Scienze fisiche, statistiche e radioprotezione

A.A. 2018/2019
Insegnamento per
9
Crediti massimi
90
Ore totali
SSD
FIS/07 MED/01 MED/36
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di:
1. Sviluppare dei modelli di fenomeni fisici mediante un primo approccio al metodo scientifico
2. Conoscere i principi fondamentali della fisica e le loro implicazioni in campo biomedico, con particolare riferimento ad alcuni argomenti di rilevanza per la propedeuticità rispetto ai corsi successivi: forze ed equilibrio, lavoro ed energia, principi di conservazione, meccanica dei fluidi, tensione superficiale, principi della termodinamica, concetti di base di elettricità e magnetismo e radiazioni.
3. Risolvere semplici problemi di fisica sugli argomenti più direttamente connessi al campo biomedico e saper dare valutazioni quantitative e stime dei fenomeni analizzati.
4. Conoscere le tecniche statistiche fondamentali per la valutazione della precisione e dell'accuratezza dei metodi di misura in uso nei laboratori biomedici.
5. Acquisire le conoscenze necessarie a informare i soggetti sottoposti a indagini di diagnostica per immagini o a radio-trattamento sui rischi connessi all'uso delle radiazioni e sulle pratiche rivolte a prevenire l'esposizione non necessaria alle radiazioni.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Moduli o unità didattiche
Diagnostica per immagini e radioterapia
MED/36 - DIAGNOSTICA PER IMMAGINI E RADIOTERAPIA - CFU: 1
Lezioni: 10 ore
Docente: Maioli Claudio

Fisica applicata
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 4
Lezioni: 40 ore

Statistica medica
MED/01 - STATISTICA MEDICA - CFU: 4
Lezioni: 40 ore

Prerequisiti e modalità di esame
Modalità di svolgimento dell'esame di profitto:
L'esame si articola in una prova scritta obbligatoria ed una eventuale prova orale. È facoltà degli studenti che abbiano svolto con successo almeno metà della prova scritta di sostenere una prova orale. Inoltre, è facoltà del docente richiedere lo svolgimento della prova orale in caso di particolare incertezza nella valutazione della prova scritta. In ogni caso, sostenere l'orale non comporterà necessariamente un miglioramento del voto. La prova scritta richiede la risoluzione di problemi di contenuto e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni, nonché 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. L'eventuale prova orale consiste in un colloquio sugli argomenti a programma, eventualmente partendo da una discussione della prova scritta.
SUPERAMENTO DELL'ESAME
Per superare l'esame lo studente deve aver conseguito la sufficienza in tutti e tre i moduli del Corso. Il voto finale è la media, ponderata per i CFU e arrotondata per eccesso, dei punteggi conseguiti nei 3 moduli. Per ottenere il 30 e lode lo studente deve aver conseguito almeno una lode in uno dei 3 moduli.
Fisica applicata
Programma
Programma del modulo:
STRUMENTI PRELIMINARI
∙ Grandezze fondamentali e derivate, Sistema Internazionale
∙ Multipli e sottomultipli, notazione scientifica e cifre significative
∙ Stime di ordini di grandezza, analisi dimensionale
∙ Grandezze scalari e vettoriali
∙ Operazioni vettoriali
MECCANICA
∙ Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato, circolare
∙ Principi della dinamica
∙ Forze: gravitazionale, peso, reazione vincolare, attrito, elastica
∙ Moto su un piano inclinato e moto in due dimensioni
∙ Lavoro di una forza
∙ Teorema dell'energia cinetica
∙ Conservazione dell'energia meccanica
∙ Forze dissipative
∙ Tipi di deformazione
∙ Curva sforzo-deformazione e modulo di Young
∙ Stati della materia
FLUIDI
∙ Pressione
∙ Legge di Stevino
∙ Forza di Archimede
∙ Portata
∙ Teorema di Bernoulli
∙ Viscosità
∙ Equazione di Poiseuille
∙ Velocità limite e legge di Stokes
∙ Tensione superficiale
∙ Angolo di contatto
∙ Capillarità
∙ Legge di Laplace
TERMODINAMICA
∙ Gas ideale
∙ Temperatura assoluta
∙ Equazione di stato dei gas perfetti
∙ Pressione osmotica
∙ Gas reale
∙ Principi della termodinamica
∙ Calore latente e specifico
∙ Conduzione, convezione e irraggiamento
ELETTROMAGNETISMO E OTTICA
∙ Carica elettrica
∙ Forza di Coulomb e campo elettrico
∙ Potenziale elettrico
∙ Materiali conduttori e isolanti
∙ Corrente elettrica
∙ Resistenza elettrica
∙ Effetto Joule
∙ Campo magnetico
∙ Propagazione di onde elettromagnetiche
∙ Lunghezza d'onda e frequenza
∙ Onde sonore
∙ Ottica geometrica: riflessione e rifrazione
∙ Indice di rifrazione
∙ Lenti e formazione dell'immagine
∙ Ottica ondulatoria: polarizzazione e dispersione
∙ Limite di risoluzione di un sistema ottico.
