Fisica medica

Programma del modulo:
BASI MATEMATICHE
- Le leggi fisiche e le relazioni fra grandezze fisiche per la risoluzione di problemi numerici: unità di misura, dimensioni e ordini di grandezza.
- Le grandezze scalari, le grandezze vettoriali e introduzione alla trigonometria.

MECCANICA
- Le leggi orarie del moto uniforme e uniformemente accelerato.
- I moti periodici e le grandezze che li caratterizzano.
- Concetto di forza ed il principio d'inerzia.
- Il concetto di massa ed il secondo principio della dinamica.
- Interazione tra corpi, forze e terzo principio della dinamica
- Tipi di forze: forza gravitazionale, forza peso, forza elastica, forze di contatto, forze di attrito, forza di tensione. Cenni sulla forza muscolare.
- Momento di una forza, leve e condizioni di equilibrio.
- Elasticità e deformazioni.
- Il lavoro di una forza: significato di energia cinetica e del teorema dell'energia cinetica.
- Campo di forze: quando è conservativo e definizione dell'energia potenziale.
- Principio di conservazione dell'energia meccanica ed esempi di applicazione.

STATICA E DINAMICA DEI FLUIDI
- Le caratteristiche proprie dei fluidi. La grandezza pressione in un fluido.
- Principi dell'idrostatica: principi di Pascal, Stevino e Archimede.
- Fenomeni superficiali: forze di coesione, tensione superficiale e forse di adesione.
- Il moto di un liquido: moto "stazionario" e considerazioni che ne derivano su portata e velocità del liquido, in presenza anche di variazioni di sezione del condotto.
- Teorema di Bernoulli: ipotesi e significato di teorema di conservazione dell'energia meccanica per i liquidi.
- Andamento della pressione in presenza di riduzione o aumento della sezione del condotto ed esempi di stenosi ed aneurisma.
- Effetto della presenza di attrito interno nei liquidi reali: viscosità, legge di Hagen-Poiseuille e regime vorticoso. Esempio della circolazione sanguigna.

FENOMENI DI TRASPORTO
- Trasporto in regime viscoso: sedimentazione, elettroforesi e centrifugazione
- Diffusione libera e diffusione attraverso una membrana dovuta a gradienti di concentrazione.
- Filtrazione e osmosi.
- Solubilità di gas in liquido

TERMODINAMICA
- La dilatazione termica nei solidi, nei liquidi e nei gas.
- Equazione di stato dei gas perfetti.
- Il concetto di quantità di calore e caloria.
- La capacità termica di un corpo, il calore specifico di una sostanza e i calori latenti di fusione e di evaporazione.
- I meccanismi di trasporto del calore.
- I e II principio della termodinamica: energia interna ed entropia.
- Potenziali termodinamici: entalpia ed energia libera.

FENOMENI ONDULATORI
- Propagazione di un'onda. Interferenza, diffrazione e principio di Huygens.
- Onde non sinusoidali e analisi di Fourier.
- Effetto Doppler.
- Propagazione delle onde sonore. Intensità sonora e sensazione sonora.

FENOMENI ELETTRICI
- La legge di Coulomb
- Il campo elettrico: intensità, direzione e verso in funzione della distanza da una carica puntiforme e rappresentazione mediante le linee di forza.
- Potenziale elettrico.
- Materiali dielettrici e conduttori.
- Fenomeni di induzione e capacità di un condensatore.
- Corrente elettrica, resistenza elettrica, legge di Ohm e circuiti resistivi.
- La legge di Joule per calcolare la potenza dissipata da una resistenza.
- Risposta del circuito RC e schemi elementari di filtraggio in frequenza.

FENOMENI MAGNETICI
- Magneti naturali e forze magnetiche.
- Filo percorso da corrente, spira e solenoide.
- Forza di Lorentz.
- Induzione magnetica, transitori nei circuiti e circuiti in corrente alternata.

OTTICA
- Relazioni fenomenologiche tra campo elettrico e magnetico.
- Propagazione delle onde elettromagnetiche e modalità di interazione con la materia.
- Ottica geometrica.
- Indice di rifrazione, leggi di riflessione, rifrazione e diffrazione della luce.
- Formazione di immagini in sistemi di lenti sottili.
- Difetti ottici dell'occhio lenti correttive.
- Aberrazioni ottiche.

RADIAZIONI IONIZZANTI
- Caratteristiche dei raggi X e loro generazione.
- Le interazioni tra radiazione X e materia, i meccanismi d'attenuazione di un fascio di raggi X nella materia e la formazione dell'immagine su una lastra radiografica.
- Radioattività: isotopi, tipi di radiazione, legge del decadimento radioattivo, misure di radioattività ed effetti sui sistemi biologici.

Programma del modulo:
- Descrizione del momento diagnostico, analizzando la diagnosi di presenza, la diagnosi di natura, la stadiazione e il follow up.
- Immagini diagnostiche digitali: matrice, risoluzione spaziale, risoluzione di contrasto, archivio e distribuzione.
- Elaborazione delle immagini digitali.
- Onde meccaniche e formazione dell'immagine ecografica.
- Fenomeno Doppler.
- Mezzi di contrasto ecografici ed imaging armonico.
- Tomografia computerizzata: evoluzione tecnologica delle apparecchiature, ricostruzione tramite sinogrammi e back projection. Unità Hounsfield e concetto di finestra.
- Risonanza Magnetica: genesi del segnale, tempo di rilassamento T1 e T2, codifica spaziale.