Corso di Laurea in Infermieristica - Asti

C.I. Struttura, Morfologia e Funzionamento del Corpo Umano II

Anno accademico 2009/2010

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Moduli didattici
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

Al termine del corso lo studente deve essere in grado di: Far acquisire allo studente le conoscenze di base dei principi della Fisica e della Fisiologia necessari per la comprensione del funzionamento dei principali sistemi che costituiscono il corpo umano e per l’utilizzo della strumentazione biomedica, con particolare attenzione alle applicazioni di interesse per il corso di laurea.

Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente dovrà possedere una buona conoscenza degli argomenti trattati durante il corso ed essere in grado di utilizzare consapevolmente gli strumenti acquisiti. Il possesso di tali competenze sarà oggetto di verifica attraverso una valutazione scritta e orale congiunte.

Programma

Durante il corso si tratteranno i seguenti argomenti

• Richiami di matematica; grandezze fisiche e unità di misura:
  • Proprietà delle potenze ed uso delle potenze di 10. 
  • Percentuali, variazione assoluta e relativa di una grandezza. 
  • Proporzionalità diretta ed inversa. Rappresentazione grafica di una relazione tra grandezze.
  • Definizione di grandezza fisica. Grandezze fondamentali e derivate. Il Sistema Internazionale di unità di misura. Multipli e sottomultipli.
  • Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni coi vettori.
  • Errori di misura sistematici e casuali.
• Biomeccanica ed elasticità:
  • Cenni di cinematica del punto: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato e moto circolare uniforme.
  • Principi della dinamica e esempi di forze: forza peso e accelerazione di gravità; forza centripeta; forza d’attrito.
  • Baricentro di un corpo. Momento di una forza e condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Leve ed esempi di articolazioni del corpo umano.
  • Lavoro ed energia. Potenza meccanica e rendimento. Energia cinetica e potenziale di un corpo.
  • Legge di Hooke; elasticità delle ossa.
• Fenomeni elettrici e fisiologia dei tessuti eccitabili
  • Il modello atomico e la carica elettrica.
  • Legge di Coulomb e campo elettrico.
  • Energia potenziale elettrica e differenza di potenziale elettrico; esempio del campo elettrico uniforme e del dipolo elettrico.
  • Capacità elettrica e condensatori; esempio della membrana cellulare.
  • Intensità di corrente. Materiali conduttori ed isolanti. Resistenza elettrica e legge di Ohm. Potenza elettrica ed effetto Joule.
  • Cenno sulle correnti alternate e sugli effetti del passaggio della corrente elettrica nel corpo umano.
  • Fenomeni elettrici nelle cellule eccitabili: la membrana cellulare e i canali ionici; il potenziale di membrana e la legge di Nernst; il potenziale locale; il potenziale d’azione e la sua propagazione in fibre mieliniche e amieliniche.
  • Comunicazione tra neuroni: sinapsi elettriche e chimiche; neurotrasmettitori e recettori di membrana; potenziali post-sinaptici.
•  Sistemi nervoso e muscolare
  • La contrazione muscolare: la placca neuromuscolare; l’accoppiamento eccitazione-contrazione; la scossa semplice; contrazione subtetanica e tetanica; contrazione isometrica e isotonica; tipi di fibre muscolari: toniche e fasiche. Unità motorie e loro reclutamento. Cellula muscolare scheletrica, liscia, cardiaca: differenze ed analogie nei meccanismi contrattili. La relazione lunghezza-tensione e la relazione forza-velocità.
  • Sistema nervoso centrale e periferico. Estesiologia generale. Stimoli, Recettori. Classificazioni. Potenziale di recettore. Concetto di soglia, stimolo adeguato, trasduzione. Adattamento. Discriminazione spaziale e temporale. Codice neurale dell’intensità dello stimolo. Principi di organizzazione e funzione dei sistemi sensoriali.