Metodi didattici
Modalità di erogazione del corso di insegnamento:
Lezioni frontali supportate da mezzi visivi.
Materiale didattico e bibliografia
Bibliografia:
Scannicchio-Giroletti "Elementi di fisica biomedica", EdiSES
Borsa-Lascialfari "Principi di fisica", EdiSES
Giancoli "Fisica. Principi e applicazioni", Casa Editrice Ambrosiana
Statistica medica
Programma
Programma del modulo:
LA MISURAZIONE
∙ La procedura di misurazione (valor vero e valore misurato)
∙ La rappresentazione di più misure di un unico valor vero
∙ Indici che sintetizzano un insieme di misure (media, mediana, moda)
L'ERRORE DI MISURA
∙ Errore sistematico e accuratezza
∙ Errore casuale e precisione
∙ Errore totale e attendibilità
∙ Indici di accuratezza (scostamento medio dal valor vero)
∙ Indici di precisione (varianza, deviazione standard, coefficiente di variazione)
∙ Propagazione dell'errore: trasformazioni lineari di variabili casuali
∙ Media e varianza di trasformazioni lineari di variabili casuali
∙ Distribuzione degli errori di misura
∙ distribuzione di variabili biologiche
∙ La distribuzione di Gauss, la distribuzione di Gauss standardizzata
STIMA DEGLI INDICI DI ACCURATEZZA E PRECISIONE
∙ Distribuzione della media campionaria (distribuzione di Gauss)
∙ Distribuzione della varianza campionaria (distribuzione Chi-quadrato)
∙ Intervallo di probabilità della media
∙ Intervallo di probabilità della varianza
∙ Intervallo di confidenza della media
∙ Intervallo di confidenza della varianza
RELAZIONE TRA MISURE E QUANTITÀ MISURATE
∙ Variazione dell'attendibilità di un metodo di misura al variare delle quantità misurate
∙ Il modello della retta
∙ Componente costante di accuratezza
∙ Componente proporzionale di accuratezza
∙ Stima delle componenti di inaccuratezza con il metodo dei minimi quadrati
∙ Scostamento dal modello della retta: altre componenti di inaccuratezza
∙ Calibrazione.
Metodi didattici
Modalità di erogazione del corso di insegnamento:
Lezioni frontali supportate da mezzi visivi.
Materiale didattico e bibliografia
Bibliografia:
Materiale didattico viene messo a disposizione sulla piattaforma Ariel.
