Programma del corso di fisica medica

Programma del corso di fisica medica, a.a. 2001-2002
(Sedi di Torino e del S.Luigi)
Introduzione alle grandezze fisiche ed alle unità di misura
 Definizione di grandezze fisiche, grandezze fondamentali e derivate, costanti fisiche.
 Il sistema Internazionale di unità di misura, multipli e sottomultipli, uso delle potenze di 10.
 Grandezze scalari e grandezze vettoriali:
 esempi di vettori: spostamento, velocità ed accelerazione.
 somma, differenza e prodotto di vettori. Risultante di una somma di vettori.
Meccanica dei corpi rigidi
 Introduzione alle forze e principi della dinamica. Esempi di forze:
 la forza peso e l'accelerazione di gravità.
 la forza di attrito.
 la forza centrifuga ed il moto circolare uniforme.
 Corpi rigidi:
 il baricentro di un corpo rigido ed il baricentro del corpo umano.
 il momento di una forza e le condizioni di equilibrio di un corpo rigido.
 vincoli e condizioni di stabilità di un corpo su di un piano.
 le leve ed esempi di articolazioni umane.
 Energia meccanica e lavoro di una forza:
 energia cinetica ed energia potenziale di un corpo.
 principio di conservazione dell'energia meccanica.
Meccanica dei fluidi
 Introduzione ai fluidi:
 distinzione tra liquidi, gas e vapori.
 caratteristiche dei fluidi: diffusione, viscosità, comprimibilità. Il fluido ideale.
 Statica dei fluidi:
 definizione di densità e di pressione.
 la legge di Stevino e le sue applicazioni:
 i vasi comunicanti.
 la misura della pressione atmosferica ed il mmHg.
 il manometro a liquido e lo sfigmomanometro.
 gli effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni.
 la trasfusione.
 il principio di Archimede ed il galleggiamento dei corpi.
 Idrodinamica:
 regime stazionario e la definizione di portata di in condotto. La portata del cuore umano
 l'equazione di continuità in un condotto e la velocità del sangue nel circolo sistemico.
 I fluidi ideali: il teorema di Bernoulli e sue applicazioni (aneurisma e stenosi).
 I fluidi reali:
 la resistenza idrodonamica, confronto tra un soggetto sano e iperteso.
 il moto laminare, la legge di Hagen-Poiseuille e la viscosità di un fluido.
 il regime turbolento e la velocità critica.
 applicazioni al sistema cardiocircolatorio:
 la resistenza idrodinamica di un soggetto sano e du un soggetto iperteso.
 la viscosità del sangue.
 la velocità critica nei vasi snguigni.
 il lavoro motore del cuore.
 Legge di Stokes, la sedimentazione e la centrifugazione.
Termologia
 La temperatura ed il calore:
 le differenti scale termometriche ed il termometro.
 il calore come forma di energia e la caloria.
 il calore specifico e le condizioni di equilibrio termico.
 Le trasformazioni di fase ed calore latente di evaporazione.
 Meccanismi di trasmissione del calore e termoregolazione umana.
I Gas
 La tavola periodica, la massa atomica, la mole ed il numero di Avogadro.
 I gas ideali e le trasformazioni isoterme:
 miscuglio di gas, frazione molare, pressione parziale e legge di Dalton.
 I gas reali e le trasformazioni isoterme:
 la tesione di vapore e l'umidità relativa.
Le soluzioni diluite
 Le soluzioni liquide e la concentrazione: esempio della composizione del plasma.
 La diffusione dei gas nei liquidi, la legge di Henry e la solubilità
 Esempio: equilibri negli alveoli polmonari e la diffusione di ossigeno ed azoto nel corpo.
 Membrane semipermeabili e fenomeni osmotici: la legge di Van't Hoff.
 Le soluzioni isotoniche.
Fenomeni elettrici
 Il modello atomico e la carica elettrica.
 la legge di Coulomb, il campo elettrico ed il potenziale elettrico. L'elettronvolt.
 la legge di Ohm e la resistenza elettrica:
 parallelismo tra circuiti elettrici e fluidodinamici.
 Breve cenno sulle correnti alternate.
Le onde
 Generalità:
 frequenza, periodo, lunghezza d'onda e velocità di propagazione delle onde.
 onde longitudinali ed onde trasversali.
 intensità di un'onda e legge del quadrato della distanza.
 Le onde acustiche: generalità ed effetto Doppler.
 Il suono e la curva di udibilità.
 Gli utrasuoni e le loro applicazioni in medicina:
 ecografia ed ecodoppler.
 il litotritore.
 Le onde elettromagnetiche:
 La velocità della luce e lo spettro delle onde elettromagnetiche.
 I fotoni e la costante di Plank.
I raggi X
 Produzione ed assorbimento dei raggi X nei tessuti.
 L'immagine radiologica.
 Cenni di radioterapia (solo sede di Torino):
 effetti biologici delle radiazioni.
 grandezze dosimetriche: dose assorbita, LET, esposizione.
 tipologie di esposizione e meccanismi di irradiazione in radioterapia.
 diverse fasi di un trattamento radioterapico ed esempi di piani di trattamento.
Medicina Nucleare
 I radionuclidi e la legge di decadimento radioattivo