Obiettivi Formativi

Fisica: Conoscere la fenomenologia e le leggi fisiche utili per identificare, comprendere ed interpretare i fenomeni biomedici e l'organizzazione biofisica fondamentale e propedeutica ai processi fisiologici degli organismi viventi. Saper utilizzare le principali metodologie fisiche in campo diagnostico e terapeutico con particolare riferimento alll'uso delle radiazioni. Saper applicare in modo appropriato le metodologie fisiche utili al funzionamento delle strumentazioni mediche. Informatica: Acquisire la capacità di utilizzare l'insieme dei metodi e delle tecniche usate nella trasmissione, ricezione ed elaborazione di dati e informazioni. Essere in grado, mediante l’uso di opprtuni strumenti informatici, di trovare soluzione a problematiche di carattere biomedico Statistica: Conoscere 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

Physics: Know the phenomenology and physical laws useful for identifying, understanding and interpreting biomedical phenomena and the fundamental biophysical organization and preparatory to the physiological processes of living organisms. Knowing how to use the main physical methodologies in the diagnostic and therapeutic field with particular reference to the use of radiation. Knowing how to properly apply the physical methods useful for the functioning of medical instruments Informatics: Acquire the ability to use the set of methods and techniques used in the transmission, reception and processing of data and information. Being able, through the use of appropriate IT tools, to find solutions to biomedical problems. Statistics: Know the 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.

Prerequisiti

Fisica: Conoscenza della matematica di base Informatica: Conoscenza della matematica di base Statistica: Conoscenza della matematica di base

Prerequisites

Physics: Knowledge of basic mathematics Informatics: Knowledge of basic mathematics Statistics: Knowledge of basic mathematics