  • Cenni di controllo motorio: riflessi e movimento volontario, vie corticospinali e principali strutture coinvolte nel sistema nervoso centrale (cenni).
  • L'EEG, sonno-veglia (cenni). La barriera ematoencefalica.
  • Concetto di omeostasi. Il sistema nervoso autonomo: simpatico, parasimpatico e enterico, caratteristiche generali e funzione.
• Sistema Endocrino
  • Introduzione al sistema endocrino: modalità di secrezione; trasporto e azione degli ormoni sulle cellule bersaglio; meccanismo di controllo a retroazione. Adenoipofisi. Neuroipofisi. Pancreas endocrino e diabete. Ormoni delle ghiandole surrenali. Ormoni tiroidei. Metabolismo del calcio: paratormone e calcitonina. Ormoni sessuali. (cenni).
• Meccanica del fluidi e apparato cardio-circolatorio:
  • Fluidi ideali e reali. Densità e pressione.
  • Pressione idrostatica e legge di Stevino. Esperimento di Torricelli e unità di misura della pressione (Pa e mmHg).
  • Il cuore: eccitazione ritmica, sistema di conduzione, concetto di dipolo elettrico e ECG (derivazioni standard). Analisi del ciclo cardiaco in termini di volume e pressione in relazione all’ECG. Regolazione intrinseca della gettata sistolica (legge di Frank-Starling). Regolazione nervosa dell’attività cardiaca.
  • Applicazioni biomediche della pressione idrostatica: effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni; la fleboclisi.
  • Definizione di portata e portata del cuore. Equazione di continuità di un condotto e velocità del sangue nei vari distretti del circolo sistemico.
  • Teorema di Bernoulli e applicazioni (aneurisma e stenosi).
  • Attrito viscoso nei liquidi reali. Viscosità del sangue e velocità critica nei vasi.
  • Circolazione sistemica. Legge di Hagen-Poiseuille e resistenza idrodinamica del circolo sistemico. Pressione nei vari distretti dell’albero circolatorio; azione del sistema simpatico sul letto vascolare; onda pulsatoria e polso arterioso; variazioni di pressione legate alla postura.
  • Misura della pressione arteriosa: lo sfigmomanometro e il manometro a liquido.
  • Regolazione della pressione arteriosa: determinanti della pressione arteriosa sistemica; riflessi a breve, medio e lungo termine; determinanti del ritorno venoso.
  • Concentrazione. Diffusione e leggi di Fick.
  • Membrane semipermeabili e osmosi. Leggi di Van’t Hoff. Soluzioni fisiologiche.
  • Compartimenti liquidi dell’organismo e equilibrio osmotico (cenni); filtrazione capillare; azione del sistema linfatico; edema e sue cause; controllo metabolico della perfusione tissutale. Funzione degli endoteli. Circolo coronarico (cenni).
  • Principio di Archimede e galleggiamento dei corpi. Velocita` di sedimentazione e centrifugazione; esempio della VES.
•  Gas, fenomeni molecolari di superficie e apparato respiratorio:
  • Sistemi termodinamici. La temperatura assoluta e le diverse scale termometriche.
  • Tavola periodica degli elementi, massa atomica, mole e numero di Avogadro.
  • Equazione di stato dei gas perfetti; trasformazioni isoterme, isocore e isobare rappresentate sul piano pV.
  • Frazioni molari, pressioni parziali e legge di Dalton.
  • I gas reali. Tensione di vapore e umidità assoluta e relativa.
  • Composizione dell’aria libera e dell’aria alveolare. Tensione di vapor saturo dell’acqua e pressioni parziali dei gas presenti nell’aria alveolare.
  • Lamine liquide e tensione superficiale; effetto dei tensioattivi. Legge di Laplace.
  • Meccanica respiratoria: muscoli coinvolti, volumi polmonari, pressione alveolare e pressione intrapleurica nel ciclo respiratorio a riposo, pneumotorace; compliance del sistema toraco-polmonare e ruolo del surfactante; prove di funzionalità respiratoria (cenni); sistemi di ventilazione artificiale.
  • Solubilità dei gas nei liquidi. Embolia gassosa.
