Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

I vari argomenti trattati durante il corso verranno correlati ad esempi e applicazioni riscontrabili in ambito biologico (sistemi biologici), medico (fisiologia) e biotecnologico (strumentazione). Tutto ciò allo scopo di fornire agli studenti le capacità di applicare le conoscenze acquisite a sistemi semplici di loro pertinenza.

Inoltre allo studente verranno insegnati i concetti tecnologici e metodologici per utilizzare in modo congruo le tecnologie della comunicazione e dell'informazione e favorire le scelte e l'utilizzo di sistemi e soluzioni capaci di supportare la propria attività professionale in ambito sanitario.

Infine allo studente verrà richiesto di conoscere le modalità di descrizione dei dati tramite misure di posizione, di dispersione e di forma. Lo studente dovrà inoltre saper interpretare distribuzioni di frequenze e le misure ad esse associate (percentili, intervalli di riferimento). Lo studente dovrà essere in grado di comprendere le basi della statistica inferenziale (intervallo di confidenza, test di ipotesi) e le tecniche ad esse applicate (confronto tra medie e proporzioni; analisi di regressione). Lo studente dovrà inoltre conoscere l’uso della statistica applicata ai test di screening (sensibilità, specificità, Curve ROC) e nel contesto degli studi epidemiologici.

Programma

Fisica

ELEMENTI INTRODUTTIVI   -    GRANDEZZE FISICHE E LE LORO MISURE: Concetto di equazione e di funzione e sua rappresentazione grafica; funzione lineare, parabolica, esponenziale, logaritmica, funzioni trigonometriche, funzioni periodiche; definizione di ampiezza, periodo, pulsazione, frequenza e fase. Uso delle potenze positive e negative di 10; Concetto operativo di grandezza fisica. Sistemi di riferimento; Grandezze fondamentali e derivate; Sistemi di unità di misura. Multipli e sottomultipli di unità di misura. Grandezze dimensionali; Misurazione degli angoli. Il radiante; Cause d'errore. Errori sistematici ed errori accidentali. Errore quadratico medio e deviazione standard; Sensibilità, precisione, prontezza e portata di uno strumento di misurazione Grandezze scalari e vettoriali; Operazioni con i vettori; Somma di due o più vettori; Decomposizione di un vettore; Prodotto di uno scalare per un vettore; Prodotto scalare di due vettori; Prodotto vettoriale di due vettori.    

CINEMATICA: Traiettoria e legge oraria; Velocità e accelerazione; Analisi del moto (moto rettilineo uniforme, moto uniformemente vario, moto di un proiettile moto circolare uniforme, moto curvilineo, moti periodici); Relazione tra cinematica lineare ed angolare.

DINAMICA: II concetto di forza; Il principio d'inerzia; Sistemi di riferimento inerziali e relatività Galileiana; II concetto di massa e il secondo principio della dinamica; II terzo principio della dinamica e reazioni vincolari. La quantità di moto e il teorema di conservazione della quantità di moto. Teorema dell’impulso; I campi di Forza (Forza gravitazionale, Forza peso e accelerazione di gravità; Forze elastiche e moto armonico; Equilibrio statico di un punto materiale o di un oggetto assimilabile a un punto. Equilibrante di un sistema di forze; Corpi rigidi e loro proprietà. Equilibrio di un corpo rigido; I vincoli e le leve; Bilancia, Carrucola e puleggia; Centro di massa e baricentro; Cenni di Dinamica del corpo rigido (traslatoria e rotatoria); Momento angolare; Momento di inerzia; Energia cinetica di rotazione; Analogia tra il moto di traslazione e il moto di rotazione; Elasticità e deformazione (Flessione, Torsione e fratture ossee); Le forze di attrito; Le leve nel corpo umano;

LAVORO, ENERGIA E POTENZA: Lavoro di una forza; Energia e principio di conservazione dell’energia, Energia Cinetica e teorema dell’energia cinetica, campi conservativi, energia potenziale e conservazione dell’energia meccanica; Forze conservative e dissipative; Potenza e rendimento; Meccanica di sistemi fisici (piano inclinato, pendolo. Collisione di corpi; Considerazioni conclusive sull'energia e sul lavoro; Lavoro fisiologico e lavoro in senso fisico;

