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Oggetto:
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I. FONDAMENTI DI MATEMATICA E FISICA APPLICATI ALLA MEDICINA

Oggetto:

BASICS OF MATHEMATICS AND PHYSICS IN MEDICINE

Oggetto:

Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MED2824
Docenti
Prof. Giuseppe Migliaretti (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Prof. Marco Maggiora (Docente Titolare dell'insegnamento)
Dott. Marco Cerrato (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studio
[f007-c314] laurea i^ liv. in tecniche di radiologia medica, per immagini e radioterapia (ab.pr. san. di radiologia medica) - a cuneo
Anno
1° anno
Periodo
Da definire
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
MAT/05 - analisi matematica
MED/01 - statistica medica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti
Basi di matematica, calcolo delle probabilità e nozioni di base di fisica dalle scuole superiori. Non sono previsti corsi propedeutici.

Foundations of mathematics, probability and basic notions of physics from secondary schools.
There are not preparatory courses.

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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Lo scopo dell’insegnamento è di rivedere le nozioni di base di matematica, fisica e statistica acquisiti nei precedenti anni di studio e di fornire ulteriori strumenti e conoscenze necessari per affrontare i successivi corsi a carattere tecnico-scientifico di questo corso di laurea.
In particolare, l’insegnamento si propone di rivedere le principali leggi di meccanica, fluidostatica, fluidodinamica, termologia ed elettromagnetismo con particolare attenzione alla loro applicazione per la comprensione dei meccanismi fisici alla base del funzionamento dei corpo umano e di alcuna strumentazione biomedica. Si forniscono le basi per poter affrontare in modo fisico/matematico alcuni semplici problemi di ambito biomedico. Sono fornite le conoscenze di base di biostatistica descrittiva ed inferenziale per favorire un approccio quantitativo e acquisire le capacità di base necessarie all'interpretazione dei risultati statistici nella letteratura scientifica di tipo quantitativo

The aim of this class is to recall the basic knowledge of mathematics, physics and statistics and to provide additional methods and information which are necessary for understanding the following technical classes of this degree course. In particular, the class aims to recall the main laws of mechanics, hydrostatics, hydrodynamics, thermology and electromagnetism with particular emphasis on their applications for the understanding of the physical mechanisms underlying the body functions and of some biomedical instrumentation. Basic knowledge is provided to solve simple biomedical problems with physical/mathematical methods. The course provides basic knowledge in descriptive and inferential biostatistics to favor a quantitative approach and to acquire the basic skills necessary to interpret statistical results in the scientific quantitative literature.

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Risultati dell'apprendimento attesi

 

Al termine dei corsi lo studente dovrà:
- conoscere le basi di matematica, fisica e statistica necessarie alla comprensione dei successivi corsi
- saper risolvere quantitativamente semplici problemi fisici e matematici
- Utilizzare le conoscenze di base di biostatistica per interpretare i risultati della letteratura scientifica quantitativa
- conoscere le basi di fisica che regolano i meccanismi di funzionamento biologici, con particolare attenzione a quelli del corpo umano
- conoscere le basi di fisica che regolano i meccanismi di funzionamento di alcuni apparati biomedicali

 At the end of the class the student must prove:
- to have the basic knowledge of mathematics, physics and statistics which are necessary for understanding the following technical classes of this degree course.
- To be able to solve simple mathematical and physical problems
- To use basic knowledge in biostatistics to  interpret results from  quantitative scientific literature
- To understand the mechanisms and the physical laws underlying the body functions and of some biomedical instrumentation

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Programma

 MATEMATICA:

Matematica di base:
-  numeri, operazioni, frazioni, proporzioni, percentuali, geometria elementare, algebra
-  geometria analitica del piano, calcolo letterale, equazioni, logaritmi

Matematica propedeutica:

-  funzioni
-  calcolo: derivazione e cenno sul processo di integrazione
-  problemi di massimo e minimo
-  studi di funzione

FISICA MEDICA:

Richiami di fisica di base e applicazioni biomediche:
-  Grandezze fisiche, unita’ ed errori di misura.
-  Richiami di cinematica e dinamica. Momento angolare. Equilibrio dei corpi. Lavoro ed energia. Conservazione dell’energia in meccanica e in elettrostatica. Potenziale elettrico. L’elettronvolt. Moto di cariche in campi elettrici e magnetici.
-  Liquidi in quiete e in movimento. Pressione e sua misura. Legge di Stevino. Equazione di Bernoulli. Moto di liquidi viscosi e resistenza idrodinamica. Applicazioni al sistema circolatorio.
-  Temperatura e calore. Elementi di calorimetria. Trasformazioni di stato. Meccanismi di propagazione del calore. Metabolismo e termoregolazione corporea.
-  Gas ideali. Miscele di gas e pressione parziale. Meccanismi di trasporto passivi in soluzione: diffusione libera e osmosi. Solubilità di gas nei liquidi.
-  Onde: proprietà generali. Onde acustiche e suono. Onde elettromagnetiche e loro spettro. Fotoni e costante di Planck. Assorbimento ed emissione di fotoni.  Momento di dipolo nucleare in campi magnetici statici e in condizioni di risonanza.

