FISICA APPLICATA
Modulo: FISICA APPLICATA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Elementi di base
Vettori e richiami di calcolo vettoriale. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Statistica di base. Caratteristiche di una misura. Rappresentazione dei dati scientifici: grafici e tabelle. Interpolazione e regressione.
Grandezze fisiche e unità di misura.
Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Analisi dimensionale.
Cinematica del punto materiale.
Grandezze di interesse. Moto rettilineo e circolare uniforme. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera. Moto del proiettile.
Dinamica.
Forze e principi della dinamica di Newton. Forze apparenti. Momento di una forza. Forza elastica. Legge di Gravitazione Universale. Forza gravitazionale e peso. Energia cinetica ed energia potenziale, lavoro, potenza. Applicazioni al metabolismo. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Corpi rigidi: la leva e gli urti. Urti elastici e anelastici.
Meccanica dei fluidi e relative grandezze fisiche.
Legge di Stevino, principio di Archimede, equazione di continuità, teorema di Bernoulli. Regime laminare e turbolento, viscosità. Il circuito idrodinamico del sangue e applicazioni del teorema di Bernoulli.
Termodinamica.
Stato termodinamico, temperatura e calore. Lavoro in termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Calori latenti. Primo e secondo principio della termodinamica. Gas.
Campi elettrici e magnetici e relative sorgenti.
Conduttori e isolanti. Differenza di potenziale. Corrente elettrica e legge di Ohm. Potenza ed energia. Effetto termico della corrente. Fenomeni bioelettrici.
Principi costruttivi e di funzionamento di alcuni strumenti.
Introduzione alla fisica moderna.
Relatività e meccanica quantistica.
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche:
Richiami dalle equazioni di Maxwell e significato fisico dei campi elettrici e magnetici.
Passaggio dal modello dei campi al modello circuitale concentrato (condizioni di
quasi-stazionarietà). Grandezze fondamentali: tensione, corrente, potenza, energia.
Componenti elementari: resistenze, capacità, induttanze. Leggi di Kirchhoff, principio
di sovrapposizione, impedenza complessa. Unità di misura (SI) e strumenti
base di laboratorio.
Esercitazione: verifica sperimentale della legge di Ohm e delle leggi di Kirchhoff con
strumenti portatili.
Errori e incertezze di misura:
Classificazione degli errori: sistematici, casuali, grossolani. Concetti di accuratezza,
precisione, sensibilità, risoluzione. Propagazione degli errori in misure indirette e
derivate (somme, prodotti, rapporti, potenze). Esempi pratici: calcolo della resistenza
da R = V/I, potenza P = V × I. Statistica di base: media, deviazione
standard, incertezza combinata.
Esercitazione: misura di tensione e corrente in un circuito resistivo e valutazione
dell’incertezza su R e P.
Strumenti analogici di misura:
Principio di funzionamento degli strumenti a bobina mobile. Voltmetri e amperometri:
modelli equivalenti, resistenza interna, errori di inserzione. Misure in DC e
AC, portata, fondo scala, calibrazione. Introduzione ai ponti di misura (Wheatstone,
Maxwell).
Esercitazione: uso pratico di voltmetro e amperometro. Determinazione sperimentale
della resistenza interna degli strumenti. Bilanciamento di un ponte di
Wheatstone.
Misura digitale e acquisizione dati:
Architettura di una catena di acquisizione digitale: sensore, condizionamento, conversione
A/D, elaborazione. Campionamento dei segnali: frequenza di campionamento,
aliasing, teorema di Nyquist-Shannon. Quantizzazione: numero di bit, errore
di quantizzazione, SNR. Effetti di sottocampionamento e artefatti su segnali monodimensionali
e immagini/video.
Esercitazione: simulazione del campionamento di un segnale sinusoidale in MATLAB
o Python. Osservazione dell’aliasing e della quantizzazione su forme d’onda acquisite con oscilloscopio digitale.
Modulo: STATISTICA MEDICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Statistica descrittiva: misure di tendenza centrale e di dispersione.
Distribuzioni di probabilità: la distribuzione normale e la distribuzione normale standardizzata.
Statistica inferenziale: stima puntuale, intervalli di confidenza.
Misure di frequenza, di associazione e di impatto e tipi di studio in epidemiologia
Misure di accuratezza di uno strumento diagnostico: sensibilità, specificità.
La verifica delle ipotesi sulle medie e sulle proporzioni. I test statistici.
Stima della dimensione campionaria.
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
CHIMICA GENERALE
Struttura dell’atomo. nucleo, elettroni, Numero atomico e numero di massa. Orbitali e orbitali
ibridi. Localizzazione degli elettroni.
Il sistema periodico. Proprietà periodiche e struttura atomica degli elementi. Regola dell’ottetto.
Potenziale di ionizzazione e affinità per l’elettrone. Anioni e cationi.
Gli isotopi. Il peso atomico. Isotopi stabili e radioattivi.
I legami chimici. Legame ionico. Legame covalente. Energie, lunghezze e angoli di legame.
Elettronegatività. Legami elettrostatici deboli intermolecolari. Numero di ossidazione. Valenza. Definizione di mole. Numero di Avogadro.
Gli stati della materia e i passaggi di stato. Lo stato gassoso. Leggi dei gas. Temperatura critica.
Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Ebollizione. Calore specifico. Calore
latente di evaporazione. Lo stato solido. Stato gassoso, proprietà dei gas, equazione dei gas
Le soluzioni. L’acqua come solvente. Solventi polari e apolari.
Soluzioni acquose di gas. Effetto di temperatura e pressione sulla solubilità dei gas: embolia
gassosa.
Concentrazione di una soluzione e sue modalità di definizione.
Proprietà colligative delle soluzioni. Pressione osmotica. Soluzioni isotoniche, ipertoniche e
ipotoniche. Soluzioni fisiologiche.
Acidi e basi. Prodotto ionico dell’acqua, pH. Definizione di acido e base secondo Arrhenius,
Bronsted. Coppie coniugate acido-base. Costante di dissociazione, pka. Forza degli acidi. Acidi
proliprotici. Acidità attuale e totale di una soluzione. Sistemi tampone.
Reazioni di ossidoriduzione, potenziali standard di riduzione.
CHIMICA ORGANICA
Unicità delle proprietà del carbonio. Formule brute, di struttura, razionali, semplificate.
Ibridazione dell’atomo di carbonio.
Idrocarburi alifatici. Alcani e cicloalcani, alcheni e alchini. Proprietà fisiche e reattività.
Idrocarburi aromatici. Delocalizzazione degli elettroni. Benzene e idrocarburi policiclici. Derivati
alogenati degli idrocarburi.
Gruppi funzionali.
Alcoli, Fenoli, Tioli e disolfuri.
Eteri. Tioeteri. Aldeidi e Chetoni. Proprietà del gruppo carbonilico. Acidi carbossilici. Acidità degli
acidi carbossilici. Acidi grassi. Derivati degli acidi carbossilici. Anidridi. Esteri. Amine. Amidi.
Aminoacidi. Isomeria. Isomeria di conformazione, di catena, di posizione, geometrica, di gruppo
funzionale. Tautomeria. Stereoisomeria.
PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Glucidi. Aldosi e chetosi. Monosi e poliosi.
Lipidi. Trigliceridi. Fosfolipidi. Membrane biologiche
Protidi. Aminoacidi proteici. Legame peptidico. Cenni sulla struttura delle proteine.