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Partizione Studenti: Iniziali cognome A-L ------------------------------------------------------------ Modulo: 2182/1 - FISICA APPLICATA Grandezze fisiche, equazioni dimensionali, unità di misura; campi di forza; lavoro, energia cinetica e potenziale; stati di aggregazione e loro cambiamenti. Statica e dinamica del corpo umano; tipi di equilibrio; leve; modello fisico del sistema muscolare; il corpo umano come macchina; elasticità, elastomeri ed isteresi; fisica delle alterazioni motoria. Modello fisico del sistema circolatorio e circolazione del sangue; V.E.S.; pressione, portata e resistenza vasale; soluzioni elettrolitiche e colloidali; diffusione e permeabilità; pressione osmotica, tonicità ed osmolarità; scambi idrici capillari; lavoro osmotico; emolisi; congelamento cellulare; capillarità; fisica delle alterazioni circolatorie. Modello fisico del sistema respiratorio; diffusione dei gas e osmosi; soluzione dei gas nei liquidi; tensione superficiale e respirazione; isteresi respiratoria; scambi gassosi alveolari e respirazione; fisica delle alterazioni respiratorie. Meccanismi di propagazione del calore; fisica del sistema di produzione e distribuzione del calore nell'organismo e termoregolazione; l'organismo come sistema termodinamico. Modello elettrico di una cellula e di un tessuto; potenziali elettrici di una carica puntiforme, un dipolo elettrico, una distribuzione di cariche elettriche; potenziali biologici: di doppio strato aperto (potenziale di membrana), doppio strato chiuso (potenziale cellulare); propagazione della corrente elettrica nei tessuti biologici ed effetti correlati; impedenza bioelettrica; misurazione di grandezze elettriche di interesse biomedico. Aspetti fisici del sistema visivo e l'occhio; lenti e loro aberrazioni, meccanismi visivi. Modello fisico del sistema uditivo e l'orecchio; emissione, propagazione, ricezione dei suoni e meccanismi auditivi; gli ultrasuoni. Le onde elettromagnetiche; lo spettro e.m.; radiazioni non ionizzanti e ionizzanti; i raggi X: loro produzione e caratteristiche, implicazioni biomediche e radioprotezione. Il decadimento radioattivo naturale ed artificiale e le sue implicazioni biomediche. Modulo: 2239/2 - INFORMATICA Concetti Introduttivi - Inquadramento storico e principali evoluzioni dell'informatica; Bit & Bytes; Sistema Numerico Binario; Sistema Numerico Esadecimale; Sistema Numerico Ottale; Algoritmo; Diagrammi a blocchi; I Concetti Dell'Algebra Di Boole; Operatori Booleani; L'Elettronica Digitale. Costituzione di un Elaboratore Elettronico - Sistema Informatico; Il Computer; La Macchina di Turing; Tipologie Costruttive: mainframe; minicomputer; workstation; microcomputer; personal computer; consolle portatili per videogiochi; palmare; supercomputer; Componenti Di Un Computer: scheda madre; BIOS; CPU; Memoria; Periferiche: tastiera; mouse; trackball; touchpad o trackpad; penna ottica; tavoletta grafica; joystick; hard disk; unità a stato solido; floppy disk drive; lettori di dischi ottici; memory card e lettori di memory card; chiave USB; unità ZIP; monitor CRT; monitor e schermi LCD; schermi a LED; schermo al plasma; schermi OLED; schermi Touchscreen; SmartGlasses; stampante plotter; stampante ad aghi; stampante a getto di inchiostro; stampanti laser; stampante termica; stampanti a sublimazione; stampanti braille; stampanti 3D; modem; scanner. Software: software di base, sistemi operativi, compilatori ed interpreti, librerie, driver, firmware, software applicativo, software di produttività da ufficio; Licenze software. Reti Informatiche, Reti Sociali, E-mail & PEC - Modelli di rete basati sull'estensione geografica; Modelli di rete basati sul canale trasmissivo; Modelli di rete basati sulla topologia; Modelli di rete basati sulla connessione; Alcune tecnologie Wireless di particolare interesse; ; RFID; Bluetooth 802.15.1; il modello ISO/OSI; TLD; SLD; Cloud Computing; Netiquette; Newsgroup; Forum; mailing-list; chat; blog; gergo nei social networks; I vari tipi di firma elettronica e la Firma Digitale; posta elettronica certificata (PEC); email: “at” (“@”); Password; Architettura del sistema di email; SMTP; POP; IMAP; Webmail; costituzione di un messaggio email; funzionamento dei client; abusi; truffe; privacy; emoticons; Generalità sui motori di ricerca, Google, PubMed. Sicurezza Informatica, Bufale e Truffe informatiche - Concetti generali legati alla sicurezza in ambito informatico ed all’igiene informatica; principali tecniche di intercettazione dei dati; ingegneria sociale; descrizione di alcune delle bufale e delle truffe informatiche a maggiore diffusione. Modulo: 3300/3 - STATISTICA MEDICA - Il ruolo della Statistica in Medicina. 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. Variabili dicotomiche. 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. Introduzione al calcolo delle probabilità. Legge della Somma, Legge del Prodotto e principio delle probabilità composte. Test diagnostici: Sensibilita’ e Specificita’. Curve ROC. Elementi di statistica inferenziale. Verifica delle ipotesi. Test Parametrici e non parametrici.Test t di Student per campioni indipendenti ed appaiati. L'analisi della varianza (ANOVA). Tabelle di contingenza: Test Chi-quadro. Correlazione e regressione lineare semplice. Introduzione alla regressione logistica. Elementi di analisi di sopravvivenza. La statistic medica nel disegno e analisi degli studi clinici. Potenza e numerosita’ campionaria. Fattori di confondimento e bias. - Lettura critica di una pubblicazione scientifica. ------------------------------------------------------------ Partizione Studenti: Iniziali cognome M-Z ------------------------------------------------------------ Modulo: 2182/1 - FISICA