FISICA E STATISTICA

8 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

FRANCESCA ZUCCARELLO - Modulo FISICA - FIS/07 - 4 CFU
FILIPPO PALERMO - Modulo STATISTICA - MED/01 - 4 CFU

Obiettivi formativi

FISICA
Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base di alcuni argomenti di Fisica e di descrivere le metodiche della Fisica applicata ai fenomeni biologici.
STATISTICA
Il corso si propone di introdurre lo studente ai principi elementari della ricerca in medicina, dove l’oggetto di studio non è un singolo individuo ma un collettivo.

Gli studenti acquisiranno la capacità di comprendere anche articoli di letteratura con esempi concreti applicati alla pratica clinica

Lo studente acquisirà la conoscenza delle principali tematiche di statistica medica di interesse per il corso di laurea. In particolare acquisirà conoscenze dei principali modelli e teoremi di statistica medica e di applicarli correttamente alla descrizione qualitativa e quantitativa di casi reali mediante verifica delle ipotesi.

Lo studente, inoltre, acquisirà capacità di ampliare ed approfondire le tematiche di statistica medica e le sue applicazioni in modo autonomo.

Prerequisiti richiesti

FISICA
Algebra elementare. Geometria euclidea. Elementi di trigonometria. Uso della notazione scientifica.
STATISTICA
Conoscenze base di matematica tipiche dei programmi delle scuole superiori.

Frequenza lezioni

FISICA
Come da Regolamento del Corso di Laurea.
STATISTICA
Obbligatoria

Contenuti del corso

FISICA
Programma del corso

Parte introduttiva: Grandezze fisiche. Sistema di Unità di Misura SI. Grandezze scalari e vettoriali. Somma e differenza tra vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Accuratezza e precisione di una misura.

Elementi di Meccanica: Moto in una dimensione. Vettore posizione e vettore spostamento. Moto rettilineo uniforme. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera, piano inclinato e moto del proiettile. Moto circolare. Concetto di massa e di densità. Concetto di forza. Principi della dinamica. Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Centro di massa e baricentro. Forza Gravitazionale e Forza Peso. Legge di Hooke. Lavoro compiuto da una forza. Potenza. Definizione di Energia Cinetica ed Energia Potenziale. Teorema dell’energia cinetica. Forze Conservative e Forze non Conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi e cenni di applicazioni alla biomeccanica.

Elementi di Fluidostatica e Fluidodinamica: Moto stazionario ed equazione di continuità. Legge di Stevino, Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Forze di coesione e tensione superficiale nei liquidi.

Elementi di Termologia: Leggi dei gas perfetti e dei gas reali applicate alla biologia. Temperatura e calore. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione, irraggiamento. Transizioni di fase.

Elementi di Elettromagnetismo: Proprietà delle cariche elettriche. Isolanti e Conduttori. La legge di Coulomb. Il vettore Campo Elettrico. Moto di particelle cariche in un campo elettrico. Potenziale elettrico ed energia potenziale di cariche puntiformi. Capacità. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Lavoro e Potenza. Effetto termico della corrente. Circuiti elettrici. Il vettore campo magnetico. Forza magnetica.

Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici: Cenni sul meccanismo dell’udito. La visione: l’occhio come sistema ottico. Cenni sul meccanismo della visione. Lo spettro delle onde elettromagnetiche e relative applicazioni biologiche.
STATISTICA
Il disegno sperimentale
Misura e errori
La variabilità dei dati biologici, clinici e di laboratorio
Carattere statistico delle osservazioni. Raccolta, classificazione, trasformazione e rappresentazione grafica dei dati.

Presentazione di una casistica; tabelle di contingenza;
Distribuzioni di frequenza; istogrammi; diagrammi a scatola e baffi.
Indici di posizione: le medie (aritmetica, geometrica, armonica), moda, mediana, quartili, percentili
Indici di variabilità: intervallo di variazione, devianza, varianza, deviazione standard, coefficiente di variazione

Introduzione alle distribuzioni di probabilità
Applicazione in campo biomedico della probabilità: teorema di Bayes.
Test diagnostici: Sensibilità, specificità e valori predittivi
Distribuzione normale (o di Gauss). La variabile normale standardizzata e sua distribuzione di probabilità

Problemi generali e metodi di campionamento, errori di campionamento.
Stima dei parametri di una popolazione: Intervalli di confidenza di medie

Test di significatività statistica: ipotesi nulla, errore di I e II tipo, livello di significatività, valore P e potenza di un test statistico
Scelta dei test statistici. Test parametrici e non parametrici per dati indipendenti e dipendenti.
Test z e test t su una media campionaria
Test t di Student per dati appaiati e per dati non appaiati
Analisi della varianza ad uno o due criteri di classificazione (ANOVA per dati appaiati e non appaiati). Test di Student-Newman-Keuls per confronti multipli
Test non parametrici per dati non appaiati (test sulla somma dei ranghi) et per dati appaiati (test dei ranghi con segno di Wilcoxon). Test di Kruskal-Wallis. Test di Friedman
Test del Chi-quadro
Correlazione e regressione
Misure di associazione: Odds Ratio e Rischio Relativo