Acidi Nucleici. Basi azotate puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi, nucleotidi, polinucleotidi.
Modulo: FISICA APPLICATA
- Elementi di base. Grandezze fisiche e unità di misura
- Testi di riferimento: Dispense 1
- Cinematica
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica I
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica II
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Corpi rigidi, Urti
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Fluidi
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Termodinamica
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Elettromagnetismo I
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Elettromagnetismo II
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Fisica moderna, strumentazione
- Testi di riferimento: Dispense 8-9
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
- Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Errori e incertezze di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Strumenti analogici di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Misura digitale e acquisizione datiNyquist-Shannon, Quantizzazione e campionamento Aliasing
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
Modulo: STATISTICA MEDICA
- Programma del Corso di Statistica Medica
Il corso ha l’obiettivo di
fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per comprendere, analizzare e
interpretare i dati biomedici e sanitari. Vengono affrontati i principi della
statistica descrittiva e inferenziale, i concetti di base dell’epidemiologia,
la valutazione dei test diagnostici, la verifica delle ipotesi statistiche e il
calcolo della dimensione campionaria, tutti essenziali per la pratica clinica e
la ricerca.
Il corso è suddiviso in sette
argomenti principali:
1. Statistica descrittiva – “Riassumere i dati”
Questa sezione introduce le tecniche per descrivere e
sintetizzare i dati raccolti. In medicina, è spesso necessario riassumere
grandi quantità di informazioni in modo chiaro e significativo.
Misure
di tendenza centrale: media, mediana e moda descrivono il “valore
tipico” di un insieme di dati.
Misure
di dispersione: deviazione standard, varianza, range e percentili
indicano quanto i dati sono variabili o distribuiti attorno al valore
centrale.
Rappresentazioni
grafiche: istogrammi, diagrammi a barre e torte permettono una
visualizzazione immediata della distribuzione dei dati.
2. Distribuzioni di probabilità – “Capire la
distribuzione dei dati”
Comprendere la distribuzione di una variabile è fondamentale
per scegliere le analisi statistiche appropriate.
Distribuzione
normale: anche detta "a campana", è la più comune nelle
variabili biologiche. Molti test statistici si basano su questa
distribuzione.
Distribuzione
normale standardizzata: consente di confrontare valori diversi
attraverso lo z-score, ovvero quante deviazioni standard un valore
è distante dalla media.
Le
distribuzioni di probabilità aiutano a stimare la probabilità che
un evento si verifichi in una popolazione.
3. Statistica inferenziale – “Estendere dai campioni alla
popolazione”
La statistica inferenziale permette di trarre conclusioni su
una popolazione più ampia a partire da un campione rappresentativo.
Stima
puntuale: fornisce un singolo valore come stima del parametro della
popolazione (es. la media).
Intervalli
di confidenza: indicano l’intervallo in cui ci si aspetta che si trovi
il vero valore del parametro con un certo livello di confidenza (es. 95%).
Questo
tipo di statistica è essenziale in ricerca clinica per generalizzare i
risultati e valutare la precisione delle stime.
4. Epidemiologia – “Studiare la frequenza e le cause
delle malattie”
L’epidemiologia è lo studio della distribuzione delle
malattie nelle popolazioni e dei fattori che le determinano.
Misure
di frequenza: prevalenza (casi esistenti), incidenza (nuovi casi),
tassi di mortalità.
Misure
di associazione: rischio relativo (RR), odds ratio (OR) per valutare
il legame tra esposizione e malattia.
Tipi
di studi:
Osservazionali
(coorte, caso-controllo, trasversali)
Sperimentali
(trial clinici randomizzati)
Misure
di impatto: rischio attribuibile.
L’epidemiologia fornisce le basi per la prevenzione, la
sorveglianza e il controllo delle malattie.
5. Test diagnostici – “Valutare strumenti clinici”
Per giudicare l’affidabilità di un test diagnostico, si
utilizzano alcune misure chiave.
Sensibilità:
percentuale di veri positivi tra i malati.
Specificità:
percentuale di veri negativi tra i sani.
Valore
predittivo positivo (VPP): probabilità che un soggetto con test
positivo sia realmente malato.
Valore
predittivo negativo (VPN): probabilità che un soggetto con test
negativo sia realmente sano.
Queste misure aiutano a scegliere e interpretare
correttamente gli strumenti diagnostici.
6. Verifica delle ipotesi – “Capire se le differenze sono
reali”
Quando si confrontano due gruppi (ad esempio, trattati vs
non trattati), bisogna stabilire se le differenze osservate siano
statisticamente significative.
Ipotesi
nulla (H₀): non c’è differenza tra i gruppi.
Ipotesi
alternativa (H₁): esiste una differenza.
P-value:
indica la probabilità che i risultati osservati siano dovuti al caso. Se p
< 0.05, si rifiuta H₀.
Test
statistici:
t-test
per il confronto tra medie.
Chi-quadro
per il confronto tra proporzioni o frequenze.
Test
Z, ANOVA, a seconda del tipo di variabili e della numerosità
del campione.
La verifica delle ipotesi è la base per prendere decisioni
basate su dati.
7. Calcolo del campione – “Progettare studi scientifici
affidabili”
Prima di condurre uno studio, è fondamentale calcolare il numero
minimo di partecipanti necessario per ottenere risultati validi.
Un
campione troppo piccolo rischia di non rilevare differenze reali
(errore di tipo II).
Un
campione troppo grande può portare a spreco di risorse e
identificare differenze clinicamente irrilevanti.
Il
calcolo considera:
L’ampiezza
dell’effetto atteso.
Il
livello di significatività (α).
La
potenza statistica (1−β).
La
variabilità dei dati.
Un’adeguata dimensione campionaria è essenziale per
garantire la validità di uno studio.
Obiettivi del corso
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di:
Descrivere
e analizzare un set di dati clinici.
Applicare
correttamente test statistici di base.
Comprendere
e interpretare risultati di studi epidemiologici e pubblicazioni
scientifiche.
Valutare
criticamente l’efficacia di test diagnostici.
Progettare
uno studio clinico con una dimensione campionaria appropriata.
- Testi di riferimento: · Statistica
medica di Martin Bland
· Statistica per
le professioni sanitarie di Fowler, Jarvis, Chevannes
·
Biostatistica.
Concetti di base per l’analisi statistica delle scienze dell’area medico‑sanitaria
di Wayne W. Daniel
·
Medical
statistics. A user‑friendly handbook — Giuseppe Biondi‑Zoccai
·
Epidemiologia
per la clinica e la sanità pubblica; Alfonso Mele, Enea Spada, M. Elena Tosti
·
Statistica
Medica — Gabriella Fabbrocini, G. Quarto
·
Biostatistica
— Marcello Pagano, Kimberlee Gauvreau
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Chimica inorganica. Teorie atomiche
- Testi di riferimento: Slide n.
1;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica"
- M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Legami chimici,
tavola periodica, elementi e composti.
- Testi di riferimento: Slide n. 2;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Concetto di mole,
soluzioni, stati della materia ed esercizi
- Testi di riferimento: Slide n. 3;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Chimica organica
- Testi di riferimento: Slide n. 4;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Modulo: FISICA APPLICATA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Elementi di base
Vettori e richiami di calcolo vettoriale. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Statistica di base. Caratteristiche di una misura. Rappresentazione dei dati scientifici: grafici e tabelle. Interpolazione e regressione.
