L’obiettivo principale, oltre la naturale rivisitazione del metodo scientifico in termini di linguaggio, modelli e rappresentazione dei fenomeni meccanici, termici, elettromagnetici e le implicazioni quantomeccaniche a livello atomico e nucleare, è rappresentato dalla consapevole appropriazione da parte dell’allievo delle capacità descrittive e predittive della fisica applicata a fenomeni propri dei sistemi biologici. È obiettivo specifico l’acquisizione di principi fisici di base delle principali tecniche diagnostiche e terapeutiche il cui impiego occupa un ruolo di crescente rilevanza nella medicina moderna. I temi di maggiore interesse sono la meccanica dei fluidi con cenni alle implicazioni emodinamiche, la meccanica ondulatoria con specifici sviluppi relativi al suono, alla funzione uditiva ed all’impiego degli ultrasuoni in medicina, l’ottica della visione, l’interazione radiazione-materia con particolare riguardo alle radiazioni ionizzanti, la loro generazione, il loro impiego, gli effetti biologici con elementi di dosimetria e radioprotezione.
Il settore scientifico-disciplinare di riferimento è il FIS/07 (Fisica Applicata).
Obiettivo del corso è l’acquisizione di metodi per l’analisi di sequenze e strutture biologiche e per la ricerca in database biologici (es. geni, sequenze, domini funzionali). Partendo da sequenze primarie di acidi nucleici o proteine è possibile ipotizzarne la funzione, la storia evolutiva e la struttura. Gli strumenti utilizzati per raggiungere questi obiettivi sono i database pubblici e i programmi di analisi e visualizzazione.
Il corso intende fornire elementi di base per la descrizione dei fenomeni biologici individuali e collettivi mediante indicatori sintetici, nonchè la capacità di individuare metodologie elementari di analisi di dati numerici
L'insegnamento prevede lezioni frontali e test di verifica in ingresso, in itinere e alla fine dell'intero corso.
L'insegnamento si svolgerà principalmente mediante lezioni frontali con commistione di teoria ed esercitazioni pratiche.
Lezioni frontali con utilizzo di lavagna luminosa e lucidi
Argomenti dei programmi di Matematica e Fisica previsti per la prova di ammissione.
Conoscenze di base sull'utilizzo del computer e sulla navigazione in internet.
Capacità di utilizzare operatori algebrici elementari,
Obbligatoria.
La frequenza alle lezioni è obbligatoria.
Obbligatoria per l'importanza delle informazioni originali fornite nel corso delle lezioni frontali
Grandezze fisiche e loro misura - Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. Media e deviazione standard. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori.
Richiami di meccanica e nozioni di Biomeccanica - Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento. Statica. Elasticità. Statica fisiologica. Fratture ossee (generalità).
Richiami sui fluidi e applicazioni nei sistemi biologici – Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica. Sfigmomanometria.
Onde e radiazioni – Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Curve isofoniche. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori. Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.
Il corso è organizzato in lezioni che prevedono una base teorica affiancata a esercitazioni i per l’apprendimento dell’uso di programmi di analisi e visualizzazione dei risultati.
PROGRAMMA
1. Tipi di dati: numerici, ordinali, nominali
2. Indicatori descrittivi sintetici: indicatori di tendenza centrale e di variabilità
3. Principi di calcolo delle probabilità
4. Teorema di Bayes
5. Leggi fondamentali di probabilità, Poisson, binomiale, gaussiana
6.. Test di ipotesi e loro significato
7. Principali test di ipotesi: t di Student, chi quadrato
8. Cenni sulla correlazione e regressione
Scannicchio D., Fisica Biomedica, EdiSES, 2013
Davidson R.C., Metodi Matematici per un Corso introduttivo di Fisica ‐ EdiSes, 2013
BIOSTATISTICA
M. Pagano, K. Gavreau
Edizioni Idelson Gnocchi
In alternativa:
BIOSTATISTICA
Wayne W. Daniel, Chad L. Cross
Edizioni EdiSES
BIOSTATISTICA
M. Pagano, K. Gavreau
Edizioni Idelson Gnocchi
Appunti forniti dal docente
http://studium.unict.it/dokeos/2016/index.php?category=25b16ec4aef0
Sul portale studium.unict.it saranno forniti i lucidi delle lezioni.
I lucidi conterranno tutti i riferimenti bibbliografici necessari per uno studio maggiormente approfondito degli argomenti affrontati.
