples of statistical processing using SPSS on data from experimental studies subject to publications;
  • educational material (handouts, tasks performed, etc.) downloadable from the University’s e-learning website;
  • useful information to the student (office hours, exam methods, etc.) available on the e-learning website.

Medical Physics courses:

  • Lectures are carried out on the blackboard with the help of transparencies and/or slides;
  • the numerical exercises in the classroom are carried out on the blackboard;
  • the teacher-student communication takes place at the end of the lesson, by email and by appointment; Intermediate tests are organized during the course to evaluate the gradual learning of the different parts of the course.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Programma di Statistica Medica

  • Introduzione:

Il ruolo della statistica nelle scienze biomediche e nell’attività assistenziale. Statistica descrittiva e inferenziale, popolazioni e campioni. Studi sperimentali e studi osservazionali. Studi trasversali e longitudinali.

  • Statistica descrittiva:

Variabili statistiche, tipi di variabile, misurazioni e qualità dei dati. Distribuzioni di frequenza,  misure di tendenza centrale e di dispersione assoluta e relativa. Rappresentazioni grafiche.

  • Epidemiologia:

Scopi dell’epidemiologia. Misure epidemiologiche fondamentali. Modelli di studio epidemiologico. Prevenzione primaria e secondaria: tests di screening. Valutazione degli strumenti di screening e diagnostici (sensibilità, specificità, valori predittivi, efficienza). Curve di ROC. Analisi di sopravvivenza.

  • Statistica inferenziale:

Filosofia delle stime campionarie e della teoria delle decisioni. Rappresentatività del campione ed errore di campionamento. Principali tipi di campionamento.

Distribuzione delle medie campionarie, intervalli di confidenza per la stima della media, delle proporzioni, della differenza di due  medie e di due proporzioni.

Logica di funzionamento di un test statistico, ipotesi nulla ed ipotesi alternativa, errori di 1° e 2° tipo, potenza di un test statistico. Test parametrici e non parametrici.

  • Correlazione e regressione:

Modelli di regressione lineare e curvilinea. Retta di regressione e coefficiente di regressione. Coefficiente di correlazione di Pearson. T-Tests per il coefficiente di correlazione e per il coefficiente di regressione. Coefficiente di correlazione di Spearman. Breve introduzione alle statistiche multivariate. Analisi di regressione lineare multipla. Regressione logistica:

  • La Medicina dell’Evidenza Scientifica:

Le sperimentazioni cliniche, i comitati etici, fasi delle sperimentazioni cliniche sui nuovi farmaci. Introduzione alle Meta-analisi.

 

Programma del modulo di Elementi di Fisica ed elementi di radioprotezione:

Grandezze fisiche e loro misura. Vettori e scalari. Cinematica del punto materiale: velocità ed accelerazione. Moto rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato. I principi della dinamica. Forza peso, forza di attrito, tensione di una fune, forze elastiche. Lavoro ed energia. Energia cinetica ed energia potenziale. La statica e le leve. Esempi di leve nel corpo umano. Equilibrio di articolazioni. 

La pressione. Principio di Pascal. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Fluidi ideali e moto stazionario. Conservazione della portata, teorema di Bernoulli. Fluidi reali, viscosità. Equazione di Hagen-Poiseuille. Principi fisici della circolazione del sangue.Stenosi ed aneurisma. Principi fisici per misurazione della pressione arteriosa, iniezioni, fleboclisi, trasfusioni, prelievi.

Temperatura e calore. Scale termometriche. Calore specifico e calori latenti. Cambiamenti di temperatura e di stato. Propagazione del calore. Metabolismo e termoregolazione del corpo umano.

Carica elettrica, forza di Coulomb. Potenziale elettrico e differenza di potenziale. Intensità di corrente, resistività e resistenza. Leggi di Ohm, resistenze in serie e in parallelo e circuiti. Effetti termici della corrente elettrica. Elettricità e corpo umano: segnali elettrici nel corpo umano, effetti dell'elettricità sul corpo umano.

Grandezze dosimetriche e radioprotezionistiche. Principi fisici della radioprotezione. Schermature. Metodi e strumenti di misura in radioprotezione. Normativa radioprotezionistica.

Programma del modulo di Elementi di radiobiologia:

Introduzione alle radiazioni elettromagnetiche. Radiazioni ionizzanti. Decadimenti radioattivi. Attivita' e vita media. Sorgenti ed utilizzo delle radiazioni ionizzanti in medicina. Interazioni delle radiazioni ionizzanti con la materia. Fotoni: effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie. Particelle cariche: interazioni coulombiane, radiazione di frenamento. Cenni alle interazioni di ioni pesanti e neutroni. Trasferimento lineare di energia (LET). Richiami di grandezze radioprotezionistiche e normativa. Fattore di qualità, fattori di ponderazione delle radiazioni, fattori di ponderazione di organi e tessuti irradiati. Radiolisi dell’acqua e formazione di radicali liberi. Effetto ossigeno. Danni al DNA e a livello subcellulare. Effetti a livello cellulare. Effetti delle radiazioni ionizzanti sul corpo umano.