Grandezze fisiche e unità di misura.
Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Analisi dimensionale.
Cinematica del punto materiale.
Grandezze di interesse. Moto rettilineo e circolare uniforme. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera. Moto del proiettile.
Dinamica.
Forze e principi della dinamica di Newton. Forze apparenti. Momento di una forza. Forza elastica. Legge di Gravitazione Universale. Forza gravitazionale e peso. Energia cinetica ed energia potenziale, lavoro, potenza. Applicazioni al metabolismo. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Corpi rigidi: la leva e gli urti. Urti elastici e anelastici.
Meccanica dei fluidi e relative grandezze fisiche.
Legge di Stevino, principio di Archimede, equazione di continuità, teorema di Bernoulli. Regime laminare e turbolento, viscosità. Il circuito idrodinamico del sangue e applicazioni del teorema di Bernoulli.
Termodinamica.
Stato termodinamico, temperatura e calore. Lavoro in termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Calori latenti. Primo e secondo principio della termodinamica. Gas.
Campi elettrici e magnetici e relative sorgenti.
Conduttori e isolanti. Differenza di potenziale. Corrente elettrica e legge di Ohm. Potenza ed energia. Effetto termico della corrente. Fenomeni bioelettrici.
Principi costruttivi e di funzionamento di alcuni strumenti.
Introduzione alla fisica moderna.
Relatività e meccanica quantistica.
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche:
Richiami dalle equazioni di Maxwell e significato fisico dei campi elettrici e magnetici.
Passaggio dal modello dei campi al modello circuitale concentrato (condizioni di
quasi-stazionarietà). Grandezze fondamentali: tensione, corrente, potenza, energia.
Componenti elementari: resistenze, capacità, induttanze. Leggi di Kirchhoff, principio
di sovrapposizione, impedenza complessa. Unità di misura (SI) e strumenti
base di laboratorio.
Esercitazione: verifica sperimentale della legge di Ohm e delle leggi di Kirchhoff con
strumenti portatili.
Errori e incertezze di misura:
Classificazione degli errori: sistematici, casuali, grossolani. Concetti di accuratezza,
precisione, sensibilità, risoluzione. Propagazione degli errori in misure indirette e
derivate (somme, prodotti, rapporti, potenze). Esempi pratici: calcolo della resistenza
da R = V/I, potenza P = V × I. Statistica di base: media, deviazione
standard, incertezza combinata.
Esercitazione: misura di tensione e corrente in un circuito resistivo e valutazione
dell’incertezza su R e P.
Strumenti analogici di misura:
Principio di funzionamento degli strumenti a bobina mobile. Voltmetri e amperometri:
modelli equivalenti, resistenza interna, errori di inserzione. Misure in DC e
AC, portata, fondo scala, calibrazione. Introduzione ai ponti di misura (Wheatstone,
Maxwell).
Esercitazione: uso pratico di voltmetro e amperometro. Determinazione sperimentale
della resistenza interna degli strumenti. Bilanciamento di un ponte di
Wheatstone.
Misura digitale e acquisizione dati:
Architettura di una catena di acquisizione digitale: sensore, condizionamento, conversione
A/D, elaborazione. Campionamento dei segnali: frequenza di campionamento,
aliasing, teorema di Nyquist-Shannon. Quantizzazione: numero di bit, errore
di quantizzazione, SNR. Effetti di sottocampionamento e artefatti su segnali monodimensionali
e immagini/video.
Esercitazione: simulazione del campionamento di un segnale sinusoidale in MATLAB
o Python. Osservazione dell’aliasing e della quantizzazione su forme d’onda acquisite con oscilloscopio digitale.
Modulo: STATISTICA MEDICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Statistica descrittiva: misure di tendenza centrale e di dispersione.
Distribuzioni di probabilità: la distribuzione normale e la distribuzione normale standardizzata.
Statistica inferenziale: stima puntuale, intervalli di confidenza.
Misure di frequenza, di associazione e di impatto e tipi di studio in epidemiologia
Misure di accuratezza di uno strumento diagnostico: sensibilità, specificità.
La verifica delle ipotesi sulle medie e sulle proporzioni. I test statistici.
Stima della dimensione campionaria.
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
CHIMICA GENERALE
Struttura dell’atomo. nucleo, elettroni, Numero atomico e numero di massa. Orbitali e orbitali
ibridi. Localizzazione degli elettroni.
Il sistema periodico. Proprietà periodiche e struttura atomica degli elementi. Regola dell’ottetto.
Potenziale di ionizzazione e affinità per l’elettrone. Anioni e cationi.
Gli isotopi. Il peso atomico. Isotopi stabili e radioattivi.
I legami chimici. Legame ionico. Legame covalente. Energie, lunghezze e angoli di legame.
Elettronegatività. Legami elettrostatici deboli intermolecolari. Numero di ossidazione. Valenza. Definizione di mole. Numero di Avogadro.
Gli stati della materia e i passaggi di stato. Lo stato gassoso. Leggi dei gas. Temperatura critica.
Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Ebollizione. Calore specifico. Calore
latente di evaporazione. Lo stato solido. Stato gassoso, proprietà dei gas, equazione dei gas
Le soluzioni. L’acqua come solvente. Solventi polari e apolari.
Soluzioni acquose di gas. Effetto di temperatura e pressione sulla solubilità dei gas: embolia
gassosa.
Concentrazione di una soluzione e sue modalità di definizione.
Proprietà colligative delle soluzioni. Pressione osmotica. Soluzioni isotoniche, ipertoniche e
ipotoniche. Soluzioni fisiologiche.
Acidi e basi. Prodotto ionico dell’acqua, pH. Definizione di acido e base secondo Arrhenius,
Bronsted. Coppie coniugate acido-base. Costante di dissociazione, pka. Forza degli acidi. Acidi
proliprotici. Acidità attuale e totale di una soluzione. Sistemi tampone.
Reazioni di ossidoriduzione, potenziali standard di riduzione.
CHIMICA ORGANICA
Unicità delle proprietà del carbonio. Formule brute, di struttura, razionali, semplificate.
Ibridazione dell’atomo di carbonio.
Idrocarburi alifatici. Alcani e cicloalcani, alcheni e alchini. Proprietà fisiche e reattività.
Idrocarburi aromatici. Delocalizzazione degli elettroni. Benzene e idrocarburi policiclici. Derivati
alogenati degli idrocarburi.
Gruppi funzionali.
Alcoli, Fenoli, Tioli e disolfuri.
Eteri. Tioeteri. Aldeidi e Chetoni. Proprietà del gruppo carbonilico. Acidi carbossilici. Acidità degli
acidi carbossilici. Acidi grassi. Derivati degli acidi carbossilici. Anidridi. Esteri. Amine. Amidi.
Aminoacidi. Isomeria. Isomeria di conformazione, di catena, di posizione, geometrica, di gruppo
funzionale. Tautomeria. Stereoisomeria.
PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Glucidi. Aldosi e chetosi. Monosi e poliosi.
Lipidi. Trigliceridi. Fosfolipidi. Membrane biologiche
Protidi. Aminoacidi proteici. Legame peptidico. Cenni sulla struttura delle proteine.
Acidi Nucleici. Basi azotate puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi, nucleotidi, polinucleotidi.
