ECTS - University of Pisa
Il corso integrato di Fisica e Statistica Medica si compone di due moduli: il modulo di Fisica e quello di Statistica Medica.
Obiettivi del corso di FISICA:
Scopo del modulo di Fisica è l’insegnamento della fisica e della matematica di base con semplici applicazioni a problemi di carattere biomedico. Si vuole ottenere l’omogeneità della preparazione per tutti gli studenti in vista delle conoscenze specifiche loro richieste nel prosieguo del Corso di Laurea. Si vuole fornire le basi fisiche per la comprensione dei problemi biologici e medici.
Obiettivi del corso di STATISTICA MEDICA:
Fornire le conoscenze di base di statistica medica descrittiva e inferenziale e nozioni di epidemiologia clinica ed osservazionale.
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. At the end of Physics module the student will be able to understand the physics mechanisms underlying the medical problems. He will be able to use the quantitative information and the modeling derived from the physics phenomena to better understand the biomedical systems. At the end of the Statistics module the student will be able to apply statistical method to the clinical data and will have the preparation to the understand and interpret in a critical way the statistical results that are available in the medical scientific literature.
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. At the end of Physics module the student will be able to understand the physics mechanisms underlying the medical problems. He will be able to use the quantitative information and the modeling derived from the physics phenomena to better understand the biomedical systems. At the end of the Statistics module the student will be able to apply statistical method to the clinical data and will have the preparation to the understand and interpret in a critical way the statistical results that are available in the medical scientific literature.
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. At the end of Physics module the student will be able to understand the physics mechanisms underlying the medical problems. He will be able to use the quantitative information and the modeling derived from the physics phenomena to better understand the biomedical systems. At the end of the Statistics module the student will be able to apply statistical method to the clinical data and will have the preparation to the understand and interpret in a critical way the statistical results that are available in the medical scientific literature.
Prove scritte in itinere sia per il modulo di fisica che per quello di statistica medica
The student will be assessed on -his/her ability to solve physics and statistics problems also applied to the biomedical filed. - the ability to model a physics phenomenon and provide for its description in terms of appropriate variables - the ability to make statistical analysis of data and in particular of clinical oriented data
Methods:
The student will be assessed on -his/her ability to solve physics and statistics problems also applied to the biomedical filed. - the ability to model a physics phenomenon and provide for its description in terms of appropriate variables - the ability to make statistical analysis of data and in particular of clinical oriented data
Methods:
The student will be assessed on -his/her ability to solve physics and statistics problems also applied to the biomedical filed. - the ability to model a physics phenomenon and provide for its description in terms of appropriate variables - the ability to make statistical analysis of data and in particular of clinical oriented data
Methods:
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
Delivery: face to face
Attendance: Mandatory
Learning activities:
Teaching methods:
Delivery: face to face
Attendance: Mandatory
Learning activities:
Teaching methods:
Programma di Fisica:
Matematica 1 Rappresentazione funzionale e grafica di processi e rappresentazione dei dati sperimentali.
2 Richiami di calcolo differenziale e di trigonometria.
Fisica* 1 Introduzione Grandezze fisiche, misure, errori.
2 Cinematica 1 Cinematica del punto materiale: velocita’ media, velocita’ istantanea, accelerazione. Caduta libera.
3 Cinematica 2 Algebra vettoriale: somma, differenza, scomposizione di vettori. Moto di un proiettile. Moto parabolico. Prodotto scalare e vettoriale. Prodotto bivettore e misto.
4 Dinamica 1 Dinamica: le tre leggi del moto di Newton. Peso e forza di gravita’. Reazioni vincolari. Piano inclinato. Forza di attrito. Forza elastica.
5 Dinamica 2 Il moto circolare: cinematica e dinamica. Forza di gravitazione universale. Satelliti artificiali. Leggi di Keplero.
6 Dinamica 3 Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Energia Potenziale.
Forze conservative e forze non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Conservazione dell’energia.
7 Dinamica 4 Quantita’ di moto. Conservazione della quantita’ di moto. Urti.
Urti elastici in una dimensione. Urti anelastici. Centro di massa.
8 Dinamica 5 Moto rotatorio. Grandezze angolari. Momento d’inerzia.
Dinamica rotazionale. Energia cinetica rotazionale. Conservazione del momento angolare.
9 Statica Condizioni di Equilibrio. Problemi di Statica.
10 Fluidi I fluidi. Densita’ assoluta e densita’ relativa. Pressione. Principio di Pascal. Legge di Archimede. Portata ed equazione di continuita’. Equazione di Bernoulli. Viscosita’. Equazione di Poiseuille. Tensione superficiale e capillarita’.
