Scheda programma d'esame
FISICA E STATISTICA
ALESSANDRO TOFANI
Anno accademico2023/24
CdSINFERMIERISTICA (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI INFERMIERE)
Codice001FB
CFU6
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
ELEMENTI DI RADIOBIOLOGIAMED/36LEZIONI8
ALESSANDRO TOFANI unimap
FISICA ED ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONEFIS/07LEZIONI16
ALESSANDRO TOFANI unimap
STATISTICA MEDICAMED/01LEZIONI24
PAOLA VIVANI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Lo scopo del corso è fornire le conoscenze di base della Biostatistica Descrittiva. Con la conoscenza della statistica lo studente potrà accrescere la propria capacità di analisi e valutazione della letteratura biomedica. Potrà quindi svolgere al meglio le proprie attività di assistenza in base ai principi dell'evidenza scientifica.

 

Lo scopo del modulo di "Fisica ed elementi di radioprotezione" è di fornire le conoscenze di base per comprendere come i parametri clinici oggetto di misura e di intervento da parte degli infermieri siano legati ai principi della fisica. La parte relativa alla radioprotezione è dedicata a illustrare le apparecchiature che emettono radiazioni ionizzanti in ambito ospedaliero e gli accorgimenti da adottare da parte del personale esposto per ridurre il rischio.

Il modulo "Elementi di radiobiologia" si connette alla parte di radioprotezione ed entra nel dettaglio degli effetti avversi delle radiazioni ionizzanti sui sistemi viventi, illustrando in particolare le differenze fondamentali tra effetti deterministici ed effetti stocastici.

Knowledge

The aim of the course is to provide the basic knowledge of Descriptive Biostatistics. With the knowledge of statistics the student will be able to increase his / her ability to analyze and evaluate biomedical literature. It will therefore be able to carry out its assistance activities in the best possible way on the basis of the principles of scientific evidence.

 

The purpose of the "Physics and elements of radiation protection" module is to provide the basic knowledge to understand how the clinical parameters subject to measurement and intervention by nurses are linked to the principles of physics. The part relating to radiation protection is dedicated to illustrating the equipment that emits ionizing radiation in hospitals and the precautions to be taken by exposed personnel to reduce the risk. The "Elements of radiobiology" module connects to the radioprotection part and goes into detail about the adverse effects of ionizing radiation on living systems, illustrating in particular the fundamental differences between deterministic effects and stochastic effects.

Modalità di verifica delle conoscenze

Esame orale

 

Per i moduli "Fisica ed elementi di radioprotezione" e "Elementi di radiobiologia": prova in itinere al termine di ogni lezione composta da un test di 7 domande a risposta multipla.

Assessment criteria of knowledge

oral

 

For the modules "Physics and elements of radioprotection" and "Elements of radiobiology": ongoing test at the end of each lesson consisting of a 7-question multiple-choice test.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Statistica descrittiva

Variabili statistiche, misurazioni e qualità dei dati. Distribuzioni di frequenza, rapporti statistici, misure di tendenza centrale e di dispersione. Rappresentazioni grafiche. Accesso alle banche dati disponibili delle Agenzie nazionali e toscane.

Epidemiologia

Scopi dell’Epidemiologia. Misure epidemiologiche fondamentali. Modelli di studio epidemiologico. Standardizzazione diretta ed indiretta. Valutazione degli strumenti di screening e diagnostici. Analisi di sopravvivenza. Sperimentazioni cliniche e i comitati etici.

Statistica inferenziale

Calcolo delle probabilità. Stime campionarie e teoria delle decisioni. Rappresentatività del campione ed errore di campionamento. Principali tipi di campionamento. Medie campionarie e intervalli di confidenza. Logica di un test statistico e potenza del test. Test parametrici e non parametrici. Meta-analisi e approfondimento di studi tratti dalla letteratura scientifica.

Per il modulo "Fisica ed elementi di radioprotezione":

Notazione decimale e scientifica. Scopo della fisica e suo linguaggio. Le equazioni e la loro interpretazione. Grandezze fisiche e loro unità di misura. Sistema Internazionale. Costanti fisiche. Misure di volume e loro applicazione alle scienze infermieristiche. Prescrizioni farmacologiche semplici e complesse. Proporzioni. I grafici e la loro interpretazione. Funzione esponenziale crescente e decrescente. Grafico di una funzione periodica: l'ECG. Sistemi discreti e continui. Approssimazione di punto materiale. Corpi estesi.

Quiete e moto. Forza. La forza peso. Il principio di azione e reazione. Equilibrio del punto materiale. Coppia di forze. Momento di una forza. Condizioni di equilibrio dei corpi. Centro di massa. Stabilità e instabilità del corpo umano. Forza di attrito.Movimentazione dei pazienti. Stati della materia. Densità. Pressione. Pressione sanguigna. Principio di isotropia della pressione. Principio di Pascal. Equazione di Stevin. Fleboclisi.

Posizione e velocità. Accelerazione. Primo e secondo principio della dinamica. Lavoro. Energia cinetica ed energia potenziale. Conservazione dell'energia. Potenza.

Moto laminare e moto turbolento di un fluido. Portata. Gittata cardiaca. Velocità d'infusione. Conservazione della portata. Viscosità. Equazione di Bernouilli. Stenosi. Misura della pressione arteriosa.

Struttura di atomi e molecole. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Differenza di potenziale e suo legame col campo elettrico.Corrente elettrica. Condensatore a facce piane e parallele. Capacità di un condensatore. Energia potenziale elettrostatica. Scarica di un condensatore. Applicazione pratica: il defibrillatore.

Correnti elettriche e campo magnetico. Magneti naturali. Poli magnetici. Equazione di Biot e Savart. Solenoide. Applicazione pratica: la risonanza magnetica. Flusso del campo magnetico. Equazione di Faraday. Materiali paramagnetici, diamagnetici e ferromagnetici. Effetto propulsivo in risonanza magnetica. Correnti indotte nel corpo umano.

Equazioni di Maxwell. Mutua generazione. Campo elettromagnetico. Velocità della luce. Lunghezza d'onda e frequenza. Spettro elettromagnetico. Energia trasportata da un'onda elettromagnetica: descrizione classica e descrizione quantistica. Dualismo onda-corpuscolo. Onde elettromagnetiche in ambito sanitario: diagnostica a raggi X, risonanza magnetica nucleare, pulsossimetria.

Agitazione termica. Equilibrio termico. Calore. Dilatazione termica. Scale termometriche. Termometro clinico a mercurio e galinstan. Termometeo clinico a termistore. Legame tra calore e temepratura. Scambi di calore tra corpi. Bilancio energetico del corpo umano. Metabolismo corporeo. Scambi di calore per conduzione e per convenzione: applicazioni cliniche. Scambio di calore per irraggiamento. Equazione di Stefan-Boltzmann. Termometro timpanico.

Radiazioni ionizzanti e loro classificazione. Dose assorbita. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Efficacia radiobiologica delle radiazioni. Radiosensisibilità relativa. Dose efficace. Effetti deterministici. Effetti stocastici. Modello lineare senza soglia. Radiazione di frenamento. Tubi a raggi X. Acceleratori lineari. Radioattività. Tipi di decadimento radioattivo. Attività di una sorgente. Tempo di dimezzamento. Radiofarmaci. Sorgenti sigillate e non sigillate. Modi di irraggiamento. Schermatura delle radiazioni ionizzanti. I fattori tempo, distanza e protezione. Legislazione di radioprotezione. Principi di giustificazione, ottimizzazione e limitazione delle dosi. Limiti di dose. Zone classificate. Segnaletica.

 

Per il modulo "Elementi di radionbiologia":

 I bombardamenti atomici di Hiroshima e Nagasaki. Il progetto LSS. Tassonomia delle radiazioni ionizzanti. Eccitazioni e ionizzazioni. Energia impartita e dose assorbita. Interazione col tessuto biologico: azione diretta e indiretta.

Dose letale mediana LD50/60.Scala temporale degli effetti. Radiolisi dell'acqua. Struttura ed evoluzione delle tracce elettroniche. Single Strand Break e Double Strand Break. Risposta al danno e meccanismi di riparazione. Destino della cellula.

Effetti deterministici. Dose soglia. Curva dose-effetto per le reazioni tissutali. Tipi di reazioni tissutali. Sindrome acuta da radiazioni e sua evoluzione. Principali incidenti con radiazioni. Effetti deterministici da contaminazione interna. Danni deterministici in sanità. 

Effetti stocastici. Neoplasie radioindotte ed effetti genetici. Efficacia radiobiologica delle radiazioni. Dose equivalente. Radiosensibilità relativa di organi e tessuti. Dose efficace. Coefficienti di probabilità ICRP. Modello lineare senza soglia. Fondo naturale di radiazioni. Effetti ereditari nell'uomo e negli animali.

Syllabus

Descriptive statistics Statistical variables, measurements and data quality. Frequency distributions, statistical ratios, measures of central tendency and dispersion. Graphic representations. Access to the available databases of the national and Tuscan agencies. Epidemiology Aims of Epidemiology. Fundamental epidemiological measures. Epidemiological study models. Direct and indirect standardization. Evaluation of screening and diagnostic tools. Survival analysis. Clinical trials and ethics committees. Inferential statistics Probability calculation. Sample estimates and decision theory. Representativeness of the sample and sampling error. Main types of sampling. Sample means and confidence intervals. Logic of a statistical test and power of the test. Parametric and non-parametric tests. Meta-analysis and in-depth study of studies drawn from scientific literature.