Diagnostica per immagini e radioterapia
Programma
Programma del modulo:
BASI FISICHE DELLA DIAGNOSTICA PER IMMAGINI E RADIOTERAPIA
∙ Struttura dell'atomo
∙ Classificazione dei nuclidi
∙ Definizione di radiazione
∙ La radiazione elettromagnetica
∙ Lunghezza e frequenza d'onda
∙ I fotoni
∙ Lo spettro elettromagnetico
∙ Raggi X e γ
∙ Impiego, produzione e rilevazione dello spettro elettromagnetico
∙ La radiazione corpuscolare
∙ La radiazione ionizzante
∙ I raggi X caratteristici
∙ I raggi X di Bremsstrahlung
∙ La produzione dei raggi X in diagnostica
∙ Spettro fascio di un tubo a raggi X
∙ Raggi X: produzione in radioterapia
∙ Stabilità nucleare e radioattività
∙ Decadimento radioattivo
∙ La legge del decadimento radioattivo
∙ La vita media e il tempo di dimezzamento
∙ Attività
∙ Decadimento alfa, beta-, beta+,gamma
∙ Decadimento per cattura elettronica
∙ I vari tipi di radiazioni nell'interazione con la materia
∙ Interazione delle particelle cariche alfa e beta
∙ Collisione
∙ Frenamento
∙ Interazione delle particelle alfa
∙ Curva di bragg
∙ Interazione delle particelle beta
∙ Interazione positroni-materia: annichilazione
∙ Interazione delle particelle beta
∙ Effetto fotoelettrico,compton,creazione di coppia
∙ Attenuazione di un fascio di radiazioni x e gamma
∙ Legge dell'attenuazione
∙ Sistema di rilevazione
∙ Dose equivalente ad un organo
∙ Dose efficace al corpo intero
∙ Radiazione non ionizzante: esempi di applicazione
∙ RMN,laser,ultrasuoni
RADIOPROTEZIONE IN AMBIENTE SANITARIO
∙ D.lgs.187/2000
∙ Principio ALARA
∙ Principio di giustificazione
∙ Processo di ottimizzazione
∙ Livelli diagnostici di riferimento
∙ Attrezzature
∙ Criteri di accettabilità delle apparecchiature
∙ Protezione durante la gravidanza e l'allattamento
∙ Principali responsabilità esclusive dell'esercente
∙ Responsabilità del RIR
∙ Responsabilità del medico specialista
∙ Responsabilità dell'esperto in fisica medica
∙ Scopo della radioprotezione
∙ Limiti di dose per le persone del pubblico
∙ Criteri di classificazione dei lavoratori
∙ Lavoratori esposti di categoria A e B
∙ Limiti di dose per i lavoratori esposti
∙ Sorveglianza fisica e medica
∙ Classificazione delle aree
∙ Esposizione interna ed esterna
∙ Fonti di rischio in attività radiologiche
∙ I dispositivi di protezione individuale
∙ Sicurezza nell'attività radiologica
∙ Le procedure radiografiche tradizionali norme di radioprotezione
∙ Radiologia dentale norme di radioprotezione
∙ Mammografia norme di radioprotezione
∙ TAC norme di radioprotezione
∙ Radioscopia e la radiologia interventistica norme di radioprotezione
∙ Fonti di rischio in radioterapia norme di radioprotezione
∙ Fonti di rischio in brachiterapia norme di radioprotezione
∙ Fonti di rischio con sostanze radioattive non sigillate
∙ Procedure diagnostiche in vitro
∙ Principi generali di progettazione
∙ Rifiuti radioattivi
RADIOBIOLOGIA
∙ Studio dell'azione e degli effetti delle radiazioni ionizzanti sulle strutture biologiche
∙ Tecniche sperimentali della radiobiologia
∙ Sequenze degli eventi di interesse radiobiologico
∙ Danno cellulare da radiazioni
TECNICHE DI DIAGNOSTICA PER IMMAGINI
BASI FISICHE E BIOLOGIOCHE DELLA MEDICINA NUCLEARE
Metodi didattici
Modalità di erogazione del corso di insegnamento:
Lezioni frontali supportate da mezzi visivi.
Materiale didattico e bibliografia
Bibliografia:
Materiale didattico viene messo a disposizione sulla piattaforma Ariel.
Periodo
annuale
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
Da concordare
Campus Cascina Rosa, Via Vanzetti, 5 Città Studi
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
Ricevimento:
su appuntamento
su appuntamento
Ricevimento:
previo appuntamento