Modulo: FISICA APPLICATA
- Elementi di base. Grandezze fisiche e unità di misura
- Testi di riferimento: Dispense 1
- Cinematica
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica I
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica II
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Corpi rigidi, Urti
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Fluidi
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Termodinamica
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Elettromagnetismo I
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Elettromagnetismo II
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Fisica moderna, strumentazione
- Testi di riferimento: Dispense 8-9
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
- Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Errori e incertezze di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Strumenti analogici di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Misura digitale e acquisizione datiNyquist-Shannon, Quantizzazione e campionamento Aliasing
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
Modulo: STATISTICA MEDICA
- Programma del Corso di Statistica Medica
Il corso ha l’obiettivo di
fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per comprendere, analizzare e
interpretare i dati biomedici e sanitari. Vengono affrontati i principi della
statistica descrittiva e inferenziale, i concetti di base dell’epidemiologia,
la valutazione dei test diagnostici, la verifica delle ipotesi statistiche e il
calcolo della dimensione campionaria, tutti essenziali per la pratica clinica e
la ricerca.
Il corso è suddiviso in sette
argomenti principali:
1. Statistica descrittiva – “Riassumere i dati”
Questa sezione introduce le tecniche per descrivere e
sintetizzare i dati raccolti. In medicina, è spesso necessario riassumere
grandi quantità di informazioni in modo chiaro e significativo.
Misure
di tendenza centrale: media, mediana e moda descrivono il “valore
tipico” di un insieme di dati.
Misure
di dispersione: deviazione standard, varianza, range e percentili
indicano quanto i dati sono variabili o distribuiti attorno al valore
centrale.
Rappresentazioni
grafiche: istogrammi, diagrammi a barre e torte permettono una
visualizzazione immediata della distribuzione dei dati.
2. Distribuzioni di probabilità – “Capire la
distribuzione dei dati”
Comprendere la distribuzione di una variabile è fondamentale
per scegliere le analisi statistiche appropriate.
Distribuzione
normale: anche detta "a campana", è la più comune nelle
variabili biologiche. Molti test statistici si basano su questa
distribuzione.
Distribuzione
normale standardizzata: consente di confrontare valori diversi
attraverso lo z-score, ovvero quante deviazioni standard un valore
è distante dalla media.
Le
distribuzioni di probabilità aiutano a stimare la probabilità che
un evento si verifichi in una popolazione.
3. Statistica inferenziale – “Estendere dai campioni alla
popolazione”
La statistica inferenziale permette di trarre conclusioni su
una popolazione più ampia a partire da un campione rappresentativo.
Stima
puntuale: fornisce un singolo valore come stima del parametro della
popolazione (es. la media).
Intervalli
di confidenza: indicano l’intervallo in cui ci si aspetta che si trovi
il vero valore del parametro con un certo livello di confidenza (es. 95%).
Questo
tipo di statistica è essenziale in ricerca clinica per generalizzare i
risultati e valutare la precisione delle stime.
4. Epidemiologia – “Studiare la frequenza e le cause
delle malattie”
L’epidemiologia è lo studio della distribuzione delle
malattie nelle popolazioni e dei fattori che le determinano.
Misure
di frequenza: prevalenza (casi esistenti), incidenza (nuovi casi),
tassi di mortalità.
Misure
di associazione: rischio relativo (RR), odds ratio (OR) per valutare
il legame tra esposizione e malattia.
Tipi
di studi:
Osservazionali
(coorte, caso-controllo, trasversali)
Sperimentali
(trial clinici randomizzati)
Misure
di impatto: rischio attribuibile.
L’epidemiologia fornisce le basi per la prevenzione, la
sorveglianza e il controllo delle malattie.
5. Test diagnostici – “Valutare strumenti clinici”
Per giudicare l’affidabilità di un test diagnostico, si
utilizzano alcune misure chiave.
Sensibilità:
percentuale di veri positivi tra i malati.
Specificità:
percentuale di veri negativi tra i sani.
Valore
predittivo positivo (VPP): probabilità che un soggetto con test
positivo sia realmente malato.
Valore
predittivo negativo (VPN): probabilità che un soggetto con test
negativo sia realmente sano.
Queste misure aiutano a scegliere e interpretare
correttamente gli strumenti diagnostici.
6. Verifica delle ipotesi – “Capire se le differenze sono
reali”
Quando si confrontano due gruppi (ad esempio, trattati vs
non trattati), bisogna stabilire se le differenze osservate siano
statisticamente significative.
Ipotesi
nulla (H₀): non c’è differenza tra i gruppi.
Ipotesi
alternativa (H₁): esiste una differenza.
P-value:
indica la probabilità che i risultati osservati siano dovuti al caso. Se p
< 0.05, si rifiuta H₀.
Test
statistici:
t-test
per il confronto tra medie.
Chi-quadro
per il confronto tra proporzioni o frequenze.
Test
Z, ANOVA, a seconda del tipo di variabili e della numerosità
del campione.
La verifica delle ipotesi è la base per prendere decisioni
basate su dati.
7. Calcolo del campione – “Progettare studi scientifici
affidabili”
Prima di condurre uno studio, è fondamentale calcolare il numero
minimo di partecipanti necessario per ottenere risultati validi.
Un
campione troppo piccolo rischia di non rilevare differenze reali
(errore di tipo II).
Un
campione troppo grande può portare a spreco di risorse e
identificare differenze clinicamente irrilevanti.
Il
calcolo considera:
L’ampiezza
dell’effetto atteso.
Il
livello di significatività (α).
La
potenza statistica (1−β).
La
variabilità dei dati.
Un’adeguata dimensione campionaria è essenziale per
garantire la validità di uno studio.
Obiettivi del corso
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di:
Descrivere
e analizzare un set di dati clinici.
Applicare
correttamente test statistici di base.
Comprendere
e interpretare risultati di studi epidemiologici e pubblicazioni
scientifiche.
Valutare
criticamente l’efficacia di test diagnostici.
Progettare
uno studio clinico con una dimensione campionaria appropriata.
- Testi di riferimento: · Statistica
medica di Martin Bland
· Statistica per
le professioni sanitarie di Fowler, Jarvis, Chevannes
·
Biostatistica.
Concetti di base per l’analisi statistica delle scienze dell’area medico‑sanitaria
di Wayne W. Daniel
·
Medical
statistics. A user‑friendly handbook — Giuseppe Biondi‑Zoccai
·
Epidemiologia
per la clinica e la sanità pubblica; Alfonso Mele, Enea Spada, M. Elena Tosti
·
Statistica
Medica — Gabriella Fabbrocini, G. Quarto
·
Biostatistica
— Marcello Pagano, Kimberlee Gauvreau
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Chimica inorganica. Teorie atomiche
- Testi di riferimento: Slide n.
1;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica"
- M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Legami chimici,
tavola periodica, elementi e composti.
- Testi di riferimento: Slide n. 2;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Concetto di mole,
soluzioni, stati della materia ed esercizi
- Testi di riferimento: Slide n. 3;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Chimica organica
- Testi di riferimento: Slide n. 4;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
STATISTICA MEDICA
Modulo: FISICA APPLICATA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Elementi di base
Vettori e richiami di calcolo vettoriale. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Statistica di base. Caratteristiche di una misura. Rappresentazione dei dati scientifici: grafici e tabelle. Interpolazione e regressione.