lucidi utilizzati nel corso delle lezioni da consegnare al rappresentante degli studenti
FISICA | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. | Scannicchio cap.1 |
2 | Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. | Scannicchio Appendice A |
3 | Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. | Scannicchio Appendice A |
4 | Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori. | Scannicchio cap.1 |
5 | Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. | Scannicchio capp. 2-3 |
6 | Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. | Scannicchio cap. 3 |
7 | Momento. Statica. Elasticità. | Scannicchio cap.4 |
8 | Statica fisiologica. Fratture ossee. | Scannicchio cap.5 |
9 | Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. | Scannicchio cap.6 |
10 | Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. | Scannicchio cap.6 |
11 | Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. | Appunti del docente |
12 | Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. | Scannicchio cap.7 |
13 | Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica. Sfigmomanometria. | Scannicchio cap.7 |
14 | Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. | Scannicchio cap.12 |
15 | Onde meccaniche. Il suono. Intensità e pressione sonora. Ultrasuoni e applicazioni. | Scannicchio cap.13 |
16 | Curve isofoniche. Fonendoscopio. | Appunti del docente |
17 | Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori. | Scannicchio cap.24 |
18 | Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. | Scannicchio cap.25 |
19 | Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione. | Scannicchio capp.26-27 |
INFORMATICA | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Introduzione alla bioinformatica: tipi di dati, problemi, strumenti. | materiale didattico fornito dal docente |
2 | Sequenze, ricerca tramite BLAST, allineamento pairwise e multiplo. Algoritmi. | materiale didattico fornito dal docente |
3 | Attività pratica su allineamento di sequenze | materiale didattico fornito dal docente |
4 | Banche dati biologiche presenti sul sistema dell'NCBI: nucleotide, protein, OMIM, PUBMED, GENE, SNP | materiale didattico fornito dal docente |
5 | Attività pratica su banche dati | materiale didattico fornito dal docente |
6 | Banca dati UNiPROT e Banche dati cliniche | materiale didattico fornito dal docente |
7 | Attività pratica su uniprot e altre banche dati | materiale didattico fornito dal docente |
STATISTICA MEDICA | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Tipi di dati: numerici, ordinali, nominali | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi |
2 | Indicatori descrittivi sintetici: indicatori di tendenza centrale e di variabilità | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi |
3 | Principi di calcolo delle probabilità | M. Pagano K. Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi |
4 | Teorema di Bayes | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi + lucidi |
5 | Leggi elementari di probabilità, Poisson, binomiale, gaussiana | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi + lucidi |
6 | Test di ipotesi e loro significato | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi + lucidi |
7 | Principali test di ipotesi: t di Student e chi quadrato | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi + lucidi |
8 | Cenni sulla correlazione e regressione | M. Pagano, K, Gavreau Biostatistica, Ed. Idelson Gnocchi + lucidi |
La valutazione delle conoscenze acquisite viene realizzata in due fasi: una prova scritta seguita da un colloquio.
La prova scritta consiste di domande a scelta multipla, domande aperte e problemi sugli argomenti trattati a lezione con particolare attenzione a quelli riguardanti le applicazioni della fisica alla medicina. Le risposte alle domande e le soluzioni devono essere opportunamente commentate e giustificate.
La prova orale consiste nella discussione dello svolgimento della prova scritta e, insieme ai colleghi degli altri moduli del Corso Integrato, su argomenti delle tre discipline. Generalmente si tratta di 3 domande su altrettanti argomenti delle 3 discipline.
L'esame finale consiste in una prova scritta ed un colloquio orale.
La prova scritta è costituita da esercizi e domande di teoria.
Chi non supera la prova scritta, non può sostenere l'orale. La prova scritta può essere visionata prima delle prove orali.
Salvo diversa comunicazione l'esame scritto si svolge alle ore 9:00
Note:
Test a risposta multipla con cumulo dei punteggi a ciascuna risposta. Non viene dato punteggio negativo a risposte non date o sbagliate
Esempio Prova Scritta
1 |
Se il momento risultante agente su una massa è nullo, è necessariamente nulla anche la risultante delle forze che agiscono su tale massa? |
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A – si |
C – dipende dalla densità |
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B – no |
D – dipende dalla massa |
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2 |
La dose consigliata di un certo medicinale è di 30 gocce al giorno, che corrispondono a 3 milligrammi di principio attivo. Sapendo che la concentrazione del principio attivo è di 2,5 milligrammi per millilitro, qual è il volume di una goccia? |
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A – 0,04 millilitri |
C – 0,12 millilitri |
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B – 0,06 millilitri |
D – 0,25 millilitri |
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3 |
L’indice di massa corporea BMI (Body Mass Index) di un individuo è il rapporto tra il peso, espresso in kg, e il quadrato dell’altezza, espressa in metri. Si consideri un uomo adulto di peso 80 kg con un BMI pari a 30. Dopo una dieta dimagrante il BMI del soggetto, che ha perso N kg, si riduce a 24. Quale delle seguenti affermazioni è corretta? |
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A – 13 < N ≤ 15 |
C – 17 < N ≤ 19 |
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B – 15 < N ≤ 17 |
D – 19 < N ≤ 21 |
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4 |
In condizioni di riposo la portata volumica QV dell’aorta è tipicamente di 3,5 l/minuto e la frequenza cardiaca è di 70 pulsazioni/minuto. Calcolare in tali condizioni la massa MS di sangue (rS = 1.05 103 kg/m3) che viene immessa nell’aorta ad ogni pulsazione: |
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A – 52 g |
C – 5,2 kg |
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B – 5,2 g |
D – 0,052 g |
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Esercizio 1 Un’arteria di raggio r = 2,5 mm è parzialmente bloccata da una placca. Nella regione ostruita il raggio effettivo è reff = 1,8 mm e la velocità media del sangue è v = 50 cm/s. Calcolare:
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Esercizio 2 Ad un paziente viene somministrato un radiofarmaco contenente Iodio 131 (tempo di dimezzamento pari a 8.02 giorni). a. Quale è la vita media del radioisotopo? b. Il paziente deve rimanere nei locali della medicina nucleare per almeno 48 ore. Di quanto si sarà ridotta in percentuale l’attività iniziale? |
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Quesito - Descrivere brevemente UNO dei seguenti argomenti:
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Durante il corso saranno forniti diversi esercizi risolti che verranno pubblicati sul portale studium.unict.it.
Esercitazioni pratiche in aula faciliteranno la comprensione delle tematiche affrontate.
Lo studente deve sapere individuare in una serie numerica data quale indicatore richiesto é quello corretto tra quelli elencati
Deve sapere quale valore di probabilità in un esempio numerico dato é quello corretto tra quelli indicati
Deve sapere individuare quale legge di probabilità è quella giusta in un esempio numerico dato
Deve sapere quale test di ipotesi va applicato in un esempio dato