APPLICATA -- Modulo: 2239/2 - INFORMATICA Concetti Introduttivi - Inquadramento storico e principali evoluzioni dell'informatica; Bit & Bytes; Sistema Numerico Binario; Sistema Numerico Esadecimale; Sistema Numerico Ottale; Algoritmo; Diagrammi a blocchi; I Concetti Dell'Algebra Di Boole; Operatori Booleani; L'Elettronica Digitale. Costituzione di un Elaboratore Elettronico - Sistema Informatico; Il Computer; La Macchina di Turing; Tipologie Costruttive: mainframe; minicomputer; workstation; microcomputer; personal computer; consolle portatili per videogiochi; palmare; supercomputer; Componenti Di Un Computer: scheda madre; BIOS; CPU; Memoria; Periferiche: tastiera; mouse; trackball; touchpad o trackpad; penna ottica; tavoletta grafica; joystick; hard disk; unità a stato solido; floppy disk drive; lettori di dischi ottici; memory card e lettori di memory card; chiave USB; unità ZIP; monitor CRT; monitor e schermi LCD; schermi a LED; schermo al plasma; schermi OLED; schermi Touchscreen; SmartGlasses; stampante plotter; stampante ad aghi; stampante a getto di inchiostro; stampanti laser; stampante termica; stampanti a sublimazione; stampanti braille; stampanti 3D; modem; scanner. Software: software di base, sistemi operativi, compilatori ed interpreti, librerie, driver, firmware, software applicativo, software di produttività da ufficio; Licenze software. Reti Informatiche, Reti Sociali, E-mail & PEC - Modelli di rete basati sull'estensione geografica; Modelli di rete basati sul canale trasmissivo; Modelli di rete basati sulla topologia; Modelli di rete basati sulla connessione; Alcune tecnologie Wireless di particolare interesse; ; RFID; Bluetooth 802.15.1; il modello ISO/OSI; TLD; SLD; Cloud Computing; Netiquette; Newsgroup; Forum; mailing-list; chat; blog; gergo nei social networks; I vari tipi di firma elettronica e la Firma Digitale; posta elettronica certificata (PEC); email: “at” (“@”); Password; Architettura del sistema di email; SMTP; POP; IMAP; Webmail; costituzione di un messaggio email; funzionamento dei client; abusi; truffe; privacy; emoticons; Generalità sui motori di ricerca, Google, PubMed. Sicurezza Informatica, Bufale e Truffe informatiche - Concetti generali legati alla sicurezza in ambito informatico ed all’igiene informatica; principali tecniche di intercettazione dei dati; ingegneria sociale; descrizione di alcune delle bufale e delle truffe informatiche a maggiore diffusione. Modulo: 3300/3 - STATISTICA MEDICA - Il ruolo della Statistica in Medicina. 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. Variabili dicotomiche. 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. Introduzione al calcolo delle probabilità. Legge della Somma, Legge del Prodotto e principio delle probabilità composte. Test diagnostici: Sensibilita’ e Specificita’. Curve ROC. Elementi di statistica inferenziale. Verifica delle ipotesi. Test Parametrici e non parametrici.Test t di Student per campioni indipendenti ed appaiati. L'analisi della varianza (ANOVA). Tabelle di contingenza: Test Chi-quadro. Correlazione e regressione lineare semplice. Introduzione alla regressione logistica. Elementi di analisi di sopravvivenza. La statistic medica nel disegno e analisi degli studi clinici. Potenza e numerosita’ campionaria. Fattori di confondimento e bias. - Lettura critica di una pubblicazione scientifica.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Partizione Studenti: Iniziali cognome A-L ------------------------------------------------------------ Modulo: 2182/1 - FISICA APPLICATA Physical quantities, dimensional equations, units of measurement; force fields; work, kinetic and potential energy; states of aggregation and their changes. Statics and dynamics of the human body; types of balance; levers; physical model of the system muscular; the human body as a machine; elasticity, elastomers and hysteresis; physics of motor alterations. Physical model of the circulatory system and blood circulation; V.E.S.; pressure, flow and vascular resistance; solutions electrolytic and colloidal; diffusion and permeability; osmotic pressure, tonicity and osmolarity; capillary water exchanges; osmotic work; hemolysis; cell freezing; capillarity; physics of circulatory alterations. Physical model of the respiratory system; diffusion of gases and osmosis; solution of gases in liquids; surface tension e breathing; respiratory hysteresis; alveolar gas exchanges and respiration; physics of respiratory disorders. Heat propagation mechanisms; physics of the system of heat production and distribution in the body e thermoregulation; the organism as a thermodynamic system. Electric model of a cell and a tissue; potentials electric of a point charge, an electric dipole, a distribution of electric charges; biological potentials: open bilayer (membrane potential), closed bilayer (cell potential); propagation of electric current in biological tissues and related effects; bioelectrical impedance; measurement of electrical quantities of interest biomedical. Physical aspects of the visual system and the eye; lenses and their aberrations, visual mechanisms. Physical model of the auditory system and the ear; emission, propagation, reception of sounds and auditory mechanisms; ultrasound. The waves electromagnetic; the spectrum e.m.; non-ionizing and ionizing radiation; X-rays: their production and characteristics, biomedical implications and radiation protection. natural and artificial radioactive decay and its implications biomedical. Modulo: 2239/2 - INFORMATICA Introductory Concepts - Historical framework and main evolutions of information technology; Bit & Bytes; Binary Numeric System; Hexadecimal Numeric System; Octal Number System; Algorithm; Block diagrams; The Concepts Of Boolean