STATISTICA:

- La statistica nella ricerca clinica
- Statistica descrittiva
- Concetto di probabilità e curve di distribuzione.
- Distribuzione Z e calcolo della probabilità di un evento.
- Numerosità campionaria e potenza dello studio
- Inferenza e significatività statistica.
- Principali test inferenziali parametrici e non parametrici.
- Intervalli di confidenza di una media.
- Utilizzo degli intervalli di confidenza nelle analisi inferenziali.
- Il concetto di metanalisi.

 MATHEMATICS:
Basic mathematics:
      - numbers, operations, fractions, proportions, percentage, elementary geometry, algebra
      - plane analytical geometry, literal calculus, equations, logarithms

Propaedeutic mathematics:
      -functions
      - derivation and an outline of integration
      - problems of maximum and minimum
      - study of functions

MEDICAL PHYSICS:
Review of basic physics and biomedical applications:
-       Physical quantities, measurement units and errors.
-       Recalls of kinematics and dynamics. Angular momentum. Equilibrium of rigid bodies. Work and energy. Energy conservation in mechanics and electrostatics. Electric potential. The electronvolt. Motion of charged particles in magnetic and electric fields.
-       Pressure and its measurement. Stevino’s law. Bernoulli equation. Motion of viscous liquids and hydrodynamic resistance. Applications to the circulatory system.
-       Temperature and heat. Elements of calorimetry. State transformations. Heat propagation. Metabolism and regulation of body temperature.
-       Ideal gases. Gas mixtures and partial pressure. Passive transport mechanisms in solutions: free diffusion and osmosis. Gas solubility in liquid.
-       General properties of waves. Acoustic waves and sounds. Electromagnetic waves and their spectra. Absorbtion and emission. Photons and Planck constant. Nuclear dipole moment vector in magnetic static fields and in resonance conditions.

STATISTICS:

- Statistics in clinical research
- Descriptive statistics
- Concept of probability and distribution curves.
- Z distribution and computation of event probability
- Sample size and power of the statistical study
- Statistical inference and significativity.
- Parametric and non-parametric inferential tests
- Confidence limits of a mean.
- Use of confidence limits in inferential analysis
- Concept of meta-analysis.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali in aula. Sono previste 24 ore di didattica per ogni modulo componente l’insegnamento.

Per le lezioni di Matematica sono previste delle ore di esercitazioni con esercizi sul programma svolto

Traditional lessons in classroom, with 24 teaching hours per each module.

For Mathematics lessons are planned exercises with pratical tests in computer lab

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'Insegnamento e’ composto da tre materie, Matematica, Fisica e Statistica. Ogni materia proporra’ una prova scritta relativa al programma svolto COSTITUITA DA DOMANDE APERTE E DOMANDE CHIUSE proposta il giorno stesso dell'esame. Potrà seguire una prova orale solo nel caso si pongano dubbi di valutazione sulla base della prova scritta. 

I crediti attribuiti sono uguali per tutte le tre materie e per questa ragione la valutazione finale sarà definita come media delle valutazioni raggiunte in ciascuna materia.

The course program consists of three subjects: maths, physics and statistics. Each subject involves a written test on the program carried out during the course. The written test is made up of open/ended questions. It could be followed by an oral exam only if there are doubts concerning the written examination assessment.

The course credits obtained are the same for each subject and for this reason the final assessment will be defined as the average result of all grades achieved in each subject.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

E. Ragozzino: Elementi di fisica per studenti di scienze biomediche - EdiSES (Napoli)

Swinscow T.D.V., Campbell M.J.: Le basi della Statistica per scienze bio-mediche - Minerva Medica - 2004

Altman D.G., Machin D., Bryant T.N. Gardner M.J.: Statistica Medica-Intervalli di Confidenza nella ricerca biomedica - Minerva Medica - 2003

Glantz S.A.: Statistica per discipline biomediche – McGraw Hill - 2003

T. Colton: Statistica in Medicina – Piccin – 1991

Un blocco di testi di un qualsiasi Corso di Matematica della scuola media superiore

Materiale distribuito dal docente durante il corso



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Moduli didattici

Registrazione
  • Aperta
    Apertura registrazione
    01/03/2020 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/12/2022 alle ore 23:55
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 21/06/2022 09:04