FISICA E BIOFISICA

FISICA E BIOFISICA

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iten
Codice
58013
ANNO ACCADEMICO
2019/2020
CFU
5 cfu al 1° anno di 8745 MEDICINA E CHIRURGIA (LM-41) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/07
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (MEDICINA E CHIRURGIA)
periodo
1° Semestre
propedeuticita
moduli
Questo insegnamento è un modulo di:
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso di Fisica e Biofisica riprende e utilizza i concetti fondamentali della fisica classica e di quella moderna per spiegare alcuni aspetti del funzionamento del corpo umano e per introdurre i principi su cui si basano alcune tecniche diagnostiche e di cura. Particolare attenzione è posta alla quantificazione dei fenomeni per permettere un utilizzo consapevole delle grandezze fisiche di uso comune in medicina.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Acquisire le nozioni fondamentali e le metodologie di fisica e biofisica utili a comprendere fenomeni di carattere biomedico. Conoscere le applicazioni dell'informatica nel campo biomedico ed acquisire abilità nell'uso delle pricipali applicazioni della ICT.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Comprensione di come la fisiologia delle varie parti dell’organismo risponde ai principi fondamentali della fisica. Capacità di applicare modelli fisici semplificati per prevedere alcune grandezze fisiologiche e la loro alterazione in presenza di disfunzioni anatomiche, di particolari condizioni ambientali o di pratiche nocive. Comprensione dei principi fisici alla base di alcune indagini diagnostiche. Capacità di correlare l’esito di misurazioni cliniche con parametri fisici che regolano il buon funzionamento dei sistemi interni. Comprensione dei principi fisici che sono alla base del funzionamento di alcuni dispositivi medici.

Modalità didattiche

L’insegnamento si articola in 43 ore di attività formative suddivise in 31 ore di lezione in aula sul programma e 12 ore di esercizi in aula sugli argomenti svolti a lezione e approfondimenti correlati.

PROGRAMMA/CONTENUTO

  • Richiami di meccanica. Equazioni cardinali della statica. Baricentro. Leve con esempi relativi al corpo umano. Condizioni di equilibrio statico dei corpi nel campo gravitazionale.
  • Momento angolare. Momento di inerzia. Conservazione del momento angolare. Seconda equazione cardinale della meccanica. Esempi sulla conservazione del momento angolare in biomeccanica. Momento angolare orbitale e di spin dell'elettrone.
  • Cenni alla teoria dell'elasticità. Legge di Hooke, modulo di Young, carichi di rottura. Fratture ossee

 

  • Fluidi: pressione, portata, Legge di Stevino. Fluidi ideali: Teorema di Bernoulli.
  • Applicazioni del teorema di Bernoulli: Teorema di Torricelli, Effetto Magnus
  • Fluidi viscosi, regime laminare, regime turbolento e velocità critica. Formula di Poiseuille.
  • Tensione superficiale: definizione operativa e visione microscopica. Tensione superficiale delle soluzioni, tensioattivi. Angolo di contatto liquido-liquido e solido liquido. Bagnabilità e superidrofobicità. Fenomeni di capillarità. Tensione elastica. Legge di Laplace.
  • Apparato circolatorio: pressioni e portate nei vari distretti. Aneurisma e stenosi. Misure di flusso. Sangue e viscosità del sangue. Regimi di flusso nel sistema circolatorio. Effetti della pressione idrostatica. Lavoro e potenza cardiaca.
  • Pulsatilità, onda sfigmica, moto pulsatile; formula di Laplace e funzionalità cardiaca.
  • Gas perfetti, gas reali, umidità relativa, pressioni parziali
  • Apparato respiratorio. Spirometro, lavoro respiratorio, embolia

 

  • Soluzioni: definizioni di concentrazioni, flusso di soluto e flusso globale. Legge di Fick.
  • Coefficiente di diffusione, diffusione libera nei gas; membrane biologiche e permeabilità. Membrane semipermeabili.
  • Osmosi. Pressione osmotica e legge dei gas; osmolarità; equilibri osmotici nel sangue; diffusione dei gas nei sistemi biologici.

 

  • I principio della Termodinamica; definizione di rendimento, II principio della Termodinamica, macchina di Carnot.
  • Termodinamica e fisiologia; meccanismi del trasporto del calore (conduzione, convezione, irraggiamento, evaporazione).

 

  • Legge di Coulomb, dipolo elettrico, strato dipolare, capacità, carica e scarica del condensatore, pacemaker; campo magnetico; induzione elettromagnetica.
  • Fenomeni elettrici nei sistemi biologici: Potenziale di Nernst, potenziale di membrana, pompa sodio potassio; potenziali d'azione, tracciati ECG, EEG, EMG.

 

  • Fenomeni ondulatori: onde elastiche, onde trasversali e longitudinali, moto armonico; intensità dell'onda, analisi di Fourier, propagazione delle onde, onde sferiche e onde piane, fenomeno dell'interferenza, effetto Doppler.
  • Onde sonore, comprimibilità del mezzo e velocità del suono; impedenza acustica, riflessione e rifrazione; sensazione sonora e curve di sensibilità;
  • Sistema uditivo e fonatorio.
  • Introduzione all'ottica geometrica, rifrazione, diottro e lente sottile.
  • Microscopio. Laser e fibre ottiche.
  • Funzione visiva.

 

  • Cenni di fisica moderna, raggi X e loro impiego in medicina, infrarosso e UV, dosimetria

TESTI/BIBLIOGRAFIA

G. Bellini, R. Cerbino, G. Manuzio, F. Marzari, L. Repetto, L. Zennaro, Fisica per Medicina con applicazioni fisiologiche, diagnostiche e terapeutiche, PICCIN

Trasparenze delle lezioni fornite tramite Aulaweb

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Il ricevimento è su appuntamento.

Ricevimento: Ricevimento su appuntamento

LEZIONI

Modalità didattiche

L’insegnamento si articola in 43 ore di attività formative suddivise in 31 ore di lezione in aula sul programma e 12 ore di esercizi in aula sugli argomenti svolti a lezione e approfondimenti correlati.

ESAMI

Modalità d'esame

Prova scritta (n. 9 domande a risposta multipla e 5 problemi con soluzione numerica da risolvere contestualmente alle 6 domande a risposta multipla di informatica in 3 ore complessive)

Modalità di accertamento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso prove parziali o esame finale che mirano ad accertare l’effettiva acquisizione da parte dello studente dei risultati di apprendimento attesi.

Lo studente supera l’esame se riporta un voto non inferiore a 18/30 nella prova scritta dove, con test a risposta multipla e problemi a soluzione numerica, dovrà dimostrare di aver compreso gli argomenti esposti a lezione e di aver appreso come utilizzare tali concetti nella quantificazione delle grandezze fisiche che trovano impiego in medicina. Il voto di 30/30 con eventuale lode sarà conferito quando le conoscenze/competenze della materia sono eccellenti.

Durante il periodo di svolgimento del corso sono previsti, facoltativamente, test di autovalutazione da svolgere sulla piattaforma Aulaweb. Mediante questi test, lo studente può valutare in autonomia l’avanzamento del propria preparazione.