Scienze fisiche (coord. Prof. Stefano Bettati) (2013-14)

Anno accademico 2013/2014

Obiettivi formativi del corso

Il Corso Integrato di Scienze Fisiche si prefigge di permettere agli studenti di raggiungere i seguenti obiettivi:

1) Conoscenza e comprensione della fenomenologia fisica su cui si fondano fenomeni oggetti di studio in altri insegnamenti del Corso di Laurea (quali Chimica, Biochimica, Biologia, Biofisica, ecc.), o importanti tecnologie che sempre più di frequente accompagnano l'opera del medico (come centrifughe, endoscopi, microscopi, trasduttori per ecografia a ultrasuoni, raggi laser, apparati radiologici e NMR, rivelatori di radiazione, ecc.).
2) Sviluppare l'attitudine dello studente allo studio indipendente ed all'aggiornamento continuo sull'applicazione di tecniche fisiche alla diagnostica e terapia medica.
3) Conoscenza e comprensione della biostatistica di base applicata ad esempi di medicina occupazionale.
4) Conoscenza delle normative sulla sicurezza e prevenzione dei rischi lavorativi in ambito sanitario come operatori, preposti, dirigenti o datori di lavoro. Individuazione delle condizioni di rischio per agenti chimici, fisici e biologici e comportamentali.

Programma

FISICA:

Grandezze fisiche e loro misura: Misura di una grandezza fisica – Dimensioni – Unità – Errori – Grandezze vettoriali.

Fondamenti della dinamica: Principi della dinamica – Forza, lavoro ed energia – La forza peso – Teorema dell’energia cinetica – Campi di forze conservativi – Energia potenziale – Conservazione dell’energia meccanica – Centro di massa e sue proprietà – Conservazione della quantità di moto – Momento di una forza – Cenni al moto dei corpi rigidi – Le leve e il corpo umano – Fenomeni elastici, legge di Hooke e moduli di elasticità – Flessione e torsione – Elasticità dei vasi sanguigni e delle ossa.

Onde e Acustica: Processi ondosi, equazione d’onda e parametri caratteristici – Interferenza – Diffrazione e principio di Huyghens – Suono e suoi caratteri distintivi – Intensità, sensazione e legge di Weber-Fechner – Effetto Doppler – Ultrasuoni e loro applicazione in campo biomedico.

Fluidostatica e Fluidodinamica: La pressione – Leggi di Stevino, Pascal e Archimede – Pressione atmosferica e barometro di Torricelli – La pressione arteriosa e sua misura – Tensione superficiale e formula di Laplace – Capillarità e legge di Jurin – Embolia gassosa – Portata di un condotto – Liquido ideale e teorema di Bernoulli – Sue implicazioni per la circolazione sanguigna – Liquidi reali e viscosità – Moto laminare e teorema di Poiseuille – Resistenza idraulica – Formula di Stokes e velocità di sedimentazione – Regime turbolento e numero di Reynolds – Cenni sul lavoro cardiaco.

Termologia: Dilatazione termica – Temperatura e calore – Leggi dei gas e temperatura assoluta – Equazione di stato dei gas perfetti e approssimazione per i gas reali – Cenni di teoria cinetica dei gas – Calori specifici – Passaggi di stato e calore latente – Meccanismi di propagazione del calore.

Ottica: Riflessione e rifrazione – Riflessione totale e fibra ottica – Sistema ottico, fuochi e potere diottrico – Diottro sferico – Lenti sottili e costruzione delle immagini – Microscopio composto – Potere risolutivo – L’occhio come sistema diottrico – Principali ametropie dell'occhio e loro correzione mediante lenti – Aspetti ondulatori della luce – La luce laser.

