Obiettivi Formativi

Fisica medica: Comprensione della fenomenologia e delle leggi fisiche alla base dei processi fisio-patologici umani e del funzionamento delle strumentazioni mediche, con particolare attenzione agli strumenti impiegati dai tecnici di radiologia medica. 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. Analisi Matematica: Il corso mira all'acquisizione di alcuni elementi di base di analisi matematica, focalizzandosi sul calcolo differenziale ed integrale di funzioni reali di variabile reale. Gli obiettivi formativi del corso consistono nell'acquisizione dei risultati e delle tecniche matematiche utilizzate, nonché nella capacità di utilizzare i relativi strumenti di calcolo. Lo scopo principale del corso è quello di fornire e sviluppare gli strumenti analitici utili per poter approcciare con rigore scientifico i problemi applicati che lo studente incontrerà nel proseguimento dei suoi studi. La parte teorica del corso sarà presentata in modo rigoroso ma conciso e accompagnata da una parallela attività di esercitazione volta a favorire la comprensione dei concetti.

Learning Goals

Medical physics: Understanding of the phenomenology and physical laws underlying human physio-pathological processes and the functioning of medical instruments, with particular attention to the tools used by radiology technicians. 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 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. Mathematical Analysis: The purpose of the course is to acquire the basic elements of mathematical analysis, focusing on the differential and integral calculus for real funcions of one variable. The main purpose of the course is to provide and develop the analytical tools useful to approach applied problems that students will encounter in the following courses. The theoretical part of the course will be presented in a rigorous but concise manner with exercises aimed at understanding the concepts.

Metodi didattici

Fisica medica: Lezioni frontali Statistica Medica: Presentazioni con slides ed Esercitazioni pratiche in aula. Analisi Matematica: Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Teaching Methods

Medical physics: Classroom lessons Biostatistics: Lectures and classroom activities. Mathematical Analysis: Lectures and Exercises.

Prerequisiti

Fisica medica: Conoscenze di matematica acquisite nelle scuole secondarie. Statistica medica: Non richiesti. Analisi Matematica: Preparazione di base fornita dalle scuole medie superiori.

Prerequisites

Medical physics: Knowledge of mathematics acquired in secondary schools. Biostatistics: Not required. Mathematical Analysis: Basic mathematical knowledge provided by the high school.

Verifiche dell'apprendimento

Fisica medica e statistica medica: Esame orale Analisi Matematica: Prova scritta e orale.

Assessment

Medical physics and biostatistics: Oral examination Mathematical Analysis: Written and oral test.

Programma del Corso

Fisica Medica Grandezze fisiche e unità di misura. Sistema Internazionale. Analisi dimensionale. Accuratezza e precisione di una misura. Errori. Meccanica. Sistema di riferimento. Grandezze cinematiche. Moto uniformemente accelerato e circolare uniforme. Corpo rigido. Baricentro. Leggi della dinamica. Statica e dinamica del corpo umano. Tipi di leva. Articolazioni degli arti. Lavoro. Energia cinetica e potenziale. Teorema lavoro – energia cinetica. Deformazione ed elasticità nelle strutture corporee. Meccanica dei fluidi. Densità e pressione. Leggi di Pascal e di Archimede, e applicazioni in medicina. Liquidi ideali e reali. Teorema di Bernoulli e legge di Poiseuille con esempi. Moto laminare e turbolento. Modelli fisici del sistema cardio-circolatorio. Viscosità, tensione superficiale, capillarità e applicazioni biomediche. Termologia e termodinamica. Stati fisici. Trasformazioni di stato. Principi della termodinamica. Termoregolazione del corpo umano. Trasformazioni e cicli termodinamici. Conduzione, convezione e irraggiamento del calore. Fenomeni ondulatori. Caratteristiche delle onde. Produzione, propagazione e ricezione di onde sonore nell'uomo. Ultrasuoni e loro applicazioni in medicina. Radiazioni elettromagnetiche. Fotoni, spettro elettromagnetico. Radiazione coerente. Laser. Ottica. Leggi della riflessione e rifrazione, con applicazioni alla medicina. Lenti. Fuoco, potere convergente di una lente e potere di accomodamento dell'occhio. Aberrazioni delle lenti e dell'occhio e correzioni. Fluorescenza e applicazioni biomediche. Fenomeni elettrici e magnetici. Carica elettrica, forze elettrostatiche e campo elettrico. Potenziale elettrico. Correnti elettriche, potenza e differenza di potenziale. Legge di Ohm. Effetto Joule. Isolante, conduttore, conduzione elettrica e potenza dissipata. Condensatore. 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 e appaiati. Analisi Matematica: Calcolo differenziale e calcolo integrale: Definizioni ed esempi - Teoremi fondamentali e applicazioni - Esercizi e modellazione.

Course Syllabus

Medical Physics Physical quantities and units of measurement. International System. Dimensional analysis. Accuracy and precision of a measurement. Mistakes. Mechanics. Reference system. Kinematic quantities. Uniformly accelerated and circular motion. Rigid body. Center of gravity. Laws of dynamics. Statics and dynamics of the human body. Types of leverage. Articulations of the limbs. Work. Kinetic and potential energy. Work theorem - kinetic energy. Deformation and elasticity in body structures. Fluid mechanics. Density and pressure. Pascal and Archimedes laws, and applications in medicine. Ideal and real liquids. Bernoulli's theorem and Poiseuille's law with examples. Laminar and turbulent motion. Physical models of the cardio-circulatory system. Viscosity, surface tension, capillarity and biomedical applications. Thermology and thermodynamics. Physical states. State transformations. Principles of thermodynamics. Thermoregulation of the human body. Thermodynamic transformations and cycles. Conduction, convection and heat radiation. Wave phenomena. Wave characteristics. Production, propagation and reception of sound waves in humans. Ultrasound and their applications in medicine. Electromagnetic radiation. Photons, electromagnetic spectrum. Coherent radiation. Laser. Optics. Laws of reflection and refraction, with applications to medicine. Lenses. Fire, convergent power of a lens and eye-accommodating power. Lens and eye aberrations and corrections. Fluorescence and biomedical applications. Electrical and magnetic phenomena. Electric charge, electrostatic forces and electric field. Electrical potential. Electric currents, power and potential difference. Ohm's law. Joule effect. Insulator, conductor, electrical conduction and dissipated power. Capacitor. 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. Mathematical Analysis: Differential calculus and integral calculus: Definitions and examples - Fundamental theorems and applications - Exercises and modeling.