ID:
500396
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (03/03/2025 - 06/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Trasmettere il procedimento metodologico della fisica, quale base per l’apprendimento scientifico.
Lo studente deve conoscere i problemi fondamentali della fisica e le loro implicazioni in campo biomedico (e in particolare odontoiatrico), con particolare riferimento ad alcuni argomenti rilevanti per la propedeuticità rispetto ai corsi successivi (quali ad esempio: equilibrio delle forze e dei momenti e elementi di biomeccanica; meccanica dei fluidi e funzionamento del sistema circolatorio; leggi della diffusione di soluzioni e gas - libera e attraverso membrane, tensione superficiale, principi della termodinamica, concetti di base di elettricità e fenomeni termodinamici e elettrici nei sistemi biologici; principi fisici di funzionamento di alcune strumentazioni per indagini diagnostiche).
Lo studente deve inoltre imparare a risolvere semplici problemi di fisica sugli argomenti più direttamente connessi al campo biomedico e saper fare valutazioni quantitative e stime dei fenomeni analizzati.
Lo studente deve conoscere i problemi fondamentali della fisica e le loro implicazioni in campo biomedico (e in particolare odontoiatrico), con particolare riferimento ad alcuni argomenti rilevanti per la propedeuticità rispetto ai corsi successivi (quali ad esempio: equilibrio delle forze e dei momenti e elementi di biomeccanica; meccanica dei fluidi e funzionamento del sistema circolatorio; leggi della diffusione di soluzioni e gas - libera e attraverso membrane, tensione superficiale, principi della termodinamica, concetti di base di elettricità e fenomeni termodinamici e elettrici nei sistemi biologici; principi fisici di funzionamento di alcune strumentazioni per indagini diagnostiche).
Lo studente deve inoltre imparare a risolvere semplici problemi di fisica sugli argomenti più direttamente connessi al campo biomedico e saper fare valutazioni quantitative e stime dei fenomeni analizzati.
Prerequisiti
Argomenti propedeutici di matematica trattati alle Scuole secondarie di II grado quali: la definizione di equazione e regole base per la risoluzione; la rappresentazione dei numeri in potenze di dieci; la definizione dei logaritmi naturali e decimali e oro proprietà fondamentali; il concetto di funzione; la rappresentazione cartesiana di un grafico (in particolare le equazioni di una retta, di una parabola e di una funzione esponenziale); le principali funzioni trigonometriche; la misura degli angoli in radianti; le aree ed i volumi delle principali figure geometriche. Tali concetti sono brevemente richiamati all’inizio del corso.
Metodi didattici
Le lezioni sono supportate dalla presentazione di slides che vengono poi messe a disposizioe degli studenti; durante la lezione si dà ampio spazio agli esempi e al chiarimento dei dubbi degli studenti.
Verifica Apprendimento
Esame orale volto a verificare che lo studente abbia compreso le leggi fondamentali alla base degli argomenti trattati a lezione, con particolare attenzione alle applicazioni in campo medico e odontoiatrico
Testi
- Fisica Biomedica, D. Scannicchio (EdiSES)
- Farr’s Physics for Medical Imaging, Penelope Allisy-Roberts & Jerry Williams, Saunders - ELSEVIER
- slide delle lezioni (disponibili in pdf)
- articoli su rivista forniti in classe
- Farr’s Physics for Medical Imaging, Penelope Allisy-Roberts & Jerry Williams, Saunders - ELSEVIER
- slide delle lezioni (disponibili in pdf)
- articoli su rivista forniti in classe
Contenuti
INTRODUZIONE
Il ruolo della Fisica nell’Odontoiatria
MECCANICA e BIOMECCANICA
Meccanica
Grandezze fisiche e dimensioni; sistemi di unità di misura; scalari e vettori; spostamento, velocità, accelerazione; principi della dinamica; forza gravitazionale; massa, peso, densita'; lavoro e energia; principio di conservazione dell'energia; energia cinetica; forze conservative ed energia potenziale; forze dissipative (forza d'attrito); conservazione dell'energia meccanica; equilibrio di un sistema meccanico.