Grandezze fisiche e unità di misura.
Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Analisi dimensionale.
Cinematica del punto materiale.
Grandezze di interesse. Moto rettilineo e circolare uniforme. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera. Moto del proiettile.
Dinamica.
Forze e principi della dinamica di Newton. Forze apparenti. Momento di una forza. Forza elastica. Legge di Gravitazione Universale. Forza gravitazionale e peso. Energia cinetica ed energia potenziale, lavoro, potenza. Applicazioni al metabolismo. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Corpi rigidi: la leva e gli urti. Urti elastici e anelastici.
Meccanica dei fluidi e relative grandezze fisiche.
Legge di Stevino, principio di Archimede, equazione di continuità, teorema di Bernoulli. Regime laminare e turbolento, viscosità. Il circuito idrodinamico del sangue e applicazioni del teorema di Bernoulli.
Termodinamica.
Stato termodinamico, temperatura e calore. Lavoro in termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Calori latenti. Primo e secondo principio della termodinamica. Gas.
Campi elettrici e magnetici e relative sorgenti.
Conduttori e isolanti. Differenza di potenziale. Corrente elettrica e legge di Ohm. Potenza ed energia. Effetto termico della corrente. Fenomeni bioelettrici.
Principi costruttivi e di funzionamento di alcuni strumenti.
Introduzione alla fisica moderna.
Relatività e meccanica quantistica.
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche:
Richiami dalle equazioni di Maxwell e significato fisico dei campi elettrici e magnetici.
Passaggio dal modello dei campi al modello circuitale concentrato (condizioni di
quasi-stazionarietà). Grandezze fondamentali: tensione, corrente, potenza, energia.
Componenti elementari: resistenze, capacità, induttanze. Leggi di Kirchhoff, principio
di sovrapposizione, impedenza complessa. Unità di misura (SI) e strumenti
base di laboratorio.
Esercitazione: verifica sperimentale della legge di Ohm e delle leggi di Kirchhoff con
strumenti portatili.
Errori e incertezze di misura:
Classificazione degli errori: sistematici, casuali, grossolani. Concetti di accuratezza,
precisione, sensibilità, risoluzione. Propagazione degli errori in misure indirette e
derivate (somme, prodotti, rapporti, potenze). Esempi pratici: calcolo della resistenza
da R = V/I, potenza P = V × I. Statistica di base: media, deviazione
standard, incertezza combinata.
Esercitazione: misura di tensione e corrente in un circuito resistivo e valutazione
dell’incertezza su R e P.
Strumenti analogici di misura:
Principio di funzionamento degli strumenti a bobina mobile. Voltmetri e amperometri:
modelli equivalenti, resistenza interna, errori di inserzione. Misure in DC e
AC, portata, fondo scala, calibrazione. Introduzione ai ponti di misura (Wheatstone,
Maxwell).
Esercitazione: uso pratico di voltmetro e amperometro. Determinazione sperimentale
della resistenza interna degli strumenti. Bilanciamento di un ponte di
Wheatstone.
Misura digitale e acquisizione dati:
Architettura di una catena di acquisizione digitale: sensore, condizionamento, conversione
A/D, elaborazione. Campionamento dei segnali: frequenza di campionamento,
aliasing, teorema di Nyquist-Shannon. Quantizzazione: numero di bit, errore
di quantizzazione, SNR. Effetti di sottocampionamento e artefatti su segnali monodimensionali
e immagini/video.
Esercitazione: simulazione del campionamento di un segnale sinusoidale in MATLAB
o Python. Osservazione dell’aliasing e della quantizzazione su forme d’onda acquisite con oscilloscopio digitale.
Modulo: STATISTICA MEDICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Statistica descrittiva: misure di tendenza centrale e di dispersione.
Distribuzioni di probabilità: la distribuzione normale e la distribuzione normale standardizzata.
Statistica inferenziale: stima puntuale, intervalli di confidenza.
Misure di frequenza, di associazione e di impatto e tipi di studio in epidemiologia
Misure di accuratezza di uno strumento diagnostico: sensibilità, specificità.
La verifica delle ipotesi sulle medie e sulle proporzioni. I test statistici.
Stima della dimensione campionaria.
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
CHIMICA GENERALE
Struttura dell’atomo. nucleo, elettroni, Numero atomico e numero di massa. Orbitali e orbitali
ibridi. Localizzazione degli elettroni.
Il sistema periodico. Proprietà periodiche e struttura atomica degli elementi. Regola dell’ottetto.
Potenziale di ionizzazione e affinità per l’elettrone. Anioni e cationi.
Gli isotopi. Il peso atomico. Isotopi stabili e radioattivi.
I legami chimici. Legame ionico. Legame covalente. Energie, lunghezze e angoli di legame.
Elettronegatività. Legami elettrostatici deboli intermolecolari. Numero di ossidazione. Valenza. Definizione di mole. Numero di Avogadro.
Gli stati della materia e i passaggi di stato. Lo stato gassoso. Leggi dei gas. Temperatura critica.
Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Ebollizione. Calore specifico. Calore
latente di evaporazione. Lo stato solido. Stato gassoso, proprietà dei gas, equazione dei gas
Le soluzioni. L’acqua come solvente. Solventi polari e apolari.
Soluzioni acquose di gas. Effetto di temperatura e pressione sulla solubilità dei gas: embolia
gassosa.
Concentrazione di una soluzione e sue modalità di definizione.
Proprietà colligative delle soluzioni. Pressione osmotica. Soluzioni isotoniche, ipertoniche e
ipotoniche. Soluzioni fisiologiche.
Acidi e basi. Prodotto ionico dell’acqua, pH. Definizione di acido e base secondo Arrhenius,
Bronsted. Coppie coniugate acido-base. Costante di dissociazione, pka. Forza degli acidi. Acidi
proliprotici. Acidità attuale e totale di una soluzione. Sistemi tampone.
Reazioni di ossidoriduzione, potenziali standard di riduzione.
CHIMICA ORGANICA
Unicità delle proprietà del carbonio. Formule brute, di struttura, razionali, semplificate.
Ibridazione dell’atomo di carbonio.
Idrocarburi alifatici. Alcani e cicloalcani, alcheni e alchini. Proprietà fisiche e reattività.
Idrocarburi aromatici. Delocalizzazione degli elettroni. Benzene e idrocarburi policiclici. Derivati
alogenati degli idrocarburi.
Gruppi funzionali.
Alcoli, Fenoli, Tioli e disolfuri.
Eteri. Tioeteri. Aldeidi e Chetoni. Proprietà del gruppo carbonilico. Acidi carbossilici. Acidità degli
acidi carbossilici. Acidi grassi. Derivati degli acidi carbossilici. Anidridi. Esteri. Amine. Amidi.
Aminoacidi. Isomeria. Isomeria di conformazione, di catena, di posizione, geometrica, di gruppo
funzionale. Tautomeria. Stereoisomeria.
PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Glucidi. Aldosi e chetosi. Monosi e poliosi.
Lipidi. Trigliceridi. Fosfolipidi. Membrane biologiche
Protidi. Aminoacidi proteici. Legame peptidico. Cenni sulla struttura delle proteine.
Acidi Nucleici. Basi azotate puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi, nucleotidi, polinucleotidi.
