CdSMEDICINA E CHIRURGIA
Codice001BF
CFU9
PeriodoAnnuale
LinguaItaliano
Corso Integrato di Fisica e Statistica Medica
Il corso integrato è composto da due moduli: Fisica Medica e Statistica Medica. Al termine del modulo di Fisica Medica lo studente sarà in grado di comprendere la fisica alla base di alcuni problemi medici. Sarà in grado di utilizzare le informazioni quantitative derivate dai fenomeni fisici per modellizzare i sistemi biomedici. Al termine del modulo di Statistica Medica lo studente sarà in grado di comprendere l’applicazione dei metodi statistici ai dati clinici. Per ciascuno degli argomenti trattati, lo studente acquisirà i concetti teorici.
Integrated Course of Physics and Medical Statistics
The integrated course consists of two modules: Medical Physics and Medical Statistics. At the end of the module of Medical Physics the student will be able to understand the physics underlying some medical problems. He/she will be able to use quantitative information derived from physical phenomena to model biomedical systems. At the end of the Medical Statistics module the student will be able to understand the application of statistical methods to clinical data. For each of the topics covered, the student will acquire the theoretical concepts.
FISICA MEDICA:
Per l'accertamento delle conoscenze degli argomenti trattati nel corso saranno svolte prove scritte in itinere.
STATISTICA MEDICA:
A conclusione di ciascun argomento, allo studente sarà proposto un questionario online per la verifica delle nozioni teoriche apprese
MEDICAL PHYSICS:
To assess the knowledge of the topics covered in the course, written tests will be carried out in itinere.
MEDICAL STATISTICS:
At the end of each topic, the student will be offered an online questionnaire to verify the theoretical notions learned
FISICA MEDICA:
Lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi di fisica applicata alla medicina
STATISTICA MEDICA:
Per ciascuno degli argomenti trattati, lo studente saprà interpretare i risultati dell’analisi statistica di lavori scientifici pubblicati e saprà applicare i concetti appresi a contesti specifici.
MEDICAL PHYSICS:
The student will be able to solve simple problems of physics applied to medicine
MEDICAL STATISTICS:
For each of the topics covered, the student will be able to interpret the results of the statistical analysis of published scientific works and will be able to apply the concepts learned to specific contexts.
FISICA MEDICA:
Durante il corso verranno svolte esercitazioni numeriche che prevedono la partecipazione attiva degli studenti. Verranno inoltre assegnati problemi di fisica che gli studenti dovranno risolvere autonomamente e che poi verranno discussi in classe. Saranno previste sessioni periodiche di autoverifica.
Si incoraggia la comunicazione attiva con i docenti anche tramite le principali piattaforme on-line.
STATISTICA MEDICA:
Saranno proposti una serie di estratti da articoli scientifici pubblicati ed esercizi di cui verranno fornite spiegazioni e dettagliate soluzioni. Alcune delle attività saranno svolte in classe ed altre potranno essere svolte autonomamente dagli studenti.
MEDICAL PHYSICS:
During the course numerical exercises will be carried out that require the active participation of students. Physics problems will also be assigned that students will have to solve independently and which will then be discussed in class. Periodic self-verification sessions will be scheduled.
Active communication with the teachers is also encouraged through the main online platforms.
MEDICAL STATISTICS:
A series of extracts from published scientific articles and exercises will be proposed, for which explanations and detailed solutions will be provided. Some of the activities will be carried out in class and others can be carried out independently by the students.
FISICA MEDICA:
Lo studente potrà acquisire sensibilità alle problematiche della fisica applicata alla medicina anche tramite la soluzione di esercizi numerici proposti a lezione e sviluppare le capacità di problem solving.
STATISTICA MEDICA:
Gli studenti saranno incoraggiati a svolgere attività autonoma e di gruppo per l’approfondimento degli argomenti proposti e lo svolgimento delle attività di verifica in itinere.
MEDICAL PHYSICS:
The student will be able to acquire sensitivity to the problems of physics applied to medicine also through the solution of numerical exercises proposed in class and develop problem solving skills.
MEDICAL STATISTICS:
Students will be encouraged to carry out autonomous and group activities for the deepening of the proposed topics and the carrying out of ongoing verification activities.
FISICA MEDICA:
Durante le sessioni di esame, che consistono nella soluzione di problemi di fisica medica, saranno valutate le capacita’ di schematizzare i problemi proposti e di elaborare soluzioni.
STATISTICA MEDICA:
Durante il corso verranno proposte prove di autovalutazione.
MEDICAL PHYSICS:
During the exam sessions, which consist in the solution of medical physics problems, the ability to outline the proposed problems and to develop solutions will be evaluated.
MEDICAL STATISTICS:
During the course self-assessment tests will be proposed.