Equilibrio dei corpi rigidi
Equilibri traslazionale e rotazionale; centro di massa e baricentro; vincoli e leve; leve e articolazioni
Biomeccanica
Equilibrio dell'articolazione dell'anca; equilibrio con bastone; equilibrio del piede; equilibrio in posizione eretta e nelle flessioni; l’articolazione della mandibola; la mandibola negli animali
Approfondimenti
Fisica dell’estrazione dentale; fisica della masticazione
MECCANICA DEI FLUIDI e MECCANICA DEI FLUIDI NEI SISTEMI BIOLOGICI
Equilibrio
Pressione; equilibrio nei fluidi e pressione idrostatica; effetti fisiologici; misura di pressione del sangue; esempi di applicazioni mediche; spinta di archimede
Moto di un liquido perfetto
Portata di un fluido; equazione di continuità; velocità media del sangue nel sistema circolatorio; teorema di Bernoulli; aneurisma, stenosi
Moto di un liquido reale
Resistenza meccanica; viscosità; regimi di moto laminare e turbolento; regimi di moto nel sistema circolatorio
Viscosità del sangue
Viscosità del sangue; accumulo assiale; viscosità nei capillari
Resistenza e caduta di pressione nei vasi
Resistenza dei vasi; caduta di pressione nei vasi; esempi numerici
Forze di coesione
Forze di coesione; tensione superficiale e applicazioni; fenomeni di capillarità; formula di laplace; embolia gassosa
Distensibilità dei condotti
Legge di hooke; materiali distensibili reali; tensione elastica; caratteristica elastica dei vasi; formula di laplace e applicazioni; caratteristica tensione-raggio
Lavoro cardiaco e pulsatilità del moto
Potenza e rendimento; la pompa cardiaca; contrazioni muscolari; ciclo cardiaco; lavoro cardiaco; pulsatilita' del moto
Trasporto in regime viscoso
Sedimentazione; moto circolare uniforme; forza centrifuga; centrifugazione; elettroforesi
Approfondimenti
Meccanica dei fluidi nei tubuli dentinali
ONDE SONORE, ULTRASUONI E IL LORO IMPIEGO IN MEDICINA
Onde sonore e ultrasuoni; propagazione e impedenza acustica; ecografia e formazione dell’immagine; attenuazione ultrasuoni; risoluzione immagine; modo di analisi; la sonda ecografica; artefatti nell’immagine (b-mode); effetto doppler; ecodoppler; aliasing; effetti biologici degli ultrasuoni
Materiale per approfondimento
Ultrasuoni in odontoiatria, applicazioni diagnostiche e terapeutiche
TERMODINAMICA E FENOMENI ELETTRICI NEI SISTEMI BIOLOGICI
Elementi di Termodinamica
Temperatura; stato e trasformazione termodinamica; energia interna; calore , calore specifico, calore latente; lavoro in termodinamica; I principio della termodinamica; gas perfetti e gas reali; rendimento di una macchina termina; II principio della termodinamica; entropia; trasmissione del calore
Fenomeni elettrici
Carica elettrica e forza di coulomb; campo elettrostatico; energia potenziale elettrostatica; potenziale elettrico; capacità elettrica; condensatori; corrente e densità di corrente elettrica; leggi di ohm; circuiti in corrente continua; effetto joule; carica e scarica del condensatore
Termodinamica, meccanismi di trasporto e fenomeni elettrici nei sistemi biologici
Soluzioni e fisica delle membrane; flussi attraverso membrane; meccanismi di trasporto; leggi di Fick; diffusione; filtrazione; diffusione gas-liquido; osmosi; flussi elettrochimici; potenziale di membrana; potenziale d’azione; proprietà di cavo dell’assone
Materiale per approfondimento
Meccanica dei fluidi nei tubuli dentinali, fenomeni elettrici e sensibilità dentale al caldo e al freddo
RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA: RAGGI X E IL LORO IMPIEGO IN DIAGNOSTICA
Radiazione elettromagnetica: raggi X in diagnostica, assorbimento e produzione
Assorbimento raggi X; interazione degli X in uso in diagnostica; tubo a raggi X; controllo dello spettro; filtrazione; limiti del tubo a raggi X
Raggi X in diagnostica medica
Immagine a raggi x; qualità dell’immagine; contrasto; dose al paziente; griglia e radiazione diffusa; distorsioni dell’immagine; radiografia digitale; radioscopia; tecniche radiografiche (esempi)
Imaging tomografico con raggi X
Tomografia; scala di hounsfield; formazione dell’immagine TC; apparecchiatura TC; artefatti dell’immagine
Materiale per approfondimento
Effetti biologici dell’esposizione a raggi X in pazienti odontoiatrici; Cone-beam CT; Radioattività, radionuclidi e incorporazione nei denti
Il ruolo della Fisica nell’Odontoiatria
MECCANICA e BIOMECCANICA
Meccanica
Grandezze fisiche e dimensioni; sistemi di unità di misura; scalari e vettori; spostamento, velocità, accelerazione; principi della dinamica; forza gravitazionale; massa, peso, densita'; lavoro e energia; principio di conservazione dell'energia; energia cinetica; forze conservative ed energia potenziale; forze dissipative (forza d'attrito); conservazione dell'energia meccanica; equilibrio di un sistema meccanico.
