Obiettivi Formativi

Fisica Medica: Conoscenza teorica e assimilazione del programma spiegato attraverso le attività didattiche al fine della comprensione dei fenomeni e delle leggi fisiche alla base sia dei processi fisiologici dell’organismo umano sia del funzionamento delle strumentazioni sanitarie. Statistica Medica: Questo corso è progettato per familiarizzare gli studenti con i concetti di base e i principi della statistica medica, inclusa la definizione di variabile e dataset, i principali metodi descrittivi numerici e grafici, formulazione di un quesito e la verifica di un’ipotesi statistica. L'obiettivo finale è di preparare lo studente ad applicare e interpretare in modo appropriato i metodi statistici in campo medico, scrivere report, ed in ultimo per la ricerca scientifica di base e clinica.

Learning Goals

Medical Physics: Understanding of the phenomenology and physical laws underlying human physio-pathological processes and the functioning of medical instruments. Biostatistics: This course is designed to familiarize students with basic concepts and principles of biostatistics, including definitions of variables and dataset, as well as the fundamentals of descriptive statistics, hypothesis testing, and methods for analyzing data. The ultimate goal is to prepare the student to apply and appropriately interpret statistical applications in the medical and health-related fields, to write data analysis reports, and to formulate clinical and basic science research questions.

Metodi didattici

Fisica Medica: Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in aula Statistica Medica: Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in aula

Teaching Methods

Medical Physics: Lectures and classroom activities Biostatistics: Lectures and classroom activities

Prerequisiti

Fisica Medica: Conoscenze di Fisica generale acquisite nella Scuola Secondaria Statistica Medica: Non richiesti

Prerequisites

Medical Physics: Fundamentals of General Physics from high schools Biostatistics: Not required

Verifiche dell'apprendimento

Fisica Medica: Esame orale Statistica Medica: Esame orale

Assessment

Medical Physics: Oral test Biostatistics: Oral test

Programma del Corso

Fisica Medica: I fondamenti e le finalità della Fisica Applicata alla Medicina. I fenomeni fisici. Le grandezze fisiche fondamentali e derivate e il concetto di misura. Grandezze scalari e vettoriali e operazioni con i vettori. Sistemi di unità di misura e il Sistema Internazionale. L'Analisi dimensionale. Meccanica. Cinematica: I concetti fondamentali. Sistemi di riferimento. Relazioni e diagrammi spazio-tempo, curva oraria. Velocità e accelerazione media e istantanea. Massa, forza e accelerazione. I tre principi della dinamica e la legge di gravitazione universale. Il teorema dell'impulso e della quantità di moto. Le forze fondamentali. Forze di attrito, forze centrifughe e centripete. Considerazioni sugli effetti della gravità sull’organismo umano. Lavoro, energia e potenza. L'energia meccanica. Principi di conservazione. Momento di una forza. Vincoli. Equilibrio di un corpo rigido. Leve e articolazioni scheletriche. Meccanica dei Fluidi. Concetti generali. Stati di aggregazione della materia. Grandezze caratteristiche: densità, peso specifico, pressione. Viscosità e forze di attrito. Fluidi ideali e reali. Principi e leggi dell’idrostatica. Forze di coesione e adesione: capillarità. Tensione superficiale e fenomeni biologici; legge di Laplace; ruolo nel funzionamento degli alveoli polmonari e nell'embolia gassosa; diffusione dei gas nei liquidi e legge di Henry. Capillarità e legge di Jurin. Leggi dell’idrodinamica dei fluidi ideali e reali, moto laminare e moto vorticoso. Applicazioni delle leggi dell'idrostatica e dell'idrodinamica alla circolazione del sangue. Sedimentazione e Velocità di eritrosedimentazione. Centrifugazione. Termologia. Concetti di calore e temperatura. Il calore specifico e la capacità termica. Scale termometriche e termometri. La propagazione del calore e i meccanismi connessi. Il corpo umano e il suo equilibrio termico. Elettromagnetismo. Definizioni generali. Corpi isolanti e conduttori. Il campo elettrico ed il potenziale elettrico. Il dipolo elettrico e il doppio strato. Cenni sul potenziale di membrana e di azione. Rilevazione dei biopotenziali. Concetti di: tensione, corrente, resistenza elettrica. Leggi di Ohm. Leggi di Kirchhoff. Effetti fisici della corrente elettrica. Le correnti alternate; il concetto di reattanza; alcuni tipi di circuiti. Il campo magnetico. Esempi ed applicazioni (EEG, EMG). Concetti generali sui fenomeni ondosi elettromagnetici e meccanici con esempi di applicazioni in diagnostica sanitaria. Fenomeni periodici ondosi e grandezze collegate. Onde elettromagnetiche, energia e loro spettro; radiazioni ionizzanti e non ionizzanti. Onde meccaniche: suoni e ultrasuoni. Utilizzi e applicazioni in ambito sanitario (Neurosonologia, LASER). Statistica Medica: - Il ruolo della Statistica in Medicina. Il procedimento statistico. Statistica Descrittiva ed inferenziale. Campione e popolazione statistica. Definizione di database. - Unita statistiche. La definizione di variabile. Il ruolo delle variabili. I tipi di variabile. Variabili quantitative, discrete e continue. Variabili qualitative, nominali e ordinali. - Metodi Esplorativi e Descrittivi Numerici. Presentazione dei dati. Frequenza assoluta, relativa, cumulativa. Distribuzioni di frequenza. Tabelle di contingenza. Misure di tendenza centrale (media, mediana, moda, quantili). Misure di variabilità (range, varianza, deviazione standard e coefficiente di variazione). Studio della forma di una distribuzione (asimmetria). - Metodi Esplorativi e Descrittivi Grafici. Rappresentazioni grafiche. Istogramma, diagramma a scatola (box plot), grafico a Barre, grafico a torta. - Verifica delle ipotesi. Test parametrici e non parametrici. Test t di Student per campioni indipendenti and appaiati.

