SCIENZE PROPEDEUTICHE

Modulo FISICA APPLICATA

Il corso è strutturato in modo da permettere allo studente di raggiungere i seguenti risultati.

1. Conoscenza e capacità di comprensione:

• conoscenza delle leggi fisiche fondamentali e dei principi di funzionamento della strumentazione biomedica (Argomento 1);

• comprensione delle grandezze fisiche, dei sistemi di misura, delle equazioni dimensionali e delle operazioni tra vettori (Argomento 1);

• conoscenza dei principi della dinamica, dei concetti di lavoro, energia, potenza, rendimento, delle leggi della statica e dell'elasticità applicate al sistema osseo (Argomento 2);

• comprensione delle leggi dei fluidi ideali e reali, studiando i teoremi di Stevino, Pascal, Archimede, Bernoulli e l'equazione di Poiseuille (Argomento 3);

• conoscenza dei parametri termodinamici, dei meccanismi di conduzione del calore e delle applicazioni al bilancio energetico del corpo umano (Argomento 4);

• comprensione dei fenomeni elettrici e dei circuiti elettrici elementari e dei fenomeni bioelettrici elementari (Argomento 5);

• comprensione del concetto di onda e dei suoi comportamenti caratteristici, delle onde acustiche e del loro impiego in diagnostica (Argomento 6);

• conoscenza delle onde elettromagnetiche e il loro spettro, delle radiazioni ionizzanti e il loro impiego in diagnostica e terapia, della dosimetria e della radioprotezione (Argomento 7);

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Lo studente sarà in grado di:

• utilizzare i modelli matematici e fisici per risolvere problemi pratici e utilizzare la strumentazione sanitaria;

• risolvere calcoli ed esercizi numerici di base applicando formule algebriche e geometriche a problemi di carattere biomedico;

• applicare le leggi della fisica ad appropiate situazioni anatomiche e/o fisiologiche;

• utilizzare correttamente alcune strumentazioni professionali cliniche e di laboratorio quali sfigmomanometro, fonendoscopio, termometri clinici e defibrillatore;

• configurare e calcolare i parametri fisici dei sistemi di infusione e raccolta liquidi: fleboclisi, trasfusioni, prelievi e drenaggi;

• applicare i concetti di onda per comprendere l'approccio diagnostico e terapeutico tramite ultrasuoni (ecografia, ecodopler) e raggi X.

3. Autonomia di giudizio:

Lo studente svilupperà un pensiero critico per collegare le leggi fisiche ai processi fisiopatologici del corpo umano e sarà capace di:

• analizzare criticamente le alterazioni emodinamiche, associando i concetti fisici di aneurisma e stenosi alle variazioni di pressione e velocità descritte dai teoremi di Bernoullie Poiseuille;

• valutare i meccanismi di termoregolazione e il bilancio energetico dell'organismo, stimando l'impatto della potenza metabolica basale sull'equilibrio termico;

• giudicare i rischi fisici in ambiente sanitario, valutando i pericoli connessi all'utilizzo dell'elettricità e gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti sui tessuti umani.

4. Abilità comunicative

Lo studente sarà in grado di esporre i concetti fisici e i dati numerici con un linguaggio tecnico-scientifico appropriato. Padroneggierà la terminologia specialistica della fisica biomedica ed esprimerà con rigore e precisione i risultati delle misurazioni, associando sempre a ogni valore numerico la corretta unità di misura del Sistema Internazionale (SI). Sarà capace di descrivere in modo logico e sequenziale il funzionamento fisico dei dispositivi medici e la dinamica dei processi

bioelettrici o pressori dell'organismo.

5. Capacità di apprendimento

Lo studente valuterà la propria preparazione di base scientifica per colmare eventuali lacune provenienti dalle scuole secondarie. Apprenderà le basi metodologiche e scientifiche necessarie per i moduli degli anni successivi. Svilupperà un metodo di studio autonomo ed efficace, integrando gli esercizi svolti in aula con lo studio approfondito dei testi di riferimento consigliati. Assimilerà i concetti fisici e matematici come strumenti permanenti, indispensabili per affrontare in autonomia lo studio successivo dei processi fisiologici complessi, della biochimica e delle tecnologie di laboratorio avanzate.

Grandezze fisiche e loro misura – Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. . Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori.

Richiami di meccanica e nozioni di Biomeccanica – Cinematica. Moto circolare e moto armonico. . Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento. Statica. Elasticità. Leve . Leve fisiologiche . Fratture ossee (generalità).

Richiami sui fluidi e applicazioni nei sistemi biologici – Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica .Sfigmomanometria.

Termometria e termoregolazione – Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.

I fenomeni elettrici e bioelettrici – Cariche e campi elettrici. . Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule.  Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità.

Onde e radiazioni –Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.

1. D. Scannicchio, Fisica Biomedica, EdiSES

2. A. Lascialfari, F. Borsa, A.M. Gueli, Principi di fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico, EdiSES