Equilibrio dei corpi rigidi
Equilibri traslazionale e rotazionale; centro di massa e baricentro; vincoli e leve; leve e articolazioni
Biomeccanica
Equilibrio dell'articolazione dell'anca; equilibrio con bastone; equilibrio del piede; equilibrio in posizione eretta e nelle flessioni; l’articolazione della mandibola; la mandibola negli animali
Approfondimenti
Fisica dell’estrazione dentale; fisica della masticazione
MECCANICA DEI FLUIDI e MECCANICA DEI FLUIDI NEI SISTEMI BIOLOGICI
Equilibrio
Pressione; equilibrio nei fluidi e pressione idrostatica; effetti fisiologici; misura di pressione del sangue; esempi di applicazioni mediche; spinta di archimede
Moto di un liquido perfetto
Portata di un fluido; equazione di continuità; velocità media del sangue nel sistema circolatorio; teorema di Bernoulli; aneurisma, stenosi
Moto di un liquido reale
Resistenza meccanica; viscosità; regimi di moto laminare e turbolento; regimi di moto nel sistema circolatorio
Viscosità del sangue
Viscosità del sangue; accumulo assiale; viscosità nei capillari
Resistenza e caduta di pressione nei vasi
Resistenza dei vasi; caduta di pressione nei vasi; esempi numerici
Forze di coesione
Forze di coesione; tensione superficiale e applicazioni; fenomeni di capillarità; formula di laplace; embolia gassosa
Distensibilità dei condotti
Legge di hooke; materiali distensibili reali; tensione elastica; caratteristica elastica dei vasi; formula di laplace e applicazioni; caratteristica tensione-raggio
Lavoro cardiaco e pulsatilità del moto
Potenza e rendimento; la pompa cardiaca; contrazioni muscolari; ciclo cardiaco; lavoro cardiaco; pulsatilita' del moto
Trasporto in regime viscoso
Sedimentazione; moto circolare uniforme; forza centrifuga; centrifugazione; elettroforesi
Approfondimenti
Meccanica dei fluidi nei tubuli dentinali
ONDE SONORE, ULTRASUONI E IL LORO IMPIEGO IN MEDICINA
Onde sonore e ultrasuoni; propagazione e impedenza acustica; ecografia e formazione dell’immagine; attenuazione ultrasuoni; risoluzione immagine; modo di analisi; la sonda ecografica; artefatti nell’immagine (b-mode); effetto doppler; ecodoppler; aliasing; effetti biologici degli ultrasuoni
Materiale per approfondimento
Ultrasuoni in odontoiatria, applicazioni diagnostiche e terapeutiche
TERMODINAMICA E FENOMENI ELETTRICI NEI SISTEMI BIOLOGICI
Elementi di Termodinamica
Temperatura; stato e trasformazione termodinamica; energia interna; calore , calore specifico, calore latente; lavoro in termodinamica; I principio della termodinamica; gas perfetti e gas reali; rendimento di una macchina termina; II principio della termodinamica; entropia; trasmissione del calore
Fenomeni elettrici
Carica elettrica e forza di coulomb; campo elettrostatico; energia potenziale elettrostatica; potenziale elettrico; capacità elettrica; condensatori; corrente e densità di corrente elettrica; leggi di ohm; circuiti in corrente continua; effetto joule; carica e scarica del condensatore
Termodinamica, meccanismi di trasporto e fenomeni elettrici nei sistemi biologici
Soluzioni e fisica delle membrane; flussi attraverso membrane; meccanismi di trasporto; leggi di Fick; diffusione; filtrazione; diffusione gas-liquido; osmosi; flussi elettrochimici; potenziale di membrana; potenziale d’azione; proprietà di cavo dell’assone
Materiale per approfondimento
Meccanica dei fluidi nei tubuli dentinali, fenomeni elettrici e sensibilità dentale al caldo e al freddo
RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA: RAGGI X E IL LORO IMPIEGO IN DIAGNOSTICA
Radiazione elettromagnetica: raggi X in diagnostica, assorbimento e produzione
Assorbimento raggi X; interazione degli X in uso in diagnostica; tubo a raggi X; controllo dello spettro; filtrazione; limiti del tubo a raggi X
Raggi X in diagnostica medica
Immagine a raggi x; qualità dell’immagine; contrasto; dose al paziente; griglia e radiazione diffusa; distorsioni dell’immagine; radiografia digitale; radioscopia; tecniche radiografiche (esempi)
Imaging tomografico con raggi X
Tomografia; scala di hounsfield; formazione dell’immagine TC; apparecchiatura TC; artefatti dell’immagine
Materiale per approfondimento
Effetti biologici dell’esposizione a raggi X in pazienti odontoiatrici; Cone-beam CT; Radioattività, radionuclidi e incorporazione nei denti
Lingua Insegnamento
Italiano
Altre informazioni
email docenti:
giorgio.baiocco@unipv.it
francesca.ballarini@unipv.it
Ricevimento studenti: su appuntamento
giorgio.baiocco@unipv.it
francesca.ballarini@unipv.it
Ricevimento studenti: su appuntamento
Corsi
Corsi
ODONTOIATRIA E PROTESI DENTARIA
Laurea Magistrale Ciclo Unico 6 Anni
6 anni
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Persone (2)
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