Fisica, Statistica, Informatica

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Fornire gli strumenti di base, matematici, statistici e fisici, per affrontare argomenti di crescente complessità ; introdurre lo studente allo studio e all’applicazione del metodo sperimentale, fondamentale strumento di indagine in ogni disciplina scientifica ; illustrare gli aspetti più significativi dei fenomeni naturali, con particolare riferimento alla misura delle grandezze che li caratterizzano; descrivere, in un contesto di continuità logica, le più comuni proprietà fisiche che costituiscono supporto e interpretazione per grandezze di interesse biomedico.

Note

Modalità didattiche: lezioni frontali con esercitazioni Modalità di accertamento: prove scritte e verifiche orali

Programma

Fisica  (Prof. G. Pedrazzi)

Grandezze fisiche e loro misura. Misura di una grandezza fisica.  Dimensioni . Unità. 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 . Momento di una forza . Cenni al moto dei corpi rigidi . Le leve e il corpo umano. Fenomeni elastici, legge di Hooke e moduli di elasticita'. Elasticita' dei vasi sanguigni e delle ossa.

Fluidostatica e Fluidodinamica: La pressione . Leggi di Stevino, Pascal e Archimede . Legge di Stevino per i fluidi comprimibili . Pressione atmosferica e barometro di Torricelli. Tensione superficiale e formula di Laplace . Portata di un condotto . Liquido ideale, teorema di Bernoulli e sue implicazioni per la circolazione sanguigna . 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 .

Elettricità, magnetismo e correnti elettriche:
Cariche elettriche e legge di Coulomb . Campo elettrico . Lavoro del campo elettrico e potenziale elettrostatico . Cenni su fibra muscolare ed elettrocardiogramma . Teorema di Gauss e sue applicazioni . La gabbia di Faraday . Capacita'; elettrica e condensatore . Intensita' di corrente . 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 .
Campo magnetico e sua azione su correnti e magneti . Legge di Biot-Savart .

Radiazioni: Struttura dell'atomo e del nucleo . 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, proprieta'; e meccanismi di assorbimento nella materia) . Cenni di TC, NMR, PET . Cenni di radioprotezione.

Statistica Medica (Prof. G. Pedrazzi)

Introduzione : statistica medica e discipline affini. La logica e la pianificazione statistica. Cenni di calcolo combinatorio: permutazioni, disposizioni, combinazioni. Applicazioni. Cenni di calcolo delle probabilita' : probabilita' semplice e composta, teorema di Bayes. Odds. Odds ratios. Likelihood ratios. applicazioni.
Distribuzioni di probabilita' : distribuzione binomiale, distribuzione di Poisson, distribuzione Normale e Normale standard. Tabelle e loro uso.
Come riassumere i dati. Scale di misura. Misure di posizione, ordine e variazione. Indici di tendenza centrale, media, mediana, moda. Indici di variabilita', varianza, deviazione standard, CV. Percentili e loro uso.
Principi generali della inferenza statistica. La distribuzione campionaria. Ipotesi e test di ipotesi. Errore di I e II tipo. Potenza di un test e curva operativa. Test parametrici : test t di Student, Analisi della varianza ad 1 e 2 criteri di classificazione. Test non parametrici : test di Wilcoxon, test di Mann-Whitney, test di Kruskal-Wallis, test di Friedman, test della mediana, test chi-quadrato, test esatto di Fisher.
Cenni di regressione lineare e correlazione.

Informatica (Prof. R. Goldoni)                                                                       

Introduzione all’Informatica e all’uso dei computer. Concetti generali sui principi di funzionamento. Analisi funzionale della struttura di un elaboratore.
Hardware: CPU, Memorie, Dispositivi I/O. Sistema binario e operatori Booleani
L’informazione (testo, numeri, immagini, suoni, …) e la sua rappresentazione digitale.
Software, Software di base e sistemi operativi. Software applicativo.
Cenni su programmi e algoritmi. Reti di calcolatori-Reti locali e reti geografiche
Internet e sue applicazioni. Classificazione funzionale dei programmi applicativi.
Presentazione di programmi applicativi per l’elaborazione di testi, presentazioni, fogli elettronici, programmi. Utilizzo della rete Internet (navigazione, posta elettronica).
Concetti generali sul rapporto Informatica e Medicina.
Introduzione alla sicurezza informatica, riferimenti di legge e concetti generali, e cenni alla firma digitale.

Testi consigliati e bibliografia

1) Appunti delle lezioni

2) A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. Richardson "Fisica Generale. Principi e Applicazioni" Ed. McGraw-Hill

3) D. Scannicchio "Fisica Biomedica" Ed. Edises

4) D. Halliday-R. Resnick-J. Walker: "Fondamenti di Fisica", Casa Ed. Ambrosiana (Milano).

5) Stanton A. Glantz “Statistica per discipline Bio-mediche” ed. McGraw-Hill

6) Sidney Siegel, N. John Castellan Jr. “Statistica non parametrica” ed. McGraw-Hill

7) D. Sciuto, G. Buonanno, W. Fornaciari, L. Mari "Introduzione ai sistemi informatici"
Mc Graw Hill, 2004

8) Risorse e link da Internet