FISICA E STATISTICA

Anno accademico 2018/2019 - 1° anno
Docenti Crediti: 8
Organizzazione didattica: 200 ore d'impegno totale, 144 di studio individuale, 56 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

  • FISICA

    Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base di alcuni argomenti di Fisica e di descrivere le metodiche della Fisica applicata ai fenomeni biologici.

  • STATISTICA

    Il corso si propone di introdurre lo studente ai principi elementari della ricerca in medicina, dove l’oggetto di studio non è un singolo individuo ma un collettivo.

    Gli studenti acquisiranno la capacità di comprendere anche articoli di letteratura con esempi concreti applicati alla pratica clinica

    Lo studente acquisirà la conoscenza delle principali tematiche di statistica medica di interesse per il corso di laurea. In particolare acquisirà conoscenze dei principali modelli e teoremi di statistica medica e di applicarli correttamente alla descrizione qualitativa e quantitativa di casi reali mediante verifica delle ipotesi.

    Lo studente, inoltre, acquisirà capacità di ampliare ed approfondire le tematiche di statistica medica e le sue applicazioni in modo autonomo.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

  • FISICA

    Il metodo didattico utilizzato per lo svolgimento dell'insegnamento è basato su lezioni frontali ed esercitazioni.

  • STATISTICA

    Lezioni frontali con l'utilizzo di materiale multimediale (presentazioni ppt)

    Durante il corso delle lezioni è possibile intervenire con domande e richieste di chiarimento e partecipare alle esercitazioni.


Prerequisiti richiesti

  • FISICA

    Algebra elementare. Geometria euclidea. Elementi di trigonometria. Uso della notazione scientifica.

  • STATISTICA

    Conoscenze base di matematica tipiche dei programmi delle scuole superiori.


Frequenza lezioni

  • FISICA

    Come da Regolamento del Corso di Laurea.

  • STATISTICA

    Obbligatoria


Contenuti del corso

  • FISICA

    Programma del corso

    Parte introduttiva: Grandezze fisiche. Sistema di Unità di Misura SI. Grandezze scalari e vettoriali. Somma e differenza tra vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici. Accuratezza e precisione di una misura.

    Elementi di Meccanica: Moto in una dimensione. Vettore posizione e vettore spostamento. Moto rettilineo uniforme. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Caduta libera, piano inclinato e moto del proiettile. Moto circolare. Concetto di massa e di densità. Concetto di forza. Principi della dinamica. Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Forza Gravitazionale e Forza Peso. Legge di Hooke. Lavoro compiuto da una forza. Potenza. Definizione di Energia Cinetica ed Energia Potenziale. Teorema dell’energia cinetica. Forze Conservative e Forze non Conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi e cenni di applicazioni alla biomeccanica.

    Elementi di Fluidostatica e Fluidodinamica: Moto stazionario ed equazione di continuità. Legge di Stevino, Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Forze di coesione e tensione superficiale nei liquidi.

    Elementi di Termologia: Leggi dei gas perfetti e dei gas reali applicate alla biologia. Temperatura e calore. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione, irraggiamento. Transizioni di fase.

    Elementi di Elettromagnetismo: Proprietà delle cariche elettriche. Isolanti e Conduttori. La legge di Coulomb. Il vettore Campo Elettrico. Moto di particelle cariche in un campo elettrico. Potenziale elettrico ed energia potenziale di cariche puntiformi. Capacità. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Lavoro e Potenza. Effetto termico della corrente. Circuiti elettrici. Il vettore campo magnetico. Forza magnetica.

    Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici: Cenni sul meccanismo dell’udito. La visione: l’occhio come sistema ottico. Cenni sul meccanismo della visione. Lo spettro delle onde elettromagnetiche e relative applicazioni biologiche.

  • STATISTICA

    Il disegno sperimentale
    Misura e errori
    La variabilità dei dati biologici, clinici e di laboratorio
    Carattere statistico delle osservazioni. Raccolta, classificazione, trasformazione e rappresentazione grafica dei dati.

    Presentazione di una casistica; tabelle di contingenza;
    Distribuzioni di frequenza; istogrammi; diagrammi a scatola e baffi.
    Indici di posizione: le medie (aritmetica, geometrica, armonica), moda, mediana, quartili, percentili
    Indici di variabilità: intervallo di variazione, devianza, varianza, deviazione standard, coefficiente di variazione

    Introduzione alle distribuzioni di probabilità
    Applicazione in campo biomedico della probabilità: teorema di Bayes.
    Test diagnostici: Sensibilità, specificità e valori predittivi
    Distribuzione normale (o di Gauss). La variabile normale standardizzata e sua distribuzione di probabilità

    Problemi generali e metodi di campionamento, errori di campionamento.
    Stima dei parametri di una popolazione: Intervalli di confidenza di medie