MECCANICA DEI FLUIDI: Definizione di densità e pressione; Equilibrio nei fluidi; Pressione idrostatica e legge di Stevino; Principio di Pascal e Spinta di Archimede; Il moto dei fluidi: portata ed equazione di continuità; Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli; Teorema di Torricelli; Viscosità; Fluidi Viscosi: Moto laminare e moto turbolento; Formula di Poiseuille; Numero di Reynolds; Forze di coesione e tensione superficiale; Capillarità; Tensione elastica di una membrana e formula di Laplace; Applicazione della meccanica dei fluidi alla circolazione sanguigna (portata dei vasi e velocità sanguigna, applicazioni del teorema di Bernoulli, resistenza dei vasi e regimi di moto, effetto della pressione idrostatica, lavoro e potenza cardiaca, misura della pressione del sangue); Meccanica della respirazione e flusso di aria nelle vie respiratorie; Formula di Laplace ed equilibrio alveolare; Coefficiente di attrito viscoso; velocità di trascinamento; coefficiente di mobilità; sedimentazione; elettroforesi; centrifugazione;

TERMODINAMICA: Sistema termodinamico; Temperatura e scale termometriche; Energia Interna; Calore,  Calore specifico e Capacità termica; Calore molare; Il lavoro in termodinamica; Trasformazioni termodinamiche (reversibili ed irreversibili), Trasformazioni di stato; Calore latente; Primo principio della termodinamica; I gas perfetti; Equazione di stato dei gas perfetti; Miscele gassose e pressioni parziali dei gas; Trasformazioni dei gas perfetti (isoterme, isobare e isocore, adiabatiche); Cenni sulla teoria cinetica dei gas ideali; I gas reali, diagrammi di fase e temperatura critica; l’equazione di Van der Waals; Il secondo principio della termodinamica; Macchine termiche; Meccanismi di trasmissione del calore (conduzione, convezione, irraggiamento, Termoregolazione degli animali a sangue caldo; I principi della termodinamica e la fisiologia; Rendimento; Metabolismo del corpo umano.

FENOMENI ONDULATORI: Le onde; moto armonico, equazioni di propagazione di un’onda, oscillazioni smorzate e forzate; Effetto doppler; Ottica geometrica (Diffrazione e Dispersione della luce, Riflessione, rifrazione e riflessione totale, Il prisma, Le Lenti, le fibre ottiche) Onde elastiche (il suono Livelli di sensazione sonora, Propagazione delle onde sonore, velocità di propagazione delle onde sonore, Intensità sonora e direzionalità del suono, Spettro delle frequenze delle onde meccaniche, Ultrasuoni). Fenomeno della fluorescenza e sue applicazioni mediche.

FENOMENI ELETTRICI: Carica elettrica e Forza di Coulomb; Costante dielettrica; Il campo elettrico e il Potenziale elettrostatico; Dipolo elettrico; La capacità elettrica; Il condensatore; Condensatori in serie ed in parallelo; La corrente elettrica e le leggi di Ohm; Forza elettromotrice e circuiti in corrente continua; Potenza elettrica; Effetto termico della corrente elettrica (effetto Joule); Carica e scarica di un condensatore; Circuiti RC; Differenza tra corrente continua ed alternata ed effetti sul corpo umano.

ELETTROMAGNETISMO: Il campo magnetico; Legge di Laplace; Legge di Biot e Savart; Permeabilità magnetica; La forza di Lorentz e il moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme; Momenti magnetici e proprietà magnetiche della materia; Solenoide; Momenti magnetici atomici; Diamagnetismo, Paramagnetismo e Ferromagnetismo; Flusso di campo magnetico e Induzione elettromagnetica; Legge di Faraday- Newmann; Legge di Lenz; Applicazioni della legge di Faraday.

