FISICA MEDICA E STATISTICA MEDICA

6 CFU - 1° semestre

Docenti titolari dell'insegnamento

LUCA LANZANÒ - Modulo FISICA MEDICA - FIS/07 - 3 CFU
FILIPPO PALERMO - Modulo STATISTICA MEDICA - MED/01 - 3 CFU

Obiettivi formativi

FISICA MEDICA
Scopo del modulo di Fisica Medica 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. In particolare lo studente dovrà acquisire la conoscenza di alcune leggi e tecniche fisiche basilari per la comprensione dei processi fisiologici, biologici e medici e dovrà apprendere concetti di base utili all’uso corretto della strumentazione utilizzata in ambito professionale.
STATISTICA MEDICA
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.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

FISICA MEDICA
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
STATISTICA MEDICA
Lezioni frontali con l'utilizzo di materiale multimediale (presentazioni ppt)

Durante il corso delle lezioni è possibile intervenire con domande e richieste di chiarimento e partecipare alle esercitazioni.

Prerequisiti richiesti

FISICA MEDICA
Sono richieste conoscenze elementari di algebra e geometria.
STATISTICA MEDICA
Conoscenze base di matematica tipiche dei programmi delle scuole superiori.

Frequenza lezioni

FISICA MEDICA
Obbligatoria.
STATISTICA MEDICA
Obbligatoria

Contenuti del corso

FISICA MEDICA
Grandezze fisiche e loro misura – Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Scalari e vettori. 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. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica e numero di Reynolds, Sfigmomanometria. Sedimentazione. Centrifugazione. Diffusione. Osmosi.

Termodinamica – Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.

Fenomeni elettrici e magnetici – Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. Corrente elettrica e leggi di Ohm. Effetto Joule. Fenomeni elettrici nei sistemi biologici. Elettromagnetismo e applicazioni.

Onde e radiazioni – Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde elastiche e applicazioni. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Cenni di ottica geometrica. Strumentazione ottica e funzione visiva. Radiazioni elettromagnetiche in medicina. Radiazioni ionizzanti.
STATISTICA MEDICA
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 MEDICA
D. Scannicchio, E. Giroletti, Elementi di Fisica Biomedica, EdiSES
STATISTICA MEDICA
- 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 MEDICA
Slides delle lezioni condivise dal docente su Microsoft Teams
STATISTICA MEDICA
Il materiale didattico (ppt delle lezioni) sarà disponibile in formato pdf durante le lezioni

Programmazione del corso

FISICA MEDICA
	Argomenti	Riferimenti testi
1	Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Scalari e vettori. Operazioni tra vettori	Testo 1 - Cap. 1
2	Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento.	Testo 1 - Cap. 2-3
3	Statica. Elasticità. Statica fisiologica. Fratture ossee (generalità).	Testo 1 - Cap. 4-5
4	Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica e numero di Reynolds, Sfigmomanometria.	Testo 1 - Cap. 6-7
5	Sedimentazione. Centrifugazione. Diffusione. Osmosi.	Testo 1 - Cap. 9 e 14
6	Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.	Testo 1 - Cap. 10-11
7	Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde elastiche e applicazioni.	Testo 1 - Cap. 12-13
8	Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. Corrente elettrica e leggi di Ohm. Effetto Joule. Fenomeni elettrici nei sistemi biologici. Elettromagnetismo e applicazioni.	Testo 1 - Cap. 15-17
9	Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Cenni di ottica geometrica. Strumentazione ottica e funzione visiva.	Testo 1 - Cap. 18-19
10	Radiazioni elettromagnetiche in medicina. Radiazioni ionizzanti.	Testo 1 - Cap. 20-22
STATISTICA MEDICA
	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

Verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

FISICA MEDICA
Esame scritto, basato su test a risposta multipla con calcoli e colloquio conclusivo sulle discipline del corso integrato.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
STATISTICA MEDICA
Prova scritta con 5 domande a risposta multipla (2 punti per risposta esatta, 10/30) e 5 esercizi (4 punti per esercizio, 20/30)

ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

FISICA MEDICA
Descrivere il principio di conservazione dell'energia meccanica.

Statica e condizioni di equilibrio: applicazione alle articolazioni.

Statica dei fluidi: legge di Stevino.

Dinamica dei fluidi e applicazioni: equazione di continuità e teorema di Bernoulli.

Misure di temperatura e dilatazione termica dei solidi.
STATISTICA MEDICA
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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