2015/2016

2015/2016

DM270

FIS/07 (FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA))

DIPARTIMENTO DI MEDICINA INTERNA E TERAPIA MEDICA

MEDICINA E CHIRURGIA

PERCORSO COMUNE

1°

Primo Semestre (28/09/2015 - 15/01/2016)

5

40 ore di attività frontale

ITALIANO

ORALE

OTTOLENGHI ANDREA DAVIDE (titolare) - 5 CFU

Nella trattazione degli argomenti descritti nel seguito si fa riferimento ad alcune nozioni di base della Fisica quali elementi di Meccanica, di Termologia e Termodinamica, di Elettricità e la descrizione dei fenomeni ondulatori.

Il corso si propone di fornire gli strumenti per un’adeguata comprensione dei fenomeni di fisica applicata alle scienze della vita (come la Medicina), nonché di molti aspetti di altre discipline di base (come la Chimica, la Fisiologia umana, le Tecnologie biomediche e così via). Vengono altresì approfonditi i temi energetici, la meccanica dei fluidi e i meccanismi di trasporto nei sistemi biologici, comprendendo l’insorgere e la propagazione dei fenomeni bioelettrici, e infine le basi fisiche delle più importanti metodiche di analisi di laboratorio e di diagnostica per uso clinico (come ad esempio la produzione di immagini).

MECCANICA dei FLUIDI nei SISTEMI BIOLOGICI: Equilibrio nei fluidi. Il circuito idrodinamico del sangue: portata, velocità del sangue ed equazione di continuità. Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Misura della viscosità. Moti non stazionari. Forze di coesione e tensione superficiale. Tensione elastica di una membrana e legge di Laplace. Applicazioni del teorema di Bernoulli, misure di flusso. Viscosità del sangue: composizione, comportamento viscoso normale e anomalie della viscosità del sangue. Resistenza dei vasi e variazione di pressione nel sistema circolatorio: resistenza dei vasi, resistenza e regimi di moto, effetto della pressione idrostatica. Lavoro e potenza cardiaca: la pompa cardiaca, il ciclo cardiaco, calcolo del lavoro e della potenza cardiaca. Misura della pressione del sangue. Applicazioni della tensione superficiale: fenomeni di capillarità, embolia gassosa. La formula di equilibrio di Laplace e raggio di equilibrio dei vasi. Effetti idrodinamici della distensibilità dei vasi: considerazioni generali, moto pulsante ed impedenza meccanica. Trasporto in regime viscoso: sedimentazione, elettroforesi e centrifugazione.

ELEMENTI di BIOMECCANICA: Equilibrio e leve applicati alle articolazioni nel corpo umano.

TERMODINAMICA nei SISTEMI BIOLOGICI: I sistemi termodinamici in biologia. Leggi dei gas perfetti e dei gas reali applicate alla biologia. Funzioni di stato e potenziali termodinamici nelle reazioni biochimiche. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione, irraggiamento. L’evaporazione e lo scambio di calore in controflusso.

MECCANISMI di TRASPORTO nei SISTEMI BIOLOGICI: Le membrane nei sistemi biologici. La diffusione libera e attraverso membrane biologiche. La filtrazione attraverso membrane biologiche. Equilibri gas-liquido nei sistemi biologici (trasporto dell'ossigeno). Fenomeni osmotici nei sistemi biologici. La microcircolazione. Fenomeni elettrici nei sistemi biologici: aspetti generali, flussi elettrochimici. Potenziali ed equilibri elettrochimici. Equilibrio di Donnan-Gibbs. La pressione oncotica. Potenziale di riposo della membrana cellulare e meccanismi di trasporto passivo. Meccanismi di trasporto attivo (pompa Na-K). Lavoro di membrana. Attività bioelerettriche nei sistemi biologici. Il potenziale d'azione. Proprietà di cavo dell'assone. Propagazione del potenziale d'azione. Il caso delle fibre mieliniche. Tracciati ECG, EMG,EEG.

FENOMENI ONDULATORI nei SISTEMI BIOLOGICI: Cenni sul meccanismo dell’udito. La visione: l’occhio come sistema ottico e cenni sul meccanismo della visione.