 

Statistica

INTRODIZIONE ALLA STATISTICA: Definizioni e ambiti di applicazioni della statistica in medicina. Concetto di misura: accuratezza e precisione. Variabili e Scale di Misura.

STATISTICA DESCRITTIVA: Misure di posizione: moda, media, mediana; media geometrica, media ponderata. Misure di dispersione: devianza, varianza, deviazione standard, coefficiente di variazione.  Distribuzioni di frequenza per variabili quantitative e qualitative. Frequenza assoluta, relativa, cumulativa. Concetto di rango e di percentile. Intervallo di riferimento. Cenni di calcolo delle probabilità e combinatorio.

STATISTICA E PREVENZIONE: caratteristiche di un test di screening: sensibilità, specificità, valori predittivi positivo e negativo. Curve ROC. Teorema di Bayes. Distribuzione normale, distribuzione binomiale, distribuzione di Poisson.

STATISTICA INFERENZIALE: Intervallo di confidenza. Test di ipotesi. Errore Tipo I e II; potenza di un test. Stima della numerosità campionaria. Confronto tra medie: t-test e t-test per dati appaiati. Confronto tra proporzioni: test del chi-quadrato. Analisi della varianza ed F-test. Significatività statistica e significatività clinica. Regressione lineare. Stima tramite minimi quadrati. Normalità dei residui. Eteroschedasticità. Interpretazione pratica di intercetta e coefficiente di regressione lineare. Regressione logistica e Odds Ratio.

STATISTICA ED EPIDEMIOLOGIA: Tassi, rapporti e proporzioni. Esempi pratici di calcolo ed interpretazione di stime di associazione (rischio relativo, differenza di rischio, rischio attribuibile).

Tipologie di bias presenti nella letteratura scientifica. Stesura dei contenuti statistici di un protocollo di ricerca.

 

Informatica

Trattamento dell’informazione

Trattamento dell’informazione e Algoritmi. Sistemi di Numerazione (Binaria, Esadecimale). Codifica binaria e conversione tra le rappresentazioni.Infrastrutture hardware per il trattamento dell'informazione: Architettura dell'elaboratore. Modello di Von Neumann. Il processore. La Memoria Centrale. Le periferiche di I/O.

Sistema Operativo

Infrastrutture software per il trattamento dell’informazione: Il sistema Operativo. Il filesystem. La gestione della memoria. Interprete comandi. Autenticazione. Esempi di comandi dei S.O. Windows, Linux, MacOS.

Reti di Calcolatori e Internet

Tipologie di reti di calcolatori LAN, MAN, WAN. Reti Locali. Protocollo TCP/IP. Indirizzi IP. Internet. Cenni applicazioni DNS, E-mail, WWW. Configurazione di una rete LAN.

Basi di dati

Introduzione alle Basi di Dati. Tipologie di Basi di dati. Modello Entità/Relazione. Linguaggio SQL. Esempi di query SQL.

Sistemi informativi sanitari

Cosa e’ un sistema informativo. Strutture dati e sistemi informativi. Esempi di sistemi informativi in medicina e odontoiatria

 

Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

 Il corso è composto da 8 CFU di lezioni frontali che corrispondono a 104 ore di lezioni frontali. Lo studente dovrà dedicare allo studio personale approssimativamente 96 ore.

Risorse per l'apprendimento

1. Scannicchio “Fisica Biomedica”, Casa editrice EdiSES

 

R.D. KNIGHT, B. JONES, S. FIELD “Fondamenti di Fisica” Casa Editrice Piccin.

1. WALKER “Halladay – Resnick Fondamenti di Fisica” Casa Editrice Ambrosiana.

 

Biostatistica: quello che avreste voluto sapere... Norman G, Streiner D 2015 Ambrosiana;

 

Statistica per le scienze mediche. Un approccio non matematico, Dancey CP, Reidy J, Rowe R. 2016 Piccin, Padova;

Slide del corso.