For the "Physics and elements of radiation protection" module:

Decimal and scientific notation. Purpose of physics and its language. The equations and their interpretation. Physical quantities and their units of measurement. International System. Physical constants. Volume measurements and their application to nursing sciences. Simple and complex drug prescriptions. Proportions. The graphs and their interpretation. Increasing and decreasing exponential function. Graph of a periodic function: the ECG. Discrete and continuous systems. Material point approximation. Extended bodies.

Quiet and motion. Force. The weight force. The principle of action and reaction. Equilibrium of the material point. Couple of forces. Moment of a force. Equilibrium conditions of bodies. Center of mass. Stability and instability of the human body. Friction force. Patient movement. States of matter. Density. Pressure. Blood pressure. Pressure isotropy principle. Pascal's principle. Stevin equation. Drip.

Position and speed. Acceleration. First and second law of dynamics. Work. Kinetic energy and potential energy. Conservation of energy. Power.

Laminar motion and turbulent motion of a fluid. Scope. Cardiac output. Infusion rate. Range conservation. Viscosity. Bernouilli equation. Stenosis. Blood pressure measurement.

Structure of atoms and molecules. Coulomb force. Electric field. Potential difference and its connection with the electric field. Electric current. Condenser with flat and parallel faces. Capacity of a capacitor. Electrostatic potential energy. Discharge of a capacitor. Practical application: the defibrillator.

Electric currents and magnetic field. Natural magnets. Magnetic poles. Biot and Savart equation. Solenoid. Practical application: magnetic resonance imaging. Magnetic field flux. Faraday equation. Paramagnetic, diamagnetic and ferromagnetic materials. Propulsive effect in magnetic resonance imaging. Currents induced in the human body.

Maxwell's equations. Mutual generation. Electromagnetic field. Light speed. Wavelength and frequency. Electromagnetic spectrum. Energy transported by an electromagnetic wave: classical description and quantum description. Wave-particle dualism. Electromagnetic waves in healthcare: X-ray diagnostics, nuclear magnetic resonance, pulse oximetry.

Thermal agitation. Thermal balance. Heat. Thermal expansion. Thermometric scales. Mercury and galinstan clinical thermometer. Thermistor clinical thermometer. Link between heat and temperature. Heat exchanges between bodies. Energy balance of the human body. Body metabolism. Heat exchange by conduction and convention: clinical applications. Heat exchange by radiation. Stefan-Boltzmann equation. Tympanic thermometer.

Ionizing radiations and their classification. Absorbed dose. Biological effects of ionizing radiation. Radiobiological effectiveness of radiation. Relative radiosensitivity. Effective dose. Deterministic effects. Stochastic effects. Linear model without threshold. Braking radiation. X-ray tubes. Linear accelerators. Radioactivity. Types of radioactive decay. Activity of a source. Half-life. Radiopharmaceuticals. Sealed and unsealed sources. Modes of radiation. Shielding of ionizing radiation. The factors time, distance and protection. Radiation protection legislation. Principles of justification, optimization and limitation of doses. Dose limits. Classified areas. Signage.

 

For the "Elements of radiobiology" module:

The atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki. The LSS project. Taxonomy of ionizing radiation. Excitations and ionizations. Energy imparted and dose absorbed. Interaction with biological tissue: direct and indirect action.

Median lethal dose LD50/60. Time scale of effects. Water radiolysis. Structure and evolution of electronic tracks. Single Strand Break and Double Strand Break. Response to damage and repair mechanisms. Fate of the cell.

Deterministic effects. Threshold dose. Dose-effect curve for tissue reactions. Types of tissue reactions. Acute radiation syndrome and its evolution. Major radiation accidents. Deterministic effects from internal contamination. Deterministic damage in healthcare.

Stochastic effects. Radiation-induced neoplasms and genetic effects. Radiobiological effectiveness of radiation. Equivalent dose. Relative radiosensitivity of organs and tissues. Effective dose. ICRP probability coefficients. Linear model without threshold. Natural radiation background. Hereditary effects in humans and animals.

Bibliografia e materiale didattico

Qualunque testo di statistica

Quaderno di Epidemiologia Veterinaria (online gratuito) prof Bottarelli

 

Per i moduli "Fisica ed elementi di radioprotezione" e "Elementi di radiobiologia": slides PowerPoint delle lezioni, disponibili su Teams

Bibliography

Any statistic text Veterinary Epidemiology Notebook (free online) prof Bottarelli

 

For the modules "Physics and elements of radiation protection" and "Elements of radiobiology": PowerPoint slides of the lessons, available on Teams

Modalità d'esame

Per i moduli "Fisica ed elementi di radioprotezione" e "Elementi di radiobiologia": prova orale integrata col modulo di Statistica.

Assessment methods

For the modules "Physics and elements of radiation protection" and "Elements of radiobiology": oral test integrated with the Statistics module.

Ultimo aggiornamento 15/11/2023 11:20