11 Onde 1 Vibrazioni e onde. Il moto armonico. Il pendolo semplice. Moto armonico smorzato. Onde longitudinali e trasversali. Intensita’.
12 Onde 2 Onde sonore. Corde vibranti. Intensita’ del suono: il decibel. L’orecchio e la sua risposta. Effetto Doppler. Ultrasuoni ed applicazioni in medicina.
13 Termodinamica 1 Temperatura. Equilibrio termico e principio zero della termodinamica. Termometri.Temperatura assoluta. Leggi dei gas perfetti.
14 Termodinamica 2 Il calore come trasferimento di energia. Energia interna e calore specifico. Esperienza di Joule. Calorimetria e passaggi di stato. Calore latente. Trasmissione del calore.
15 Termodinamica 3 Trasformazioni termodinamiche. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni cicliche e ciclo di Carnot. Il secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e frigorifere. L’entropia ed il secondo principio.
16 Elettrostatica 1 Carica elettrica. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico e conduttori. Teorema di Gauss.
17 Elettrostatica 2 Potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Linee equipotenziali. L’unita’ di misura dell’elettronvolt. Esempi di potenziali. Capacita’ e condensatori. I dielettrici.
18 Circuiti elettrici 1 La pila. L’intensita’ di corrente elettrica. Legge di Ohm. Resistivita’. Potenza. Corrente alternata.
19 Circuiti elettrici 2 Forza elettromotrice. Resistenze in serie e in parallelo. Leggi di Kirchhoff. Condensatori in serie e in parallelo. Circuiti RC.
20 Magnetismo 1 Magneti e campi magnetici. Forze magnetiche. Forza di Lorentz. Filo rettilineo percorso da corrente. Solenoide. Legge di Ampere. Momento di dipolo magnetico.
21 Magnetismo 2 Induzione elettromagnetica: cenni.
22 Onde e.m Le onde elettromagnetiche: cenni.
23 Ottica geometrica 1 Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Lenti sottili.
24 Ottica fisica 2 Interferenza e diffrazione.
25 Ottica geometrica 3 Occhio umano e lenti correttive. Microscopio.
Fisica Sanitaria 1 Fisica Nucleare e Radioattivita’. Raggi X e produzione di raggi X.
Interazione della radiazione con la materia.
2 Effetti delle radiazioni sulla materia biologica. Dose ed unita’ di dose. Principi della Radioprotezione.
INTRODUZIONE ALLA STATISTICA MEDICA E CONCETTI GENERALI
Individual-thinking e population-thinking; evidence-based medicine
Concetto di popolazione e di campione: campionamento ed inferenza statistica
Concetto di variabile:
Variabili categoriche nominali, binarie e ordinali
Tabelle di frequenza
Variabili numeriche discrete e continue
Variabili derivate: categorizzazione e trasformazione
Variabili outcome e variabili risposta
PROBABILITA’ E DISTRIBUZIONI DI PROBABILITA’
Concetto di probabilità
Concetto di prevalenza
Teoremi della probabilità totale e della probabilità composta
Dalla distribuzione di frequenze alla distribuzione di probabilità per variabili categoriche o categorizzate.
Densità di probabilità per variabili continue.
Probabilità cumulativa; mediana; quartile; percentili
Misure di centralità: moda, mediana e media
Distribuzioni simmetriche e asimmetriche; unimodali e multimodali
Misure di dispersione: range di variaazione; range interquartile; varianza e deviazione standard
DISTRIBUZIONI NORMALE, BIONOMIALE E POISSONIANA
Parametri di una distribuzione
Distribuzione Normale
Distribuzione normale standardizzata e tabelle per il calcolo delle probabilità
Distribuzione Binomiale
Distribuzione Poissoniana
Teorema del limite centrale
INFERENZA STATISTICA E TEST D’IPOTESI
Distribuzione campionaria
Distribuzione della media campionaria
Errore Standard
Teorema del limite centrale
Distribuzione t-Student
Test d’ipotesi per la media di un campione e la media di una popolazione; p-value
Intervallo di confidenza di una media
Test d’ipotesi nel caso di una proporzione
Confronto fra medie di due campioni indipendenti
Confronto di due proporzioni ottenute da campioni indipendenti, n grande
RAPPRESENTAZIONE DI VARIABILI
Rappresentazione di variabili categoriche: tabelle di frequenza e barplot
Rappresentazione di una variabile continua: istogramma, probabilità cumulativa
Rappresentazione di una variabile continua per livelli di una variabile categorica: box and whiskers plot
Rappresentazione della correlazione fra due variabili continue: scatter plot
CONFRONTO DI VARIABILI FRA PIU’ GRUPPI
Confronto di variabili continue fra due o più gruppi: analisi della varianza (ANOVA)
Confronto di variabili categoriche fra due o più gruppi: test 2
REGRESSIONE LINEARE
Regressione lineare con una variabile
Correlazione fra variabili continue
Regressione lineare ed ANOVA
Regression lineare multipla
Two-way ANOVA
ANCOVA
Goodness of fit: residui; R2
Regression diagnostic: outliers; punti leverage
CENNI DI EPIDEMIOLOGIA CLINICA
Clinical Trials; Analisi di sopravvivenza; test diagnostici e curve ROC
CENNI DI EPIDEMIOLOGIA OSSERVAZIONALE
Epidemiologia descrittiva: prevalenza; incidenza; rischio; sopravvivenza
Studio Caso-controllo
Studio di Coorte
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. The Physics course will cover the major topics of the classical physics, providing the student also of the mathematics tools (differential calculus). The various topics will be treated with particular emphasis to their relation with biomedical environment. In particular examples and numerical exercises will be done in relation to physiology and anatomy. The Statistics module covers the basic elements of descriptive and inferential statistics, by addressing the acquired knowledge towards problems that the future medical doctor will frequently find in the bio-medical literature.