    Test di significatività statistica: ipotesi nulla, errore di I e II tipo, livello di significatività, valore P e potenza di un test statistico
    Scelta dei test statistici. Test parametrici e non parametrici per dati indipendenti e dipendenti.
    Test z e test t su una media campionaria
    Test t di Student per dati appaiati e per dati non appaiati
    Analisi della varianza ad uno o due criteri di classificazione (ANOVA per dati appaiati e non appaiati). Test di Student-Newman-Keuls per confronti multipli
    Test non parametrici per dati non appaiati (test sulla somma dei ranghi) et per dati appaiati (test dei ranghi con segno di Wilcoxon). Test di Kruskal-Wallis. Test di Friedman
    Test del Chi-quadro
    Correlazione e regressione
    Misure di associazione: Odds Ratio e Rischio Relativo


Testi di riferimento

  • FISICA

    - Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises

    - Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises

  • STATISTICA
    • BIOSTATISTICA, M. Pagano - K. Gauvreau, Editore: Idelson-Gnocchi
    • LE BASI DELLA STATISTICA per scienze Bio-Mediche, Swinscow TDV, Campbell MJ, Editore Minerva Medica

Programmazione del corso

FISICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1Grandezze fisiche e unità di misuraElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
2Vettori e operazioni fra vettoriElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
3Errori di misuraElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
4Moto rettilineo uniformeIntroduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises 
5Velocità e accelerazioneElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
6Concetti di massa, densità e forzaElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
7Leggi della dinamicaElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
8Legge di HookeIntroduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises 
9LavoroElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
10Energia cinetica ed Energia potenzialeElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
11Forze Conservative e non ConservativeElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
12Teorema di BernoulliElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
13Legge dei gas perfettiElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
14Meccanismi di trasmissione del caloreIntroduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises 
15Legge di CoulombElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
16Legge di OhmElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
17Il campo magneticoElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
18Fenomeni ondulatori nei sistemi biologiciMateriale fornito dal docente 
STATISTICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1Il disegno sperimentale Misura e errori cap. 1 - cap. 22 - cap. 2: 2.1 
2Raccolta, classificazione, trasformazione e rappresentazione grafica dei daticap. 2: 2.2, 2.3  
3Distribuzioni di frequenza, Indici di posizione e di variabilitàcap. 3 
4Introduzione alle distribuzioni di probabilità Applicazione in campo biomedico della probabilità: teorema di Bayes. Test diagnostici: Sensibilità, specificità e valori predittivicap. 6 
5Distribuzione normale (o di Gauss). La variabile normale standardizzata e sua distribuzione di probabilitàcap. 7 
6Stima dei parametri di una popolazione: Intervalli di confidenza di mediecap. 8 - cap. 9 
7Test di significatività statistica: ipotesi nulla, errore di I e II tipo, livello di significatività, valore P e potenza di un test statistico Scelta dei test statistici. Test parametrici e non parametrici per dati indipendenti e dipendenticap. 10  
8Test z e test t su una media campionaria Test t di Student per dati appaiati e per dati non appaiati Analisi della varianza ad uno o due criteri di classificazione (ANOVA per dati appaiati e non appaiati). Test di Student-Newman-Keuls per confronti multiplicap. 11 - cap.12 
9Test non parametrici per dati non appaiati (test sulla somma dei ranghi) et per dati appaiati (test dei ranghi con segno di Wilcoxon). Test di Kruskal-Wallis. Test di Friedman Test del Chi-quadrocap. 13 - cap.15: 15.1, 15.2 
10Correlazione e regressionecap. 17 - cap. 18 
11Misure di associazione: Odds Ratio e Rischio Relativocap. 15: 15.3 

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

  • FISICA

    La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

     

    Criteri per l’attribuzione del voto finale:

    Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

  • STATISTICA

    Prova scritta con 5 domande a risposta multipla (2 punti per risposta esatta, 10/30) e 5 esercizi (4 punti per esercizio, 20/30)


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

  • FISICA
    • Operazioni fra vettori
    • Moto rettilineo uniforme
    • Concetti di massa e densità
    • Leggi della dinamica
    • Lavoro
    • Energia cinetica ed Energia potenziale
    • Forze Conservative e non Conservative
    • Legge dei gas perfetti
    • Meccanismi di trasmissione del calore
    • Legge di Coulomb
    • Legge di Ohm
    • Proprietà del campo magnetico
  • STATISTICA

    1) In due gruppi uno trattato ed uno controllo rispettivamente di 15 e 17 pazienti e medie di 20 e 30 è stata trovata una t di Student pari a 1,52.

    Il valore tabulato nella tavola della distribuzione t per alfa=0,05 è di 2,04.

    Quale delle seguenti affermazioni è vera.

    a. Il test è significativo

    b. il gruppo trattato è migliore del controllo

    c. la differenza tra i due gruppi è casuale

    d. Il valore P è < 0,05

    e. esiste una differenza reale tra i due gruppi

     

    2) Ripetendo 20 volte la determinazione del glucosio il valore medio è risultato 1,25 g/L con una deviazione standard di 0,052 g/L. Calcolare Il coefficiente di variazione: