Scienze fisiche (coord. Prof. Stefano Bettati)

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Il corso intende dare una formazione di base che sia propedeutica per altre importanti discipline del Corso di Laurea, quali Chimica, Biologia, Fisiologia, Biochimica ecc. che sulla fenomenologia fisica si fondano o di essa fanno frequente uso. Il corso si ripromette altresì di dare i rudimenti concettuali necessari per una comprensione pur sommaria di alcune importanti tecnologie che sempre più di frequente accompagnano l'opera del medico quali ad esempio: centrifughe, endoscopi, microscopi, trasduttori per ecografia a ultrasuoni, raggi laser, apparati radiologici e NMR, rivelatori di radiazione, ecc. Come ultima finalità, ma forse la più importante, il corso si prefigge di dare allo studente uno stimolo per il raggiungimento di una maggiore confidenza su concetti di uso comune, ma non sempre sufficientemente chiariti dagli studi pregressi, quali: azioni meccaniche tra corpi a contatto, sforzi ed energie in gioco, aspetti dinamici conseguenti a forze elastiche e urti, attriti e aspetti termici e termodinamici, proprietà statiche e dinamiche di fluidi gassosi e liquidi, luce e sue manifestazioni anche in relazione alla struttura dell'occhio e ai suoi difetti fisici; fondamenti dei fenomeni elettrici, magnetici e nucleari, le leggi che governano potenziali e correnti; radiazioni elettromagnetiche e nucleari, perturbazioni indotte nei mezzi attraversati e aspetti di rivelazione e controllo.

Altri obiettivi prefissi dal Corso Integrato sono:

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.

Comprensione della biostatistica di base applicata ad esempi di medicina occupazionale. Sono previste anche esercitazioni con OPENSTAT per meglio focalizzare gli esempi, consentendo agli studenti l'uso di un programma gratuito per effettuare la statistica di base.

Programma

FISICA:

Grandezze fisiche e loro misura: Misura di una grandezza fisica – Dimensioni – Unità – Errori – Il valore medio – Deviazione standard e sua approssimazione campionaria – 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 – La bilancia – 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 e battimenti – Onde stazionarie – Risonanza – 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 e Termodinamica: 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 – Primo e secondo principio della termodinamica – Macchine termiche e rendimento – Entropia e disordine.
Ottica: Riflessione e rifrazione – Riflessione totale e fibra ottica – Sistema ottico, fuochi e potere diottrico – Diottro sferico – Lenti sottili, specchi 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 – La gabbia di Faraday – Capacità elettrica e condensatore – 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 – Legge di Biot-Savart – Teorema della circuitazione di Ampère – Solenoide – Induzione elettromagnetica – Autoinduzione – Tensione e corrente alternata – Impedenza – Onde elettromagnetiche.
Radiazioni: Struttura dell’atomo e del nucleo – Numeri quantici, orbitali elettronici e transizioni – Isotopi instabili e radiazione alfa, beta, gamma – Legge del decadimento radioattivo e vita media – Rivelazione delle radiazioni – Applicazioni biomediche dei radioisotopi – I raggi X (produzione, proprietà e meccanismi di assorbimento nella materia) – L’immagine radiologica – Cenni su tomografia assiale computerizzata (TAC) e a radiofrequenza (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.