Scheda programma d'esame
PHYSICS AND STATISTICS
ANDREA DAVIDE PORRETTA
Academic year2023/24
CourseNURSING (LICENSING TO NURSING PRACTICE)
Code001FB
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

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

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Al termine del corso lo studente conoscerà i principi basilari della fisica classica e della fisica delle radiazioni ed alcune loro applicazioni in campo medico ed infermieristico.

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.

Knowledge

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

At the end of the course the student will know the basic principles of classical physics and radiation physics and some of their applications in the medical and nursing fields.

MEDICAL STATISTICS

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.

Modalità di verifica delle conoscenze

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

La verifica delle conoscenze acquisite sarà oggetto della valutazione della prova d'esame.

STATISTICA MEDICA
L’accertamento delle conoscenze avverrà tramite prova scritta in itinere (se l'organizzazione e gli spazi del corso lo consentono) o nell’ambito degli appelli d’esame tramite un elaborato scritto.

Assessment criteria of knowledge

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

The verification of the acquired knowledge will be object of the evaluation of the exam.

 

MEDICAL STATISTICS
Written test during the course (if organisation and spaces will allow) with a final written examination.

Capacità

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Al termine del corso lo studente avrà le basi fisiche per affrontare lo studio delle articolazioni del corpo umano, del funzionamento del sistema circolatorio, della termoreglazione, dei segnali elettrici del corpo umano, degli effetti radiobiologici delle radiazioni ionizzanti e della normativa radioprotezionistica.  

 

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;
Skills

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

At the end of the course the student will have the physical bases to deal with the study of the joints of the human body, the functioning of the circulatory system, thermoreglation, the electrical signals of the human body and the radiobiological effects of ionizing radiation.

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.
Modalità di verifica delle capacità

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

La verifica delle capacità acquisite sarà oggetto della valutazione della prova scritta d'esame.


Statistica Medica
Le capacità acquisite verranno valutate nel corso della prova scritta.

Assessment criteria of skills

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

The verification of the acquired skills will be object of the evaluation of the exam.

 

MEDICAL STATISTICS
Skills developed by the participants will be evaluated in the final examination

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.
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.
Modalità di verifica dei comportamenti

Statistica Medica

Prova finale

 

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Prova scritta finale. 

Assessment criteria of behaviors

MEDICAL STATISTICS

Final examination

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Non è richiesto alcun prerequisito


Statistica Medica
Non è richiesto alcun prerequisito

Prerequisites

None

Indicazioni metodologiche

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Le lezioni saranno frontali con l'ausilio di slides e verranno effettuate esercitazioni.

 

Statistica medica

Lezioni frontali e studio autonomo o di gruppo su esempi di letteratura scientifica forniti dal docente

Teaching methods

MEDICAL STATISTICS

Classroom lectures and groupwork on examples of scientific literature provided by the teacher.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

 

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Grandezze fisiche e loro misura. Vettori e scalari. Cinematica del punto materiale. Velocità e accelerazione. Moto rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato. I principi della dinamica. Gravitazione universale e forza peso. Forza di reazione vincolare, forza di attrito. Lavoro ed energia. Forze conservative. 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. Principi fisici per: misurazione della pressione arteriosa, iniezioni, fleboclisi, trasfusioni, prelievi. Stenosi ed aneurisma. Effetti della pressione idrostatica sul corpo umano. 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. Leggi di Ohm. Resistenze in serie e in parallelo. Storia della radioprotezione. Grandezze radioprotezionistiche. Normativa in radioprotezione.

Introduzione alle radiazioni ionizzanti. Radiazioni elettromagnetiche. Cenni di fisica atomica. Cenni di fisica nucleare. Decadimenti radioattivi. Emissione di raggi X, raggi gamma, particelle alfa, elettroni, positroni. Interazioni delle radiazioni ionizzanti con la materia. Fotoni: effetto fotoelettrico, effetto Compton, produzione di coppie. Particelle cariche: interazioni coulombiane, radiazione di frenamento. Azione diretta e indiretta delle radiazioni ionizzanti. Radiolisi dell'acqua. Danno al DNA e processi di riparazione. Effetti a livello subcellulare e cellulare. Effetti sul corpo umano: stocastici e deterministici, somatici immediati e tardivi, genetici. 

Ricevimento: 

su appuntamento, e-mail: maria.evelina.fantacci@unipi.it

 

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.