FISICA MEDICA: Nessuno
STATISTICA MEDICA: Nessuno
MEDICAL PHYSICS: None
MEDICAL STATISTICS: None
FISICA MEDICA:
Le lezioni frontali, che prevedono elementi di teoria ed esercizi numerici, sono svolte anche con ausilio di slides
Le esercitazioni numeriche in aula possono essere svolte alla lavagna oppure con l'ausilio di supporti elettronici
Gli studenti hanno accesso a un portale di elearning dal quale e' possibile scaricare le slides, gli appunti delle lezioni teoriche e tutti gli esercizi svolti in classe
La comunicazione docente-studenti avviene durante o a fine lezione in classe, attraverso il portale di elearning, per email e a ricevimento su appuntamento
Vengono organizzate prove intermedie durante il corso per valutare l'apprendimento graduale delle diverse parti del corso
STATISTICA MEDICA:
La teoria sarà esposta durante le lezioni frontali.
Le lezioni teoriche saranno corredate dalla presentazione e discussione di esempi specifici tratti dalla letteratura medica.
Saranno proposti una serie di esercizi di cui verranno fornite dettagliate soluzioni.
MEDICAL PHYSICS:
The lectures, that include elements of theory and numerical exercises, are also carried out with the aid of slides
The numerical exercises in the classroom can be carried out on the blackboard or with the aid of electronic supports
Students have access to an elearning portal from which it is possible to download slides, notes of theoretical lessons and all the exercises carried out in class
Teacher-student communication takes place during or at the end of the lesson in class, through the elearning portal, by email and by appointment
Intermediate tests are organized during the course to evaluate the gradual learning of the different parts of the course
MEDICAL STATISTICS:
The theory will be exposed during the lectures.
The theoretical lessons will be accompanied by the presentation and discussion of specific examples taken from the medical literature.
A series of exercises will be proposed, for which detailed solutions will be provided.
FISICA MEDICA
Richiami di matematica
- Elementi di logica
- Operazioni con numeri naturali, interi, razionali, reali
- Disuguaglianze e relative regole di calcolo; proprieta' delle potenze
- Algebra elementare, equazioni e disequazioni algebriche di primo e secondo grado
- Funzioni elementari: potenze, polinomi, radici, esponenziali, logaritmi
- Funzioni trigonometriche fondamentali
- Rappresentazione funzionale e grafica dei processi e rappresentazione dei dati sperimentali.
Introduzione
- Grandezze fisiche, misurazioni, incertezze.
Cinematica
- Cinematica del punto materiale: velocità media, velocità istantanea, accelerazione. Moto in caduta libera.
- Algebra vettoriale: somma, differenza, scomposizione dei vettori. Moto di un proiettile. Moto parabolico. Prodotto scalare e vettoriale.
Dinamica
- Dinamica: le tre leggi del moto di Newton. Reazioni vincolari. Forza peso e gravità. Piano inclinato. Forza di attrito. La deambulazione. Forza elastica.
- Moto circolare: cinematica e dinamica. Interazione gravitazionale. Satelliti artificiali.
- Sistemi non inerziali ed effetti sull’uomo.
- Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Energia potenziale. Energia totale meccanica. Legge di conservazione dell'energia meccanica. Forze conservative e non conservative.
- Quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Impulso. Forze impulsive. Urti elastici in una dimensione. Urti anelastici. Moto del Centro di massa
- Quantità angolari. Momento di inerzia. Momento torcente. Momento angolare. Dinamica rotazionale. Energia cinetica rotazionale. Conservazione del momento angolare.
Statica
- Condizioni di equilibrio. Problemi di statica del corpo rigido. Elementi di Biomeccanica
Fluidi
- Densità assoluta e densità relativa. Pressione. Principio di Pascal. Legge di Archimede. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Viscosità. Equazione di Poiseuille. Resistenza idraulica.Tensione superficiale e capillarità. Il sistema cardiocircolatorio. Moto in fluidi viscosi. La sedimentazione. La centrifuga analitica.
Vibrazioni e onde
- Il moto armonico. Il pendolo semplice. Movimento armonico smorzato. Onde longitudinali e trasversali. Intensità.
Acustica
- Intensità del suono: il decibel. L'orecchio e la sua risposta. Effetto Doppler. Ultrasuoni e applicazioni in medicina.
Calorimetria e Termodinamica
- L'equilibrio termico e il principio zero della termodinamica. Termometri.Temperatura assoluta. Leggi dei gas perfetti. Equazione di stato.
- Calore come trasferimento di energia. Energia interna e calore specifico. Metabolismo umano e apporto calorico degli alimenti. L'esperienza di Joule. Calorimetria e cambiamenti di stato. Calore latente. Meccanismi di trasporto del calore. Termoregolazione degli animali a sangue caldo.