 

Donatella Sciuto, Giacomo Buonanno, Luca Mari. Introduzione ai sistemi informatici, 6 ed. Mc Graw Hilll

 

Paolo Atzeni, Stefano Ceri, Stefano Paraboschi, Riccardo Torlone, Mc Graw Hill – Basi di Dati modelli e linguaggi di interrogazioni

1. Crivellini, M. Galli. FrancoAngeli Editore - Sanità e salute: due storie diverse. Sistemi sanitari e salute nei paesi industrializzati.

 

Slides ed altro materiale messo a disposizione dai docenti.

 

Attività di supporto

Incontri con tutor, su richiesta degli studenti, a supporto dell’attività didattica. Video di “Domande & Risposte” fornite periodicamente nella piattaforma di e-learning.

Modalità di frequenza

Le modalità sono indicate dal Regolamento didattico d’Ateneo.

 

Modalità di accertamento

Le modalità generali sono indicate nel regolamento didattico di Ateneo all’art.22 consultabile al link http://www.unicz.it/pdf/regolamento_didattico_ateneo_dr681.pdf

 

L’esame finale sarà svolto in forma scritta, secondo la formulazione quiz a risposta multipla. In caso di esito positivo (minimo 18/30), lo studente potrà migliorare il voto mediante colloquio orale.

 

	Conoscenza e comprensione argomento	Capacità di analisi e sintesi	Utilizzo di referenze
Non idoneo	Importanti carenze. Significative inaccuratezze	Irrilevanti. Frequenti generalizzazioni. Incapacità di sintesi	Completamente inappropriato
18-20	A livello soglia. Imperfezioni  evidenti	Capacità appena sufficienti	Appena appropriato
21-23	Conoscenza routinaria	E’ in grado di analisi e sintesi corrette. Argomenta in modo logico e coerente	Utilizza le referenze standard
24-26	Conoscenza buona	Ha capacità di a. e s. buone gli argomenti sono espressi coerentemente	Utilizza le referenze standard
27-29	Conoscenza più che buona	Ha notevoli capacità di a. e s.	Ha approfondito gli argomenti
30-30L	Conoscenza ottima	Ha notevoli capacità di a. e s.	Importanti approfondimenti

 

Il voto finale, dopo la prova orale, sarà dato dalla media del voto della prova scritta e di quella orale.

 

RISULTATI ATTESI

1. A) Conoscenza e capacità di comprensione

ATTIVITA	ORE LEZIONE	ORE STUD INDIV.
A1) Acquisizione delle conoscenze di base di Fisica, Informatica e Statistica	60	50
A2) Capacità di leggere e comprendere criticamente il testo di un articolo scientifico pertinente all’ area di Fisica, Informatica e Statistica applicata ala Medicina	8	8
A3) Capacità di applicare i concetti acquisiti di Fisica, Informatica e Statistica in ambito Medico	36	28
TOTALE	104	86

 

 

1. C) Autonomia di giudizio

C1) Essere in grado di valutare: essere in grado di applicare concetti di Fisica Statistica e Informatica in ambito medico; essere in grado di valutare criticamente i risultati delle ricerche scientifiche applicati al settore pubblicate sulle riviste scientifiche internazionali

 

L’acquisizione delle capacità di autovalutazione sarà promossa stimolando la partecipazione attiva degli studenti alla discussione durante le lezioni e l'esame orale.

 

1. D) Abilità comunicative

D1) Capacità di descrivere e commentare le conoscenze acquisite, adeguando le forme comunicative agli interlocutori.		2
D2) Capacità di comunicare i concetti acquisiti in modo chiaro e organico.		2
TOTALE		4

 

 

1. E) Capacità d’apprendimento

E1) Capacità di aggiornamento attraverso la consultazione delle pubblicazioni scientifiche del settore, e delle risorse telematiche a loro disposizione.		2
E2) Capacità di valutare criticamente i risultati delle ricerche scientifiche applicati al settore		2
E3) Capacità di proseguire compiutamente gli studi, utilizzando le conoscenze di base acquisite nel corso, particolarmente utili nello studio dei seguenti insegnamenti		2
TOTALE		6

 

 

 

                                                                                                        Firma

 

Prof. Gerardo Perozziello

Professore Associato di Fisica Applicata

Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica

Università Magna Graecia di Catanzaro