 
Syllabus

Programma di Statistica Medica

  • Introduction:

The role of statistics in the biomedical sciences and in the care activity. Descriptive and inferential statistics; populations and samples. Experimental studies and observational studies. Cross-sectional studies and longitudinal studies.

  • Descriptive statistics:

Statistical variables, types of variables, measurements and data quality. Frequency distributions, measures of central tendency, dispersion measures. Graphic representations of data.

  • Epidemiology:

Purposes of epidemiology. Basic epidemiological measures. Epidemiological study models. Primary and secondary prevention; screening tests. Evaluation of screening and diagnostic tools: sensitivity, specificity, predictive values efficiency. ROC curves. Survival Analysis.

  • Inferential Statistics:

Philosophy of sample estimates and decision theory. Representativeness of the sample and sampling error. Main types of sampling.

Distribution of the sample means, confidence interval for the estimate of the mean, of the proportion. Confidence interval for the difference between two means, of two proportions.

Logic of operation of a statistical test, null hypothesis and alternative hypothesis, errors of 1st and 2nd type, power of a statistical test.

Parametric and non-parametric tests.

  • Correlation and Regression:

Linear and curvilinear regression models. Regression line and regression coefficient. Pearson’s correlation coefficient. T tests on the correlation and regression coefficients. Spearman rank correlation coefficient. Brief introduction to multivariate statistics. Multiple linear regression analysis. Logistic regression analysis.

  • Evidence Based Medicine (EBM):

Clinical trials, ethics committees, phases of clinical trials on new drugs. Introduction to Meta-analyzes.
Bibliografia e materiale didattico

Testi consigliati di Statistica Medica:

- Beaglehole. Epidemiologia di base - Organizzazione mondiale della Sanità
Scaricabile all'indirizzo:
https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/43541/887266031_ita.pdf

- Materiale fornito dal docente

 

Testi consigliati peri i moduli di Elementi di Fisica ed elementi di radioprotezione ed Elmenti di Radiobiologia:

R. Zannoli e I. Corazza, Elementi di Fisica, Societa' editrice ESCULAPIO

F. Borsa, G.L. Introzzi, D. Scannicchio, Elementi di Fisica per diplomi di indirizzo medico biologico, Edizioni Unicopli

 
Bibliography

Recommended texts for Medical Statistics:

Stanton A.Glantz (2007).  Statistica per discipline biomediche, Mc Graw-Hill

Lantieri P.B., Risso D., Ravera G.B. (2007). Elementi di Statistica medica, Mc Graw-Hill.

Massimetti G. (2018). Statistica Medica (dispense scaricabili da elearning o in vendita presso copisteria Super-Copia, Pisa, Via Roma 14).

Recommended texts for Medical Physics modules:

R. Zannoli e I. Corazza, Elementi di Fisica, Societa' editrice ESCULAPIO

F. Borsa, G.L. Introzzi, D. Scannicchio, Elementi di Fisica per diplomi di indirizzo medico biologico, Edizioni Unicopli
Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti sono obbligati a frequentare almeno il 70% delle lezioni. Tuttavia, coloro che sono legittimamente impossibilitati a frequentare il minimo delle ore richieste, potranno sostenere l'esame se avranno utilizzato il materiale didattico scaricabile da elearning e consultato sufficientemente il docente per chiarimenti e dubbi nell'orario previsto di ricevimento settimanale.
Non-attending students info

Students are obliged to attend at least 70% of the lessons. However, those who are legitimately unable to attend the minimum number of hours requested will be able to take the exam if they have used the didactic material downloaded from e-learning and sufficiently consulted the teacher for clarifications and doubts in the scheduled time of weekly reception.
Modalità d'esame

Modalità d’esame per STATISTICA MEDICA:

  • Compito in itinere alla fine del corso (opzionale) e prova scritta ad ogni appello d'esame. Il docente si riserva, in casi particolari, di integrare il compito scritto con un colloquio;
  • la prova scritta è composta da otto domande a quiz (ad ogni domanda le risposte corrette possono essere più di una) e due problemi da risolvere;
  • Nel computo del giudizio finale gli esercizi a svolgimento libero hanno peso maggiore delle domande a quiz;
  • il tempo massimo per lo svolgimento del compito è di 1 ora.

 

Modalità d'esame per i moduli di Elementi di Fisica ed elementi di radioprotezione ed Elmenti di Radiobiologia

I 3 moduli prevedono una prova in itinere a fine corso. Agli appelli è prevista una prova orale.

 

 

Maggiori informazioni sugli appelli d'esame possono essere trovati sui siti dei docenti.

https://elearning.med.unipi.it

 
Assessment methods

Medical Statistics:

  • “in itinere” task (optional) and written exam at each exam session. The teacher reserves, in special cases, to integrate the written task with an interview;
  • the written task consist of eight quiz questions (each question can have more than one correct answer) and two problems to solve;
  • for the final judgement, the free-running exercises have greater weight than quiz questions;
  • the maximum time for the task is 1 hour.

 Medical Physics modules:

 

The 3 modules include an "in itinere" test at the end of the course. An oral exam is scheduled for the appeals.

More information on exam appeals can be found on the teachers’ websites.

https://elearning.med.unipi.it
Updated: 27/01/2021 14:19