STRUMENTAZIONE MEDICA: Misure di portata e di pressione nel sistema circolatorio. Analisi di Fourier e sue applicazioni. Flussimetria Doppler. Cenni tecnici su ECG ed EEG. Il microscopio: semplice, composto, cenni sul potere separatore e la profondità di campo del microscopio. Microscopi ottici speciali (cenni). Il polarimetro e il potere rotatorio. Spettrofotometria. Cenni sulle microonde, la radiazione infrarossa, i raggi ultravioletti. I raggi X e la loro produzione: il tubo a raggi X e spettro di emissione dei raggi X. I raggi X in diagnostica medica: assorbimento dei raggi X nei sistemi biologici, l'immagine radiologica. Rivelatori di radiazioni ionizzanti (cenni). Effetti delle radiazioni nella materia inerte e nella materia biologica: le radiazioni X e gamma, le radiazioni corpuscolari. Dosimetria e relative unità di misura.

ESPERIENZE di LABORATORIO: Le esperienze di Laboratorio svolte nel corso di Fisica Medica sono:

TARATURA del MICROSCOPIO, MISURE di FLUSSIMETRIA DOPPLER, MISURE di PRESSIONE, VISCOSIMETRIA,

BILANCIA di MOHR; queste esperienze fanno parte del programma d'esame e nel corso dell'esame dovrà essere presentata una relazione per ciascuna esperienza.

=

D. Scannicchio, FISICA BIOMEDICA, 3° edizione, EDISES (2013).

Gli studenti sono convocati presso l'ingresso dei Dipartimenti di Fisica. Le iscrizioni per gli appelli di Gennaio e Febbraio si possono effettuare dopo il 10 Gennaio presso l'ingresso dei Dipartimenti di Fisica. Gli elenchi per le iscrizioni relative agli altri appelli saranno disponibili almeno 15 giorni prima della data dell'appello.

Di norma l'esame consiste in una prova scritta suddivisa in quattro parti:
5 quiz a risposta multipla con domande fondamentali semplici
4 argomenti-tema da svolgere (circa 1-2 facciate per argomento) 10 quiz a risposta multipla sul programma d'esame 4 problemi.
La prova ha durata di 3 ore e mezza.
Lo studente viene convocato successivamente per conoscere e visionare l'esito della prova scritta che di norma costituisce il risultato finale dell'esame.

Nel caso dei due appelli successivi della sessione di gennaio-febbraio, qualora lo studente si ritiri entro un'ora dall'inizio della prova del primo appello, può ripresentarsi all'appello successivo.

Presidente della Commissione: Prof. D. Scannicchio
Componenti la Commissione:
Prof. L. Biazzi
Prof. A. Ottolenghi
Dott. P. Montagna
Dott. E. Giroletti
Dott. F. Ballarini
Dott. P. Torre
Dott. M. Cambiaghi

Gli studenti sono convocati presso l'ingresso dei Dipartimenti di Fisica. Le iscrizioni per gli appelli di Gennaio e Febbraio si possono effettuare dopo il 10 Gennaio presso l'ingresso dei Dipartimenti di Fisica. Gli elenchi per le iscrizioni relative agli altri appelli saranno disponibili almeno 15 giorni prima della data dell'appello.

Di norma l'esame consiste in una prova scritta suddivisa in quattro parti:
5 quiz a risposta multipla con domande fondamentali semplici
4 argomenti-tema da svolgere (circa 1-2 facciate per argomento) 10 quiz a risposta multipla sul programma d'esame 4 problemi.
La prova ha durata di 3 ore e mezza.
Lo studente viene convocato successivamente per conoscere e visionare l'esito della prova scritta che di norma costituisce il risultato finale dell'esame.

Nel caso dei due appelli successivi della sessione di gennaio-febbraio, qualora lo studente si ritiri entro un'ora dall'inizio della prova del primo appello, può ripresentarsi all'appello successivo.

Presidente della Commissione: Prof. D. Scannicchio
Componenti la Commissione:
Prof. L. Biazzi
Prof. A. Ottolenghi
Dott. P. Montagna
Dott. E. Giroletti
Dott. F. Ballarini
Dott. P. Torre
Dott. M. Cambiaghi