Obiettivi Formativi

Fisica Al termine del corso, lo studente dovrà essere capace di: descrivere e discutere la fenomenologia e le leggi fisiche alla base dei processi fisio-patologici umani e del funzionamento delle strumentazioni mediche. Informatica Al termine del corso, lo studente dovrà essere capace di: Conoscenze sull'utilizzo dell'Information and Communication Technology (ICT) nei vari ambiti della vita moderna. Conoscenze sui concetti di sistema informativo, sistema informatico, algoritmi e strutture dati e di software. Comprensione delle varie licenze software. Conoscenze sull'architettura del computer. Conoscenze basiche di programmazione.

Learning Goals

Physics After completion of the course, the student should be able to: describe and discuss phenomenology and physical laws underlying human physio-pathological processes and the functioning of medical instruments. Computer Science After completion of the course, the student should be able to: Knowledge on the use of Information and Communication Technology (ICT) in the various areas of modern life. Knowledge of the concepts of information system, computer system, algorithms and data and software structures. Understanding of the various software licenses. Knowledge of computer architecture. Basic knowledge of programming

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni pratiche in aula, attività di laboratorio

Teaching Methods

Lectures and classroom exercises, laboratory activities.

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica.

Prerequisites

Basic knowledge of mathematics.

Verifiche dell'apprendimento

Prove scritte in itinere con valore di esonero dall’esame scritto finale, formulati con domande a risposta multipla, aperta, e/o problemi.

Assessment

Ongoing written tests evaluated as partial exempts from the final written exam, through multiple-choice questions, open questions, and/or problems.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 2239/2 - INFORMATICA ------------------------------------------------------------ Italiano ------------------------------------------------------------ Modulo: 7560/2 - FISICA ------------------------------------------------------------ Fisica Applicata - 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; numero di Reynolds. Resistenza idrostatica. Modelli fisici del sistema cardio-circolatorio. Viscosità; trasporto in regime viscoso. Sedimentazione, elettroforesi, centrifugazione e applicazioni medico-laboratoristiche. Tensione superficiale; tensioattivi. Legge di Laplace. Modelli di alveolo polmonare e apparato respiratorio. Capillarità. - Termologia, termodinamica e cenni di teoria cinetica. Stati fisici (solido, liquido e gassoso). Trasformazioni di stato. Principi della termodinamica. Termoregolazione del corpo umano. Trasformazioni termodinamiche e cicli termodinamici. Conduzione, convezione e irraggiamento del calore. Diffusione e filtrazione. Osmosi. - Fenomeni ondulatori. Caratteristiche delle onde. Produzione, propagazione e ricezione di onde sonore nell'uomo. Intensità sonora; intervalli e soglie di udibilità e di dolore; interpretazione delle curve audiometriche. Ultrasuoni e loro applicazioni in medicina. Radiazioni elettromagnetiche. Fotoni, spettro elettromagnetico. - Ottica. Leggi della riflessione e rifrazione, con applicazioni alla medicina. Diottri e lenti. Fuoco, potere convergente di una lente e potere di accomodamento dell'occhio, potere di risoluzione. Lenti sottili; 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 e dipolo elettrico. Correnti elettriche, potenza e differenza di potenziale. Potenziali d'azione. ECG ed EEG. Legge di Ohm. Effetto Joule. Isolante, conduttore, conduzione elettrica e potenza dissipata. Condensatore, capacità di un conduttore isolato. Corrente continua e alternata, effetti sul corpo umano. Campo magnetico e onde elettromagnetiche, con applicazioni biomediche. - Radiazioni ionizzanti. Effetti fotoelettrico e Compton, generazione di coppie. Legge di Lambert. Sorgenti radioattive, decadimenti alfa e beta, emissione di p, n, raggi X e gamma. Attività. Applicazioni in medicina nucleare. Funzionamento delle macchine radiogene. Dosimetria. Esposizione, dose assorbita, equivalente di dose, fattore di qualità ed efficacia biologica relativa. Danni da radiazione in funzione del tipo di esposizione. Principi fisici delle tecniche di diagnostica per immagini: radiografia e tomografia computerizzata, risonanza magnetica, scintigrafia, SPECT e PET.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 2239/2 - INFORMATICA ------------------------------------------------------------ Italian ------------------------------------------------------------ Modulo: 7560/2 - FISICA ------------------------------------------------------------ Applied physics - Physical quantities and units of measurement. International System. Dimensional analysis. Accuracy and precision of a measurement. Errors. - 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 - kinetic energy theorem. 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; Reynolds number. Hydrostatic resistance. Physical models of the cardio-circulatory system. Viscosity; transport in viscous regime. Sedimentation, electrophoresis, centrifugation and medical-laboratory applications. Surface tension; surfactants. Laplace's law. Models of pulmonary alveolus and respiratory system. Capillarity. - Thermology, thermodynamics and elements of kinetic theory. Physical states (solid, liquid and gas). State transformations. Principles of thermodynamics. Thermoregulation of the human body. Thermodynamic transformations and thermodynamic cycles. Conduction, convection and heat radiation. Diffusion and filtration. Osmosis. - Wave phenomena. Wave characteristics. Production, propagation and reception of sound waves in humans. Sound intensity; intervals and thresholds of audibility and pain; interpretation of audiometric curves. Ultrasound and their applications in medicine. Electromagnetic radiation. Photons, electromagnetic spectrum. - Optics. Laws of reflection and refraction, with applications to medicine. Diopters and lenses. Focus, convergent power of a lens and power of accommodation of the eye, power of resolution. Thin lenses; lens and eye aberrations and corrections. Fluorescence and biomedical applications. - Electrical and magnetic phenomena. Electric charge, electrostatic forces and electric field. Electric potential and electric dipole. Electric currents, power and potential. Action potentials. ECG and EEG. Ohm's law. Joule effect. Insulator, conductor, electrical conduction and dissipated power. Capacitor, capacity of an insulated conductor. Continuous and alternating current, effects on the human body. Magnetic field and electromagnetic waves, with biomedical applications. - Ionizing radiations. Photoelectric and Compton effects, pair generation. Lambert's law. Radioactive sources, alpha and beta decays, emission of p, n, X and gamma rays. Activity. Applications in nuclear medicine. Operation of X-ray machines. Dosimetry. Exposure, absorbed dose, dose equivalent, quality factor and relative biological efficacy. Radiation damage depending on the type of exposure. Physical principles of imaging techniques: radiography and computed tomography, magnetic resonance, scintigraphy, SPECT and PET.