Syllabus

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

Physical quantities and their measurement. Vectors and scalars. Kinematics of the material point. Speed and acceleration. Uniform rectilinear motion and uniformly accelerated rectilinear motion. The principles of dynamics. Universal gravitation and weight force. Reaction force constraining, friction force. Work and energy. Conservative forces. Kinetic energy and potential energy. The statics and the levers. Examples of levers in the human body. Balance of joints. The pressure. Pascal's principle. Stevino's law. Archimedes' principle. Ideal fluids and stationary motion. Conservation of flow rate, Bernoulli's theorem. Real fluids, viscosity. Hagen-Poiseuille equation. Physical principles of blood circulation. Physical principles for: blood pressure measurement, injections, infusions, transfusions. Stenosis and aneurysm. Effects of hydrostatic pressure on the human body. Temperature and heat. Thermometric scales. Specific heat and latent heat. Changes in temperature and state. Heat propagation. Metabolism and thermoregulation of the human body. Electric charge, Coulomb force. Electric potential and potential difference. Current intensity. Ohm's Laws. Resistors in series and in parallel. History of radiation protection. Radioprotection quantities. Legislation in radiation protection. Introduction to ionizing radiation. Electromagnetic radiation. Basics of atomic physics. Basics of nuclear physics. Radioactive decays. Emission of X rays, gamma rays, alpha particles, electrons, positrons. Interactions of ionizing radiation with matter. Photons: photoelectric effect, Compton effect, pair production. Charged particles: Coulomb interactions, bremsstrahluing. Direct and indirect action of ionizing radiation. Water radiolysis. DNA damage and repair processes. Effects at the subcellular and cellular level. Effects on the human body: stochastic and deterministic, immediate and late somatic, genetic.

MEDICAL STATISTICS

  • 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-analyses.

Bibliografia e materiale didattico

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

Elementi di Fisica Biomedica. Domenico Scannicchio, Elio Giroletti. Edises.

Le slides delle lezioni verranno distribuite agli studenti 

 

STATISTICA MEDICA
Argomenti che verranno indicati a lezione, sul sito:
www.quadernodiepidemiologia.it
e sui testi:

Bonita, Ruth, Beaglehole, Robert, Kjellström, Tord & World Health Organization. (‎2006)‎. Basic epidemiology, 2nd ed. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/43541 (scaricabile gratuitamente dal sito dell'OMS)   Di utile consultazione per approfondire alcuni aspetti:
Harvey Motulsky - Biostatistica essenziale, Una guida non matematica, 2021 PICCIN.  

 

 

Bibliography

Physics and elements of radiation protection, Elements of radiobiology:

Elementi di Fisica Biomedica. Domenico Scannicchio, Elio Giroletti. Edises.

 

MEDICAL STATISTICS
Topics, as indicated by the teacher on the web based textbook: www.quadernodiepidemiologia.it
and in : Bonita, Ruth, Beaglehole, Robert, Kjellström, Tord & World Health Organization. (‎2006)‎. Basic epidemiology, 2nd ed. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/43541 (Free download from WHO's website)  
An potional textbook is:
Harvey Motulsky - Biostatistica essenziale, Una guida non matematica, 2021 PICCIN.  

Indicazioni per non frequentanti

non applicabile

Non-attending students info

not applicable

Modalità d'esame

Fisica ed elementi di radioprotezione e Elementi di radiobiologia:

L'esame consisterà in una prova scritta durante la quale agli studenti verrà richiesto di svolgere esercizi e rispondere a domande di tipologia simile a quelli svolti/discussi durante le esercitazioni.

STATISTICA MEDICA
Prova scritta in cui il candidato dovrà eseguire i più comuni calcoli statistici su delle serie di dati, dovrà indicare il tipo di studio e/o test statistico per valutare una ipotesi in ambito biomedico.
Verrà proposto un semplice esempio di letteratura di cui il candidato dovrà dimostrare di comprendere le conclusioni.

 

Assessment methods

MEDICAL STATISTICS

A written rest, where the candidate will perform common statistical calculations on series of data.
The candidate will be required to choose a study design and /or a statistical test to evaluate an hypotesis on a biomedical subject.
The candidate will be provided with a simple research paper and will be asked to understand and explain its conclusions.

Note

None

Notes

None

Updated: 13/09/2023 11:17