Course Syllabus

Medical Physics: The role of physics in medicine. Physical phenomenology. Physical quantities and units of measurement. International System. Dimensional analysis. Mechanics. Reference system. Kinematic quantities. Uniformly accelerated and circular motion. Rigid body. Displacement, velocity, and time. Acceleration. Centripetal force and gravitation. Center of gravity. Laws of dynamics. Statics and dynamics of the human body Work. Kinetic and potential energy. Work - kinetic energy theorem. Deformation and elasticity in body structures. Types of leverage. Articulations of the limbs. Fluid mechanics. Physical states (solid, liquid, and gas). Density and pressure. Viscosity; transport in viscous regime. Ideal and real liquids. Hydrostatic laws. Capillarity. Surface tension; surfactants. Laplace's law. Physical model of the respiratory system; gas diffusion and diosmosis; solution of gases in liquids; Henry’s law. Capillarity and Jurin’s law. Laminar and turbulent motion. Physical models of the cardio-circulatory system. V.E.S. Centrifugation. Thermology. Heat propagation mechanisms; physics of the system of production and distribution of heat in the body and thermoregulation; the organism as a thermodynamic system. Electrical and magnetic phenomena. Insulator, conductor. Electric charge, electrostatic forces, and electric field. Electric potential and electric dipole. Biological potentials: of open double layer (membrane potential), closed double layer (cell potential); propagation of electric current in biological tissues and related effects. measurement of electrical quantities of biomedical interest. Electric currents, power and potential. Bioelectric impedance. Ohm's law. Kirchhoff’s laws. Continuous and alternating current, effects on the human body. Biomedical applications (ECG and EEG). Wave phenomena. Wave characteristics. Electromagnetic waves; the e.m. spectrum; non-ionizing and ionizing radiation. Mechanical waves: sound waves and ultrasound. Biomedical applications (Neuro-sonology and LASER). Biostatistics: -The role of statistics in medicine. Descriptive and inferential statistics. Sample and population. Database definition. - Variables. Definition of variable. Variable types. Quantitative variables, discrete and continuous. Qualitative variables, nominal and ordinal. -Exploratory and descriptive Numerical Methods. Presentation of data. Absolute, relative, cumulative frequency. Frequency distributions. Contingency tables. Measures of central tendency (mean, median, mode, quantiles). Measures of variability (range, variance, standard deviation and coefficient of variation). Study of the shape of a distribution (asymmetry). - Graphical Methods. Graphics: Histogram, box plots, bar graph, pie chart. -Hypothesis testing. Parametric and nonparametric test. Student's t test for independent and paired samples.