Fisica medica

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Didattica non formale: 16 ore
Lezioni: 60 ore
Docente: Buscaglia Marco
Programma
PROGRAMMA DEL CORSO:
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.

DIAGNOSTICA PER IMMAGINI
- 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
Prerequisiti e modalità di esame
Prova scritta di Fisica Applicata alla Medicina, seguita da prova orale di Fisica Applicata alla Medicina e di Diagnostica per Immagini e Radioterapia.

La prova scritta richiede:
· la risoluzione di problemi indicandone i passaggi fondamentali, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni;
· il superamento di un test con domande a risposta multipla sugli argomenti del programma, alcune delle quali possono richiedere la risoluzione di semplici problemi.

Per lo svolgimento della prova scritta non è ammessa la consultazione di testi o appunti ed è suggerito l'utilizzo di una calcolatrice.
È necessario svolgere con successo almeno metà della prova scritta per accedere all'orale. La prova orale verte su tutti gli argomenti trattati nel corso.
Materiale didattico e bibliografia
BIBLIOGRAFIA:
D. Scannicchio, Fisica Biomedica, ed. Edises

Diagnostica per Immagini e Radioterapia Cittadini, Cittadini, Sardanelli
Ecig, Edizione 2015

Manuale di Diagnostica per Immagini Torricelli, Mignani, Zompatori
Società Editrice Esculapio 2016
Periodo
Primo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
L.I.T.A. Segrate, Via F.lli Cervi 93 - 1° piano