1005201 - FISICA INFORMATICA E STATISTICA MEDICA 3
Modulo 1005202 - FISICA

L’obiettivo principale è rappresentato dalla consapevole appropriazione da parte dello studente delle capacità descrittive e predittive della fisica applicata a fenomeni propri dei sistemi biologici in vista anche delle conoscenze richieste nel prosieguo del Corso di Laurea. È obiettivo specifico l’acquisizione di leggi e tecniche fisiche basilari per la comprensione dei processi fisiologici e dei principi fisici di base delle principali tecniche diagnostiche e terapeutiche. I temi di maggiore interesse sono la meccanica dei fluidi con cenni alle implicazioni emodinamiche, la meccanica ondulatoria con specifici sviluppi alla funzione uditiva ed all’impiego degli ultrasuoni in medicina, l’ottica della visione, l’interazione radiazione-materia con particolare riguardo alle radiazioni ionizzanti e ai loro effetti biologici con elementi di dosimetria e radioprotezione.

Lezioni frontali e teorico-pratiche, seminari di approfondimento.

Insegnamento cooperativo (studente-docente) tramite condivisione di materiale didattico e supporti multimediali.

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.

Argomenti dei programmi di Matematica e Fisica previsti per la prova di ammissione.

Obbligo di frequenza

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). Esempi e applicazioni.

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. Esempi e applicazioni.

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

I fenomeni elettrici e bioelettrici – Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC. Pacemaker. Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità. Esempi e applicazioni.

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. Esempi e applicazioni.

Scannicchio D., Fisica Biomedica, EdiSES, 2013

Lascialfari A., Borsa F, Gueli A.M., Principi di fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico, EdiSES, 2020

Il materiale didattico (slides delle lezioni, dispense in formato elettronico scritte dal docente su alcuni argomenti del corso, testi delle prove in itinere e testi di esercizi selezionati) viene inviato con continuità durante il corso a tutti gli studenti.

La valutazione delle conoscenze acquisite viene realizzata in due fasi: una prova scritta seguita da un colloquio. Il voto è espresso in trentesimi fino a un massimo di 30/30 e la lode. Il voto finale è dato dalla media ponderata dei voti ottenuti nelle diverse prove.
La prova scritta consiste in domande a scelta multipla e risoluzione di esercizi e problemi che hanno per oggetto gli argomenti dei programmi delle tre discipline. Ogni prova consiste in 10 quesiti tra domande a scelta multipla, esercizi e domande aperte, ad ognuna delle quali sarà assegnato un punteggio massimo di n. 3 punti. Il voto minimo per superare la prova è 18/30.
La prova orale consiste in un colloquio in cui saranno poste domande che vertono su almeno tre diversi argomenti del programma.
Le prove permettono di verificare: i) il livello di conoscenza delle tre discipline; ii) la capacità di applicare tali conoscenze per la risoluzione di problemi specifici inerenti le applicazioni in ambito clinico (problem solving a autonomia di giudizio); iii) la chiarezza espositiva; iv) la proprietà di linguaggio medico-scientifico.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:
Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza approfondita degli argomenti trattati, riesce prontamente e correttamente a integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate, risolvendo autonomamente problemi anche di elevata complessità; ha ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio medico-scientifico.
Voto 26-28: lo studente ha una buona conoscenza degli argomenti trattati, riesce a integrare e analizzare in modo critico e lineare le situazioni presentate, riesce a risolvere in modo abbastanza autonomo problemi complessi ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio medico-scientifico appropriato;
Voto 22-25: lo studente ha una discreta conoscenza degli argomenti trattati, anche se limitata agli argomenti principali; riesce a integrare e analizzare in modo critico ma non sempre lineare le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;
Voto 18-21: lo studente ha la minima conoscenza degli argomenti trattati, ha una modesta capacità di integrare e analizzare in modo critico le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata ;

Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite. 

1) In condizioni di riposo la portata volumica Q_V dell’aorta è tipicamente di 3,5 l/minuto e la frequenza cardiaca è di 70 pulsazioni/minuto. Calcolare in tali condizioni la massa m_S di sangue (densità del sangue = 1.05 10³ kg/m³) che viene immessa nell’aorta ad ogni pulsazione:

          A – 52 g                         C – 5,2 kg

          B – 5,2 g                        D – 0,052 g

2) Un’arteria di raggio r = 2,5 mm è parzialmente bloccata da una placca. Nella regione ostruita il raggio effettivo è r_eff = 1,8 mm e la velocità media del sangue è v = 50 cm/s. Calcolare:

A.    La velocità media u del sangue nella regione non ostruita

B.    La pressione equivalente P_eq dovuta all’energia cinetica del sangue nella regione ostruita

3) Descrivere brevemente UNO dei seguenti argomenti:

Le leve del corpo umano

La misura indiretta della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro

Le onde meccaniche e le onde elettromagnetiche percepibili dall’uomo