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.
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
Statistica Medica: Sintesi delle informazioni statistiche: indici di tendenza centrale; rapporti statistici; variabilità. La rilevazione dei dati: raccolta, classificazione e tabulazione dei dati; il raggruppamento in classi; tipologie di frequenze; tabelle a doppia entrata. La programmazione di una ricerca: ipotesi, le scale di misura; gli strumenti e le modalità di rilevazione; il questionario; tecniche di campionamento; gli errori nelle indagini. Fonti dei dati. Gli Indicatori e i Determinanti della salute. Principali Misure di Frequenza (frequenze, tassi, rapporti, incidenza e prevalenza). I Fattori di Rischio. La valutazione del Rischio. Le varie espressioni del Rischio. I criteri di causalità. Classificazione degli studi biomedici: Studi sperimentali e osservazionali (Studi descrittivi e analitici). Studi per coorte e Studi caso-controllo.
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; Henryâs law. Capillarity and Jurinâs 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. Kirchhoffâs laws. Continuous and alternating current, effects on the human body. Biomedical applications
Wave phenomena. Wave characteristics. Electromagnetic waves; the e.m. spectrum; non-ionizing and ionizing radiation. Mechanical waves: sound waves and ultrasound. Biomedical laboratory applications.
Medical Statistics: Summary of statistical information: central trend indices; statistical relation; variability. Data collection: classification and tabulation; grouping in classes; types of frequencies; double entry tables. The planning of a research: hypotheses, the measurement scales; detection tools and methods; the questionnaire; sampling techniques; errors in investigations. Sources of data. Health Indicators and Determinants. Main Frequency Measurements (frequencies, rates, ratios, incidence and prevalence). The Risk Factors. Risk assessment. The various expressions of Risk. The causality criteria. Classification of biomedical studies: Experimental and observational studies (Descriptive and analytical studies). Cohort studies and case-control studies.