Elettricità, magnetismo e correnti elettriche: Cariche elettriche e legge di Coulomb – Campo elettrico – Lavoro del campo elettrico e potenziale elettrostatico – Campo dipolare – Cenni su fibra muscolare ed elettrocardiogramma – Teorema di Gauss e sue applicazioni - Intensità di corrente – Cenni sulla struttura elettronica di isolanti, conduttori metallici e semiconduttori – La legge di Ohm – Resistenze in serie e parallelo – Forza elettromotrice – Effetto termico della corrente – Conduzione elettrica nei liquidi – Passaggio della corrente nel corpo umano – Effetto termoionico e fotoelettrico – Campo magnetico e sua azione su correnti e magneti – Tensione e corrente alternata – Impedenza – Onde elettromagnetiche.

Radiazioni: Richiami sulla struttura dell’atomo e del nucleo – Isotopi instabili e radiazione alfa, beta, gamma – Legge del decadimento radioattivo e vita media – Applicazioni biomediche dei radioisotopi - Raggi x (produzione, proprietà e meccanismi di assorbimento nella materia) - L'immagine radiologica - Cenni su TAC, PET, SPECT e NMR - Cenni di radioprotezione.

STATISTICA:

Definizione di statistica. Le tipologie di studio in biostatistica e
statistica medica. Statistica descrittiva: variabili qualitiative e
quantitative. Misure di tendenza centrale, dispersione, simmetria per le variabili quantitative. La media aritmetica. La mediana. La moda.
La distribuzione normale. Distribuzioni non normali. Asimmetria e Curtosi.
Test di Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk. Cenni sulla distribuzione
binomiale. Cenni sulla distribuzione di Poisson.
Statistica inferenziale parametrica e non parametrica. Distribuzione
normale: il campionamento. Teorema del limite centrale per distribuzioni
normali. Test di ipotesi su una media. Vincoli e gradi di libertà. La
distribuzione t di Student. Confronto tra due medie: dati appaiati.
Confronto tra due medie: dati indipendenti. Test non parametrici. Il rango.
Test di Mann-Whitney. Test di Wilkoxon.
La frequenza per variabili categoriche/qualitative. Campionamento per
variabili categoriche. Tavola di contingenza 2x2. Test di chi-quadro per
frequenze indipendenti.
Le tavole di contingenza per i test di screening. Prevalenza. Sensibilità,
specificità, valore predittivo +, valore predittivo -, LR+, LR-.
Differenza tra correlazione e regressione. Regressione lineare semplice.
Coefficiente di correlazione lineare R. Correlazione di Pearson e Spearman.
Le trasformazioni di variabili.

SICUREZZA:

La Medicina del Lavoro nel sistema normativo di Prevenzione e Sicurezza
negli ambienti di lavoro;
Normative europee e nazionali per la Sicurezza e la Prevenzione nei luoghi
di lavoro;
Responsabilità del datore di lavoro, del dirigente, del preposto, del
lavoratore;
Rischi lavorativi in ambito sanitario;
Presenza di agenti chimici, schede di sicurezza, etichettatura; Valutazione
del rischio, Prevenzione degli infortuni e malattie professionali; Procedure
e dispositivi di protezione individuale ed ambientale;
Presenza di agenti fisici, valutazione del rischio, Prevenzione e
Protezione;
Presenza di agenti biologici, valutazione del rischio, Prevenzione e
Protezione;
Rischio ergonomico e comportamentale, Valutazione e Prevenzione.

Testi consigliati e bibliografia

SCIENZE FISICHE:

Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti, Viglino, Vitturi: Fisica biomedica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).

Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).

Giambattista, McCarthy Richardson, Richardson: Fisica Generale, Ed. McGraw-Hill (Milano).

Appunti di lezione.

NORMATIVA DI SICUREZZA:

Dec. Leg.vo 81/2008 e successive modificazioni ed integrazioni.

L. Alessio, P. Apostoli: Manuale di Medicina del Lavoro e Igiene Industriale, Piccin Editore, 2009.

V. Foà, L. Ambrosi: Medicina del Lavoro, Utet, seconda ediz., 2003.

Iconografie presentate durante il Corso saranno disponibili presso la Segreteria di Medicina del Lavoro.

STATISTICA:

Appunti di lezione.
Testi di Statistica di base.