Modulo: FISICA APPLICATA
- Elementi di base. Grandezze fisiche e unità di misura
- Testi di riferimento: Dispense 1
- Cinematica
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica I
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica II
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Corpi rigidi, Urti
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Fluidi
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Termodinamica
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Elettromagnetismo I
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Elettromagnetismo II
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Fisica moderna, strumentazione
- Testi di riferimento: Dispense 8-9
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
- Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Errori e incertezze di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Strumenti analogici di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Misura digitale e acquisizione datiNyquist-Shannon, Quantizzazione e campionamento Aliasing
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
Modulo: STATISTICA MEDICA
- Programma del Corso di Statistica Medica
Il corso ha l’obiettivo di
fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per comprendere, analizzare e
interpretare i dati biomedici e sanitari. Vengono affrontati i principi della
statistica descrittiva e inferenziale, i concetti di base dell’epidemiologia,
la valutazione dei test diagnostici, la verifica delle ipotesi statistiche e il
calcolo della dimensione campionaria, tutti essenziali per la pratica clinica e
la ricerca.
Il corso è suddiviso in sette
argomenti principali:
1. Statistica descrittiva – “Riassumere i dati”
Questa sezione introduce le tecniche per descrivere e
sintetizzare i dati raccolti. In medicina, è spesso necessario riassumere
grandi quantità di informazioni in modo chiaro e significativo.
Misure
di tendenza centrale: media, mediana e moda descrivono il “valore
tipico” di un insieme di dati.
Misure
di dispersione: deviazione standard, varianza, range e percentili
indicano quanto i dati sono variabili o distribuiti attorno al valore
centrale.
Rappresentazioni
grafiche: istogrammi, diagrammi a barre e torte permettono una
visualizzazione immediata della distribuzione dei dati.
2. Distribuzioni di probabilità – “Capire la
distribuzione dei dati”
Comprendere la distribuzione di una variabile è fondamentale
per scegliere le analisi statistiche appropriate.
Distribuzione
normale: anche detta "a campana", è la più comune nelle
variabili biologiche. Molti test statistici si basano su questa
distribuzione.
Distribuzione
normale standardizzata: consente di confrontare valori diversi
attraverso lo z-score, ovvero quante deviazioni standard un valore
è distante dalla media.
Le
distribuzioni di probabilità aiutano a stimare la probabilità che
un evento si verifichi in una popolazione.
3. Statistica inferenziale – “Estendere dai campioni alla
popolazione”
La statistica inferenziale permette di trarre conclusioni su
una popolazione più ampia a partire da un campione rappresentativo.
Stima
puntuale: fornisce un singolo valore come stima del parametro della
popolazione (es. la media).
Intervalli
di confidenza: indicano l’intervallo in cui ci si aspetta che si trovi
il vero valore del parametro con un certo livello di confidenza (es. 95%).
Questo
tipo di statistica è essenziale in ricerca clinica per generalizzare i
risultati e valutare la precisione delle stime.
4. Epidemiologia – “Studiare la frequenza e le cause
delle malattie”
L’epidemiologia è lo studio della distribuzione delle
malattie nelle popolazioni e dei fattori che le determinano.
Misure
di frequenza: prevalenza (casi esistenti), incidenza (nuovi casi),
tassi di mortalità.
Misure
di associazione: rischio relativo (RR), odds ratio (OR) per valutare
il legame tra esposizione e malattia.
Tipi
di studi:
Osservazionali
(coorte, caso-controllo, trasversali)
Sperimentali
(trial clinici randomizzati)
Misure
di impatto: rischio attribuibile.
L’epidemiologia fornisce le basi per la prevenzione, la
sorveglianza e il controllo delle malattie.
5. Test diagnostici – “Valutare strumenti clinici”
Per giudicare l’affidabilità di un test diagnostico, si
utilizzano alcune misure chiave.
Sensibilità:
percentuale di veri positivi tra i malati.
Specificità:
percentuale di veri negativi tra i sani.
Valore
predittivo positivo (VPP): probabilità che un soggetto con test
positivo sia realmente malato.
Valore
predittivo negativo (VPN): probabilità che un soggetto con test
negativo sia realmente sano.
Queste misure aiutano a scegliere e interpretare
correttamente gli strumenti diagnostici.
6. Verifica delle ipotesi – “Capire se le differenze sono
reali”
Quando si confrontano due gruppi (ad esempio, trattati vs
non trattati), bisogna stabilire se le differenze osservate siano
statisticamente significative.
Ipotesi
nulla (H₀): non c’è differenza tra i gruppi.
Ipotesi
alternativa (H₁): esiste una differenza.
P-value:
indica la probabilità che i risultati osservati siano dovuti al caso. Se p
< 0.05, si rifiuta H₀.
Test
statistici:
t-test
per il confronto tra medie.
Chi-quadro
per il confronto tra proporzioni o frequenze.
Test
Z, ANOVA, a seconda del tipo di variabili e della numerosità
del campione.
La verifica delle ipotesi è la base per prendere decisioni
basate su dati.
7. Calcolo del campione – “Progettare studi scientifici
affidabili”
Prima di condurre uno studio, è fondamentale calcolare il numero
minimo di partecipanti necessario per ottenere risultati validi.
Un
campione troppo piccolo rischia di non rilevare differenze reali
(errore di tipo II).
Un
campione troppo grande può portare a spreco di risorse e
identificare differenze clinicamente irrilevanti.
Il
calcolo considera:
L’ampiezza
dell’effetto atteso.
Il
livello di significatività (α).
La
potenza statistica (1−β).
La
variabilità dei dati.
Un’adeguata dimensione campionaria è essenziale per
garantire la validità di uno studio.
Obiettivi del corso
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di:
Descrivere
e analizzare un set di dati clinici.
Applicare
correttamente test statistici di base.
Comprendere
e interpretare risultati di studi epidemiologici e pubblicazioni
scientifiche.
Valutare
criticamente l’efficacia di test diagnostici.
Progettare
uno studio clinico con una dimensione campionaria appropriata.
- Testi di riferimento: · Statistica
medica di Martin Bland
· Statistica per
le professioni sanitarie di Fowler, Jarvis, Chevannes
·
Biostatistica.
Concetti di base per l’analisi statistica delle scienze dell’area medico‑sanitaria
di Wayne W. Daniel
·
Medical
statistics. A user‑friendly handbook — Giuseppe Biondi‑Zoccai
·
Epidemiologia
per la clinica e la sanità pubblica; Alfonso Mele, Enea Spada, M. Elena Tosti
·
Statistica
Medica — Gabriella Fabbrocini, G. Quarto
·
Biostatistica
— Marcello Pagano, Kimberlee Gauvreau
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Chimica inorganica. Teorie atomiche
- Testi di riferimento: Slide n.
1;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica"
- M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Legami chimici,
tavola periodica, elementi e composti.
- Testi di riferimento: Slide n. 2;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Concetto di mole,
soluzioni, stati della materia ed esercizi
- Testi di riferimento: Slide n. 3;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Chimica organica
- Testi di riferimento: Slide n. 4;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Modulo: FISICA APPLICATA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Elementi di base
Vettori e richiami di calcolo vettoriale. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Statistica di base. Caratteristiche di una misura. Rappresentazione dei dati scientifici: grafici e tabelle. Interpolazione e regressione.
Grandezze fisiche e unità di misura.
Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Analisi dimensionale.
Cinematica del punto materiale.