- Trasformazioni termodinamiche. La prima legge della termodinamica. Trasformazioni cicliche e ciclo di Carnot. La seconda legge della termodinamica. Macchine termiche e frigorifere. Entropia e secondo principio. Entalpia ed energia libera.
Elettrostatica
- Fenomeni elettrostatici. La carica elettrica. Forza di Coulomb tra cariche puntiformi. Campo elettrico. Campo elettrico e conduttori. Teorema di Gauss.
- Potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Superfici equipotenziali. Esempi di potenziali generati da sistemi e distribuzioni di cariche. Capacità e condensatori. Condensatori in serie e in parallelo. Dielettrici.Il defibrillatore cardiaco. L’elettroforesi
Circuiti elettrici
- Generatori elettrici. L'intensità della corrente elettrica. Legge di Ohm. Resistenza e Resistività. Potenza. Effetto Joule. Corrente alternata. Leggi di Kirchhoff. La conduzione nelle cellule nervose. Gli effetti della corrente elettrica sul corpo umano.
- Circuiti RC. Il pacemaker.
Magnetismo
- Magneti e campi magnetici. Forze magnetiche. Forza di Lorentz. Moto di cariche in campi elettrici e magnetici. Il ciclotrone. Lo spettrometro di massa. Correnti in campi magnetici. Solenoidi. Legge di Ampere. Momento di dipolo magnetico.
- Induzione elettromagnetica: cenni.
- Onde elettromagnetiche: cenni
Ottica
- Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Lenti sottili.
- Interferenza e diffrazione.
- Strumenti ottici. Microscopio.
- Occhio umano. Difetti visivi
STATISTICA MEDICA:
- Introduzione alla statistica medica
- Studi di intervento e studi osservazionali in medicina.
- Statistica descrittiva.
- Teoria della probabilità e distribuzioni teoriche di probabilità.
- Teoria della stima e test di significatività.
- Test chi-quadrato.
- Analisi della varianza.
- Regressione lineare e correlazione.
- Rischio relativo e odds ratio. Regressione logistica.
- Accuratezza diagnostica.
- Cenni di analisi della sopravvivenza
MEDICAL PHYSICS
Mathematics Reminders
- Elements of logic
- Operations with natural, integer, rational, real numbers
- Inequalities and related calculation rules; properties of powers
- Elementary algebra, equations and algebraic inequalities of first and second degree
- Elementary functions: powers, polynomials, roots, exponentials, logarithms
- Fundamental trigonometric functions
- Functional and graphical representation of processes and representation of experimental data.
Introduction
- Physical quantities, measurements, uncertainties.
Kinematics
- Kinematics of the material point: average velocity, instantaneous velocity, acceleration. Motion in free fall.
- Vector algebra: sum, difference, decomposition of vectors. Motion of a projectile. Parabolic motion. Scalar and vector product.
Dynamics
- Dynamics: Newton's three laws of motion. Support reactions. Weight force and gravity. Motion in along a slope. Friction force. The physics of walking. Elastic force.
- Circular motion: kinematics and dynamics. Gravitational interaction. Artificial satellites.
- Non-inertial systems and effects on humans.
- Work and Energy. Kinetic energy. Potential energy. Total mechanical energy. Law of conservation of mechanical energy. Conservative and non-conservative forces.
- Momentum. Conservation of momentum. Impulse. Impulsive forces. Elastic shocks in one dimension. Inelastic shocks. Motion of the Center of Mass
- Angular quantities. Moment of inertia. Torque. Angular momentum. Rotational dynamics. Rotational kinetic energy. Conservation of angular momentum.
Statics
- Equilibrium conditions. Static of the rigid body and problems. Elements of Biomechanics
Fluids
- Absolute density and relative density. Pressure. Pascal's principle. Archimedes' law. Continuity equation. Bernoulli equation. Viscosity. Poiseuille equation. Hydraulic resistance. Surface tension and capillarity. The cardiovascular system. Motion in viscous fluids. Sedimentation. The analytical centrifuge.
Vibrations and waves
- The harmonic motion. The simple pendulum. Dampened harmonic movement. Longitudinal and transverse waves. Intensity.
Acoustics
- Sound intensity: the decibel. The ear and its response. Doppler effect. Ultrasound and applications to medicine.
Calorimetry and Thermodynamics
- Thermal equilibrium and the zero principle of thermodynamics. Thermometers. Absolute temperature. Ideal gases. Equation of state of ideal gases.
- Heat as energy transfer. Internal energy and specific heat. Human metabolism and caloric intake of food. Joule's experience. Calorimetry and phase changes. Latent heat. Heat transport mechanisms. Thermoregulation of warm-blooded animals.