Algebra; Boolean operators; Digital Electronics. Constitution of an Electronic Processor - Information System; The computer; The Turing Machine; Construction types: mainframe; minicomputer; workstation; microcomputer; personal computer; portable video game consoles; handheld; supercomputer; Computer Components: motherboard; BIOS; CPU; Memories; Peripherals: keyboard; mouse; trackball; touchpad or trackpad; optical pen; graphics tablet; joystick; hard disk; solid state drive; floppy disk drive; optical disc players; memory cards and memory card readers; USB key; ZIP drive; CRT, LCD, LED, plasma and OLED screens; Touchscreens; SmartGlasses; plotter printer; needle printer; inkjet printer; laser printers; thermal printer; sublimation printers; braille printers; 3D printers; modem; scanner. Software: basic software, operating systems, compilers and interpreters, libraries, drivers, firmware, application software, office productivity software; Software licenses. Computer Networks, Social Networks, E-mail & PEC - Network models based on geographical extension; Network models based on the transmission channel; Topology-based network models; Connection-based network models; Some Wireless technologies of particular interest; RFID; Bluetooth 802.15.1; the ISO/OSI model; TLD; SLD; Cloud Computing; Netiquette; Newsgroup; Forum; mailing-list; chat; blog; jargon in social networks; The various types of electronic signature and the Digital Signature; certified electronic mail (PEC); email: “at” (“@”); Password; Email system architecture; SMTP; POP; IMAP; Webmail; constitution of an email message; client operation; abuse; scams; privacy; emoticons; General information on search engines, Google, PubMed. IT Security, Hoaxes and IT Fraud - General concepts related to IT security and IT hygiene; main data interception techniques; social engineering; description of some of the most widespread hoaxes and computer scams. Modulo: 3300/3 - STATISTICA MEDICA - 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. Dichotomous Variables. 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. Probability. Operation on events and probability. Diagnostic tests: Sensitivity and Specificity. ROC curves, Elements of Statistical Inference. Hypothesis testing. Parametric and nonparametric tests. Student's t test for independent and dependent samples. Analysis of variance (ANOVA). Contingency Tables: The Chi-Square Test.Correlation and Simple linear regression. Introduction into logistic regression and Survival analysis. Biostatistics in Study Design and analysis. Power and Sample Size. Confounders and Bias. Critical appraisal of scientific articles. ------------------------------------------------------------ Partizione Studenti: Iniziali cognome M-Z ------------------------------------------------------------ Modulo: 2182/1 - FISICA APPLICATA -- Modulo: 2239/2 - INFORMATICA Introductory Concepts - Historical framework and main evolutions of information technology; Bit & Bytes; Binary Numeric System; Hexadecimal Numeric System; Octal Number System; Algorithm; Block diagrams; The Concepts Of Boolean Algebra; Boolean operators; Digital Electronics. Constitution of an Electronic Processor - Information System; The computer; The Turing Machine; Construction types: mainframe; minicomputer; workstation; microcomputer; personal computer; portable video game consoles; handheld; supercomputer; Computer Components: motherboard; BIOS; CPU; Memories; Peripherals: keyboard; mouse; trackball; touchpad or trackpad; optical pen; graphics tablet; joystick; hard disk; solid state drive; floppy disk drive; optical disc players; memory cards and memory card readers; USB key; ZIP drive; CRT, LCD, LED, plasma and OLED screens; Touchscreens; SmartGlasses; plotter printer; needle printer; inkjet printer; laser printers; thermal printer; sublimation printers; braille printers; 3D printers; modem; scanner. Software: basic software, operating systems, compilers and interpreters, libraries, drivers, firmware, application software, office productivity software; Software licenses. Computer Networks, Social Networks, E-mail & PEC - Network models based on geographical extension; Network models based on the transmission channel; Topology-based network models; Connection-based network models; Some Wireless technologies of particular interest; RFID; Bluetooth 802.15.1; the ISO/OSI model; TLD; SLD; Cloud Computing; Netiquette; Newsgroup; Forum; mailing-list; chat; blog; jargon in social networks; The various types of electronic signature and the Digital Signature; certified electronic mail (PEC); email: “at” (“@”); Password; Email system architecture; SMTP; POP; IMAP; Webmail; constitution of an email message; client operation; abuse; scams; privacy; emoticons; General information on search engines, Google, PubMed. IT Security, Hoaxes and IT Fraud - General concepts related to IT security and IT hygiene; main data interception techniques; social engineering; description of some of the most widespread hoaxes and computer scams. Modulo: 3300/3 - STATISTICA MEDICA - 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. Dichotomous Variables. 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. Probability. Operation on events and probability. Diagnostic tests: Sensitivity and Specificity. ROC curves, Elements of Statistical Inference. Hypothesis testing. Parametric and nonparametric tests. Student's t test for independent and dependent samples. Analysis of variance (ANOVA). Contingency Tables: The Chi-Square Test.Correlation and Simple linear regression. Introduction into logistic regression and Survival analysis. Biostatistics in Study Design and analysis. Power and Sample Size. Confounders and Bias. Critical appraisal of scientific articles.