Grandezze di interesse. Moto rettilineo e circolare uniforme. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera. Moto del proiettile.
Dinamica.
Forze e principi della dinamica di Newton. Forze apparenti. Momento di una forza. Forza elastica. Legge di Gravitazione Universale. Forza gravitazionale e peso. Energia cinetica ed energia potenziale, lavoro, potenza. Applicazioni al metabolismo. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Corpi rigidi: la leva e gli urti. Urti elastici e anelastici.
Meccanica dei fluidi e relative grandezze fisiche.
Legge di Stevino, principio di Archimede, equazione di continuità, teorema di Bernoulli. Regime laminare e turbolento, viscosità. Il circuito idrodinamico del sangue e applicazioni del teorema di Bernoulli.
Termodinamica.
Stato termodinamico, temperatura e calore. Lavoro in termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Calori latenti. Primo e secondo principio della termodinamica. Gas.
Campi elettrici e magnetici e relative sorgenti.
Conduttori e isolanti. Differenza di potenziale. Corrente elettrica e legge di Ohm. Potenza ed energia. Effetto termico della corrente. Fenomeni bioelettrici.
Principi costruttivi e di funzionamento di alcuni strumenti.
Introduzione alla fisica moderna.
Relatività e meccanica quantistica.
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche:
Richiami dalle equazioni di Maxwell e significato fisico dei campi elettrici e magnetici.
Passaggio dal modello dei campi al modello circuitale concentrato (condizioni di
quasi-stazionarietà). Grandezze fondamentali: tensione, corrente, potenza, energia.
Componenti elementari: resistenze, capacità, induttanze. Leggi di Kirchhoff, principio
di sovrapposizione, impedenza complessa. Unità di misura (SI) e strumenti
base di laboratorio.
Esercitazione: verifica sperimentale della legge di Ohm e delle leggi di Kirchhoff con
strumenti portatili.
Errori e incertezze di misura:
Classificazione degli errori: sistematici, casuali, grossolani. Concetti di accuratezza,
precisione, sensibilità, risoluzione. Propagazione degli errori in misure indirette e
derivate (somme, prodotti, rapporti, potenze). Esempi pratici: calcolo della resistenza
da R = V/I, potenza P = V × I. Statistica di base: media, deviazione
standard, incertezza combinata.
Esercitazione: misura di tensione e corrente in un circuito resistivo e valutazione
dell’incertezza su R e P.
Strumenti analogici di misura:
Principio di funzionamento degli strumenti a bobina mobile. Voltmetri e amperometri:
modelli equivalenti, resistenza interna, errori di inserzione. Misure in DC e
AC, portata, fondo scala, calibrazione. Introduzione ai ponti di misura (Wheatstone,
Maxwell).
Esercitazione: uso pratico di voltmetro e amperometro. Determinazione sperimentale
della resistenza interna degli strumenti. Bilanciamento di un ponte di
Wheatstone.
Misura digitale e acquisizione dati:
Architettura di una catena di acquisizione digitale: sensore, condizionamento, conversione
A/D, elaborazione. Campionamento dei segnali: frequenza di campionamento,
aliasing, teorema di Nyquist-Shannon. Quantizzazione: numero di bit, errore
di quantizzazione, SNR. Effetti di sottocampionamento e artefatti su segnali monodimensionali
e immagini/video.
Esercitazione: simulazione del campionamento di un segnale sinusoidale in MATLAB
o Python. Osservazione dell’aliasing e della quantizzazione su forme d’onda acquisite con oscilloscopio digitale.
Modulo: STATISTICA MEDICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
Statistica descrittiva: misure di tendenza centrale e di dispersione.
Distribuzioni di probabilità: la distribuzione normale e la distribuzione normale standardizzata.
Statistica inferenziale: stima puntuale, intervalli di confidenza.
Misure di frequenza, di associazione e di impatto e tipi di studio in epidemiologia
Misure di accuratezza di uno strumento diagnostico: sensibilità, specificità.
La verifica delle ipotesi sulle medie e sulle proporzioni. I test statistici.
Stima della dimensione campionaria.
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Il programma del corso prevede i seguenti argomenti:
CHIMICA GENERALE
Struttura dell’atomo. nucleo, elettroni, Numero atomico e numero di massa. Orbitali e orbitali
ibridi. Localizzazione degli elettroni.
Il sistema periodico. Proprietà periodiche e struttura atomica degli elementi. Regola dell’ottetto.
Potenziale di ionizzazione e affinità per l’elettrone. Anioni e cationi.
Gli isotopi. Il peso atomico. Isotopi stabili e radioattivi.
I legami chimici. Legame ionico. Legame covalente. Energie, lunghezze e angoli di legame.
Elettronegatività. Legami elettrostatici deboli intermolecolari. Numero di ossidazione. Valenza. Definizione di mole. Numero di Avogadro.
Gli stati della materia e i passaggi di stato. Lo stato gassoso. Leggi dei gas. Temperatura critica.
Lo stato liquido. Proprietà dei liquidi. Tensione di vapore. Ebollizione. Calore specifico. Calore
latente di evaporazione. Lo stato solido. Stato gassoso, proprietà dei gas, equazione dei gas
Le soluzioni. L’acqua come solvente. Solventi polari e apolari.
Soluzioni acquose di gas. Effetto di temperatura e pressione sulla solubilità dei gas: embolia
gassosa.
Concentrazione di una soluzione e sue modalità di definizione.
Proprietà colligative delle soluzioni. Pressione osmotica. Soluzioni isotoniche, ipertoniche e
ipotoniche. Soluzioni fisiologiche.
Acidi e basi. Prodotto ionico dell’acqua, pH. Definizione di acido e base secondo Arrhenius,
Bronsted. Coppie coniugate acido-base. Costante di dissociazione, pka. Forza degli acidi. Acidi
proliprotici. Acidità attuale e totale di una soluzione. Sistemi tampone.
Reazioni di ossidoriduzione, potenziali standard di riduzione.
CHIMICA ORGANICA
Unicità delle proprietà del carbonio. Formule brute, di struttura, razionali, semplificate.
Ibridazione dell’atomo di carbonio.
Idrocarburi alifatici. Alcani e cicloalcani, alcheni e alchini. Proprietà fisiche e reattività.
Idrocarburi aromatici. Delocalizzazione degli elettroni. Benzene e idrocarburi policiclici. Derivati
alogenati degli idrocarburi.
Gruppi funzionali.
Alcoli, Fenoli, Tioli e disolfuri.
Eteri. Tioeteri. Aldeidi e Chetoni. Proprietà del gruppo carbonilico. Acidi carbossilici. Acidità degli
acidi carbossilici. Acidi grassi. Derivati degli acidi carbossilici. Anidridi. Esteri. Amine. Amidi.
Aminoacidi. Isomeria. Isomeria di conformazione, di catena, di posizione, geometrica, di gruppo
funzionale. Tautomeria. Stereoisomeria.
PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Glucidi. Aldosi e chetosi. Monosi e poliosi.
Lipidi. Trigliceridi. Fosfolipidi. Membrane biologiche
Protidi. Aminoacidi proteici. Legame peptidico. Cenni sulla struttura delle proteine.
Acidi Nucleici. Basi azotate puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi, nucleotidi, polinucleotidi.