- Thermodynamic transformations. The first law of thermodynamics. Cyclic transformations and the Carnot cycle. The second law of thermodynamics. Thermal and cooling machines. Entropy and second principle. Enthalpy and free energy.
Electrostatics
- Electrostatic phenomena. The electric charge. Coulomb force between point charges. Electric field. Electric field and conductors. Gauss's theorem.
- Electric potential. Electrostatic potential energy. Equipotential surfaces. Examples of potentials generated by charge distributions. Capacity and capacitors. Series and parallel capacitors. Dielectric materials. Cardiac defibrillator. Electrophoresis
Electrical circuits
- Electric generators. The electric current. Ohm's law. Resistance and Resistivity. Power. Joule effect. Alternating current. Kirchhoff's laws. Conduction in nerve cells. The effects of electric current on the human body.
- RC circuits. The pacemaker.
Magnetism
- Magnets and magnetic fields. Magnetic forces. Lorentz force. Motion of charges in electric and magnetic fields. The cyclotron. The mass spectrometer. Currents in magnetic fields. Solenoids. Ampere's law. Magnetic dipole moment.
- Electromagnetic induction: outline.
- Electromagnetic waves: outline
Optics
- Reflection and refraction. Snell's law. Thin lenses.
- Interference and diffraction.
- Optical instruments. Microscope.
- Human eye. Visual defects
MEDICAL STATISTICS:
- Introduction to medical statistics
- Intervention studies and observational studies in medicine.
- Descriptive statistics.
- Probability theory and theoretical probability distributions.
- Estimation theory and significance testing.
- Chi-square test.
- Analysis of variance.
- Linear regression and correlation.
- Relative risk and odds ratio. Logistic regression.
- Diagnostic accuracy.
- Elements of survival analysis
FISICA MEDICA
Dispense e materiale del corso scaricabili da elearning
Testi consigliati:
Giancoli – FISICA con fisica moderna – terza edizione – Casa Editrice Ambrosiana
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker- Fondamenti di Fisica – sesta edizione- Casa Editrice Ambrosiana
STATISTICA MEDICA
Il materiale del corso verrà distribuito a lezione e pubblicato sul portale elearning.
Testi consigliati:
Medical Statistics at a Glance, 4th Edition - Aviva Petrie, Caroline Sabin- WILEY Blackwell
Statistica Medica, M. Bland, Apogeo Education - Maggioli Editore
Biostatistica, M. Pagano, K. Gauvreau, IDELSON-GNOCCHI
MEDICAL PHYSICS:
Slides, Notes and exercises will be provided on the internet platform e-learning.
Suggested Textbooks:
GIANCOLI – FISICA con fisica moderna – III edizione – Casa Editrice Ambosiana.
DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, JEARL WALKER- Fondamenti di Fisica – VI ed. - Casa Editrice Ambrosiana.
MEDICAL STATISTICS:
Slides, Notes and exercises will be provided on the internet platform e-learningIl.
Suggested textbooks:
Medical Statistics at a Glance, 4th Edition - Aviva Petrie, Caroline Sabin- WILEY Blackwell
Statistica Medica, M. Bland, Apogeo Education - Maggioli Editore
Biostatistica, M. Pagano, K. Gauvreau, IDELSON-GNOCCHI
Non ci sono indicazioni specifiche per gli student non frequentanti in quanto la frequenza ai corsi è obbligatoria.
There are no specific indications for non-attending students, as attendance to the courses is mandatory.
Fisica e Statistica Medica e' un corso integrato. L'esame dei due moduli va sostenuto contestualmente.Il voto finale viene determinato in base alla media ponderata dei voti conseguiti nell'esame nei rispettivi moduli.
FISICA MEDICA:
La prova di Fisica Medica puo' essere sia scritta che orale (a discrezione del docente). In entrambe le modalità viene richiesto allo studente di risolvere alcuni esercizi numerici su argomenti relativi al programma svolto.
STATISTICA MEDICA:
La prova d’esame consisterà di 5 esercizi ciascuno composto di tre domande: la prima relativa alla comprensione della teoria (domanda a) e le altre due (domanda b e domanda c) alla sua applicazione.
Physics and Medical Statistics is an integrated course. Exams of both modules must be held at the same time. The final grade is derived from the weighted mean of the grades obtained in the two modules.
MEDICAL PHYSICS:
The Medical Physics test can be both written and oral (at the discretion of the teacher). In both modalities the student is asked to solve some numerical exercises on topics related to the program carried out.
MEDICAL STATISTICS:
The exam will consist of 5 exercises each consisting of three questions: the first related to the understanding of the theory (question a) and the other two (question b and question c) to its application.
I docenti ricevono gli studenti su appuntamento preso via e-mail o per telefono.
The teachers receive students by appointment arranged by e-mail or by phone.