Testi di riferimento

FISICA
- Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises

- Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
STATISTICA
- BIOSTATISTICA, M. Pagano - K. Gauvreau, Editore: Idelson-Gnocchi
- LE BASI DELLA STATISTICA per scienze Bio-Mediche, Swinscow TDV, Campbell MJ, Editore Minerva Medica

Altro materiale didattico

FISICA
Le presentazioni (ppt o pdf) utilizzate durante le lezioni saranno distribuite agli studenti durante il periodo delle lezioni e saranno rese accessibili in una cartella Dropbox.
STATISTICA
Il materiale didattico (ppt delle lezioni) sarà disponibile in formato pdf durante le lezioni

Programmazione del corso

FISICA
	*	Argomenti	Riferimenti testi
1	*	Grandezze fisiche e unità di misura	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
2	*	Vettori e operazioni fra vettori	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
3	*	Errori di misura	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
4	*	Moto rettilineo uniforme	Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises
5	*	Velocità e accelerazione	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
6	*	Concetti di massa, densità e forza	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
7	*	Leggi della dinamica	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
8	*	Legge di Hooke	Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises
9	*	Lavoro	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
10	*	Energia cinetica ed Energia potenziale	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
11	*	Forze Conservative e non Conservative	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
12	*	Teorema di Bernoulli	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
13	*	Legge dei gas perfetti	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
14	*	Meccanismi di trasmissione del calore	Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises
15	*	Legge di Coulomb	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
16	*	Legge di Ohm	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
17	*	Il campo magnetico	Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
18	*	Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici	Materiale fornito dal docente
STATISTICA
	*	Argomenti	Riferimenti testi
1		Il disegno sperimentale Misura e errori	cap. 1 - cap. 22 - cap. 2: 2.1
2		Raccolta, classificazione, trasformazione e rappresentazione grafica dei dati	cap. 2: 2.2, 2.3
3		Distribuzioni di frequenza, Indici di posizione e di variabilità	cap. 3
4		Introduzione alle distribuzioni di probabilità Applicazione in campo biomedico della probabilità: teorema di Bayes. Test diagnostici: Sensibilità, specificità e valori predittivi	cap. 6
5		Distribuzione normale (o di Gauss). La variabile normale standardizzata e sua distribuzione di probabilità	cap. 7
6		Stima dei parametri di una popolazione: Intervalli di confidenza di medie	cap. 8 - cap. 9
7		Test di significatività statistica: ipotesi nulla, errore di I e II tipo, livello di significatività, valore P e potenza di un test statistico Scelta dei test statistici. Test parametrici e non parametrici per dati indipendenti e dipendenti	cap. 10
8		Test z e test t su una media campionaria Test t di Student per dati appaiati e per dati non appaiati Analisi della varianza ad uno o due criteri di classificazione (ANOVA per dati appaiati e non appaiati). Test di Student-Newman-Keuls per confronti multipli	cap. 11 - cap.12
9		Test non parametrici per dati non appaiati (test sulla somma dei ranghi) et per dati appaiati (test dei ranghi con segno di Wilcoxon). Test di Kruskal-Wallis. Test di Friedman Test del Chi-quadro	cap. 13 - cap.15: 15.1, 15.2
10		Correlazione e regressione	cap. 17 - cap. 18
11		Misure di associazione: Odds Ratio e Rischio Relativo	cap. 15: 15.3

* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

FISICA
La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

Criteri per l’attribuzione del voto finale:

Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.
STATISTICA
Prova scritta con 5 domande a risposta multipla (2 punti per risposta esatta, 10/30) e 5 esercizi (4 punti per esercizio, 20/30)

PROVE IN ITINERE

FISICA
Non previste

PROVE DI FINE CORSO

FISICA
Vedi modalità e date d'esame

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

FISICA
- Operazioni fra vettori
- Moto rettilineo uniforme
- Concetti di massa e densità
- Leggi della dinamica
- Lavoro
- Energia cinetica ed Energia potenziale
- Forze Conservative e non Conservative
- Legge dei gas perfetti
- Meccanismi di trasmissione del calore
- Legge di Coulomb
- Legge di Ohm
- Proprietà del campo magnetico
STATISTICA
1) In due gruppi uno trattato ed uno controllo rispettivamente di 15 e 17 pazienti e medie di 20 e 30 è stata trovata una t di Student pari a 1,52.

Il valore tabulato nella tavola della distribuzione t per alfa=0,05 è di 2,04.

Quale delle seguenti affermazioni è vera.

a. Il test è significativo

b. il gruppo trattato è migliore del controllo

c. la differenza tra i due gruppi è casuale

d. Il valore P è < 0,05

e. esiste una differenza reale tra i due gruppi

2) Ripetendo 20 volte la determinazione del glucosio il valore medio è risultato 1,25 g/L con una deviazione standard di 0,052 g/L. Calcolare Il coefficiente di variazione:

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