Modulo: FISICA APPLICATA
- Elementi di base. Grandezze fisiche e unità di misura
- Testi di riferimento: Dispense 1
- Cinematica
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica I
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Dinamica II
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Corpi rigidi, Urti
- Testi di riferimento: Dispense 2-3
- Fluidi
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Termodinamica
- Testi di riferimento: Dispense 4
- Elettromagnetismo I
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Elettromagnetismo II
- Testi di riferimento: Dispense 5-7
- Fisica moderna, strumentazione
- Testi di riferimento: Dispense 8-9
Modulo: MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
- Richiami teorici e fondamenti delle misure elettriche
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Errori e incertezze di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Strumenti analogici di misura
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
- Misura digitale e acquisizione datiNyquist-Shannon, Quantizzazione e campionamento Aliasing
- Testi di riferimento: Appunti e materiale didattico del corso
Modulo: STATISTICA MEDICA
- Programma del Corso di Statistica Medica
Il corso ha l’obiettivo di
fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per comprendere, analizzare e
interpretare i dati biomedici e sanitari. Vengono affrontati i principi della
statistica descrittiva e inferenziale, i concetti di base dell’epidemiologia,
la valutazione dei test diagnostici, la verifica delle ipotesi statistiche e il
calcolo della dimensione campionaria, tutti essenziali per la pratica clinica e
la ricerca.
Il corso è suddiviso in sette
argomenti principali:
1. Statistica descrittiva – “Riassumere i dati”
Questa sezione introduce le tecniche per descrivere e
sintetizzare i dati raccolti. In medicina, è spesso necessario riassumere
grandi quantità di informazioni in modo chiaro e significativo.
Misure
di tendenza centrale: media, mediana e moda descrivono il “valore
tipico” di un insieme di dati.
Misure
di dispersione: deviazione standard, varianza, range e percentili
indicano quanto i dati sono variabili o distribuiti attorno al valore
centrale.
Rappresentazioni
grafiche: istogrammi, diagrammi a barre e torte permettono una
visualizzazione immediata della distribuzione dei dati.
2. Distribuzioni di probabilità – “Capire la
distribuzione dei dati”
Comprendere la distribuzione di una variabile è fondamentale
per scegliere le analisi statistiche appropriate.
Distribuzione
normale: anche detta "a campana", è la più comune nelle
variabili biologiche. Molti test statistici si basano su questa
distribuzione.
Distribuzione
normale standardizzata: consente di confrontare valori diversi
attraverso lo z-score, ovvero quante deviazioni standard un valore
è distante dalla media.
Le
distribuzioni di probabilità aiutano a stimare la probabilità che
un evento si verifichi in una popolazione.
3. Statistica inferenziale – “Estendere dai campioni alla
popolazione”
La statistica inferenziale permette di trarre conclusioni su
una popolazione più ampia a partire da un campione rappresentativo.
Stima
puntuale: fornisce un singolo valore come stima del parametro della
popolazione (es. la media).
Intervalli
di confidenza: indicano l’intervallo in cui ci si aspetta che si trovi
il vero valore del parametro con un certo livello di confidenza (es. 95%).
Questo
tipo di statistica è essenziale in ricerca clinica per generalizzare i
risultati e valutare la precisione delle stime.
4. Epidemiologia – “Studiare la frequenza e le cause
delle malattie”
L’epidemiologia è lo studio della distribuzione delle
malattie nelle popolazioni e dei fattori che le determinano.
Misure
di frequenza: prevalenza (casi esistenti), incidenza (nuovi casi),
tassi di mortalità.
Misure
di associazione: rischio relativo (RR), odds ratio (OR) per valutare
il legame tra esposizione e malattia.
Tipi
di studi:
Osservazionali
(coorte, caso-controllo, trasversali)
Sperimentali
(trial clinici randomizzati)
Misure
di impatto: rischio attribuibile.
L’epidemiologia fornisce le basi per la prevenzione, la
sorveglianza e il controllo delle malattie.
5. Test diagnostici – “Valutare strumenti clinici”
Per giudicare l’affidabilità di un test diagnostico, si
utilizzano alcune misure chiave.
Sensibilità:
percentuale di veri positivi tra i malati.
Specificità:
percentuale di veri negativi tra i sani.
Valore
predittivo positivo (VPP): probabilità che un soggetto con test
positivo sia realmente malato.
Valore
predittivo negativo (VPN): probabilità che un soggetto con test
negativo sia realmente sano.
Queste misure aiutano a scegliere e interpretare
correttamente gli strumenti diagnostici.
6. Verifica delle ipotesi – “Capire se le differenze sono
reali”
Quando si confrontano due gruppi (ad esempio, trattati vs
non trattati), bisogna stabilire se le differenze osservate siano
statisticamente significative.
Ipotesi
nulla (H₀): non c’è differenza tra i gruppi.
Ipotesi
alternativa (H₁): esiste una differenza.
P-value:
indica la probabilità che i risultati osservati siano dovuti al caso. Se p
< 0.05, si rifiuta H₀.
Test
statistici:
t-test
per il confronto tra medie.
Chi-quadro
per il confronto tra proporzioni o frequenze.
Test
Z, ANOVA, a seconda del tipo di variabili e della numerosità
del campione.
La verifica delle ipotesi è la base per prendere decisioni
basate su dati.
7. Calcolo del campione – “Progettare studi scientifici
affidabili”
Prima di condurre uno studio, è fondamentale calcolare il numero
minimo di partecipanti necessario per ottenere risultati validi.
Un
campione troppo piccolo rischia di non rilevare differenze reali
(errore di tipo II).
Un
campione troppo grande può portare a spreco di risorse e
identificare differenze clinicamente irrilevanti.
Il
calcolo considera:
L’ampiezza
dell’effetto atteso.
Il
livello di significatività (α).
La
potenza statistica (1−β).
La
variabilità dei dati.
Un’adeguata dimensione campionaria è essenziale per
garantire la validità di uno studio.
Obiettivi del corso
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di:
Descrivere
e analizzare un set di dati clinici.
Applicare
correttamente test statistici di base.
Comprendere
e interpretare risultati di studi epidemiologici e pubblicazioni
scientifiche.
Valutare
criticamente l’efficacia di test diagnostici.
Progettare
uno studio clinico con una dimensione campionaria appropriata.
- Testi di riferimento: · Statistica
medica di Martin Bland
· Statistica per
le professioni sanitarie di Fowler, Jarvis, Chevannes
·
Biostatistica.
Concetti di base per l’analisi statistica delle scienze dell’area medico‑sanitaria
di Wayne W. Daniel
·
Medical
statistics. A user‑friendly handbook — Giuseppe Biondi‑Zoccai
·
Epidemiologia
per la clinica e la sanità pubblica; Alfonso Mele, Enea Spada, M. Elena Tosti
·
Statistica
Medica — Gabriella Fabbrocini, G. Quarto
·
Biostatistica
— Marcello Pagano, Kimberlee Gauvreau
Modulo: CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA
Chimica inorganica. Teorie atomiche
- Testi di riferimento: Slide n.
1;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica"
- M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Legami chimici,
tavola periodica, elementi e composti.
- Testi di riferimento: Slide n. 2;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Concetto di mole,
soluzioni, stati della materia ed esercizi
- Testi di riferimento: Slide n. 3;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN
- Chimica organica
- Testi di riferimento: Slide n. 4;"Chimica e Biochimica per le lauree triennali dell'area biomedica" - M. Samaja, R. Paroni – PICCIN