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. The Physics course will cover the major topics of the classical physics, providing the student also of the mathematics tools (differential calculus). The various topics will be treated with particular emphasis to their relation with biomedical environment. In particular examples and numerical exercises will be done in relation to physiology and anatomy. The Statistics module covers the basic elements of descriptive and inferential statistics, by addressing the acquired knowledge towards problems that the future medical doctor will frequently find in the bio-medical literature.
The integrated course is composed of two modules: the Physics module and the Statistics module. The Physics course will cover the major topics of the classical physics, providing the student also of the mathematics tools (differential calculus). The various topics will be treated with particular emphasis to their relation with biomedical environment. In particular examples and numerical exercises will be done in relation to physiology and anatomy. The Statistics module covers the basic elements of descriptive and inferential statistics, by addressing the acquired knowledge towards problems that the future medical doctor will frequently find in the bio-medical literature.
Testi consigliati:
Fisica Medica
Giancoli – FISICA con fisica moderna – seconda edizione – Casa Editrice Ambosiana
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker- Fondamenti di Fisica – sesta edizione- Casa Editrice Ambrosiana
M. G. Bisogni, Dispende del corso scaricabili da https://elearning.med.unipi.it/course/view.php?id=771
Statistica Medica
Testi consigliati:
B.R. Kirkwood and A.C. Sterne. Medical Statistics. Blackwell Science.
For the Physics Module GIANCOLI – FISICA con fisica moderna – II edizione – Casa Editrice Ambosiana. DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, JEARL WALKER- Fondamenti di Fisica – VI ed. - Casa Editrice Ambrosiana. For the Statistics module: ARMITAGE, BERRY:Statistica Medica, Mc Graw-Hill. COLTON:Statistica in Medicina. PICCIN-Padova. STANTON-GLANTZ: Statistica per discipline biomediche, Mc Graw-Hill.
For the Physics Module GIANCOLI – FISICA con fisica moderna – II edizione – Casa Editrice Ambosiana. DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, JEARL WALKER- Fondamenti di Fisica – VI ed. - Casa Editrice Ambrosiana. For the Statistics module: ARMITAGE, BERRY:Statistica Medica, Mc Graw-Hill. COLTON:Statistica in Medicina. PICCIN-Padova. STANTON-GLANTZ: Statistica per discipline biomediche, Mc Graw-Hill.
For the Physics Module GIANCOLI – FISICA con fisica moderna – II edizione – Casa Editrice Ambosiana. DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, JEARL WALKER- Fondamenti di Fisica – VI ed. - Casa Editrice Ambrosiana. For the Statistics module: ARMITAGE, BERRY:Statistica Medica, Mc Graw-Hill. COLTON:Statistica in Medicina. PICCIN-Padova. STANTON-GLANTZ: Statistica per discipline biomediche, Mc Graw-Hill.
La freqenza del corso e' obbligatoria
Fisica e Statistica Medica e' un corso integrato. L'esame dei due moduli va sostenuto contestualmente. Gli appelli dei due moduli sono pertanto fissati nelle stesse date. Il voto finale viene determinato in base alla media ponderata dei voti conseguiti nell'esame dei rispettivi moduli.
SOlitamente la prova di statistica medica consiste in un esame scritto. La prova di Fisica puo' essere sia scritta che orale (a discrezione del docente). In entrambe le modalita' viene richiesto allo studente di risolvere alcuni esercizi numerici su argomenti relativi al programma svolto.