  • Diffusione e trasporto dei gas nel sangue: composizione dell’aria libera e dell’aria alveolare; pressioni parziali di ossigeno e anidride carbonica nel sangue arterioso e venoso; scambio di gas a livello alveolare e tissutale; ruolo dell’emoglobina e sua curva di dissociazione; modificazioni durante attività fisica.
  • Circolazione ematica polmonare e influenza della postura (cenni).
  • Controllo nervoso della respirazione, chemocettori centrali e periferici e riflesso chemocettivo; altri riflessi motori che coinvolgono l’apparato respiratorio (cenni); problemi respiratori in alta quota e acclimatazione (cenni)
• Funzione renale
  • Filtrazione glomerulare, pressione netta di filtrazione, autoregolazione della VFG.
  • Meccanismi di assorbimento e secrezione.
  • Destino in termini di filtrazione/riassorbimento/secrezione dei principali costituenti del plasma.
  • Clearence plasmatica renale: significato e applicazioni cliniche. Meccanismo di concentrazione dell’urina.
  • Modulazione ormonale dell’attività renale e ruolo renale di mantenimento dell’omeostasi.
• Equilibrio Acido-base
  • Sistemi di regolazione dell’equilibrio acido-base e loro caratteristiche; i sistemi tampone; sistema respiratorio e inter-dipendenza tra ventilazione e pH arterioso; regolazione renale del pH; stati di alcalosi/acidosi di origine respiratoria o metabolica e loro compensazione.
• Calorimetria, termoregolazione, metabolismo e apparato digerente:
  • Dilatazione termica e termometro clinico.
  • Il calore come forma di energia e la caloria. Il calore specifico e le condizioni di equilibrio termico. Trasformazioni di fase e calori latenti.
  • Meccanismi di propagazione del calore (conduzione, convezione e irraggiamento). Termoregolazione corporea (cenni).
  • Metabolismo e energia fisiologica minima.
  • Apparato digerente e controllo neurovegetativo. Funzioni dell'intestino. La deglutizione.
  • Funzione digestiva e svuotamento gastrico. Funzione digerente del piccolo intestino e dell'intestino crasso.
  • Cenni di digestione ed assorbimento di lipidi, protidi e glicidi. Funzione e produzione ormonale del pancreas.
  • Produzione di bile e ricircolo entero-epatico.
• Onde. Elementi di acustica e ottica:
  • Caratteristiche delle onde: frequenza, periodo, lunghezza d’onda, ampiezza e velocità di propagazione.
  • Onde trasversali e longitudinali.
  • Principio di linearita` e interferenza. Caratteristiche e formazione di onde stazionarie. Intensità sonora e legge del quadrato della distanza.
  • L’orecchio umano. Curva di udibilita` e sensazione sonora.
  • Cenni sull’effetto Doppler, gli ultrasuoni e le applicazioni ecografiche.
  • Onde elettromagnetiche e loro spettro. Il fotone e la costante di Planck. La luce visibile. Velocità della luce, indice di rifrazione di un mezzo e dispersione della luce.
  • Riflessione e rifrazione. Angolo limite e riflessione totale; le fibre ottiche.
  • Lenti sottili e costruzione delle immagini. Potere diottrico.
  • L’occhio umano e le anomalie visive.
• Raggi X e radioattivita`:
  • Radiazioni ionizzanti e loro interazione con la materia.
  • Produzione dei raggi X e impiego in diagnostica e radioterapia.
  • Radionuclidi e legge del decadimento radioattivo; utilizzo in medicina nucleare.
  • Effetti biologici delle radiazioni e elementi di dosimetria.

Lo studente può completare la sua preparazione ed approfondire gli argomenti sui seguenti testi: - BOSSI E ALTRI, Fisica medica, statistica e informatica, ed. MASSON, Milano. - F. BORSA, G.L. INTROZZI e D. SCANNICCHIO, Elementi di fisica per Diplomi Universitari di indirizzo medico e biologico, Ed. Unicopli, Milano. - E. RAGOZZINO, Elementi di fisica, Ed. EdiSES, Napoli. · M. FAZIO, G. TOSI, G. EULISSE e M. PERTOSA, Fondamenti di fisica e biofisica, Ed. Sorbona (Milano) - L. FOLLINI, Fisica e Biofisica, Ed. Piccin, Padova. - F. MARTINI, Fondamenti di Anatomia e Fisiologia, EdiSES (Napoli) 1994 - R.R. SEELEY, T.D. STEPHENS, P. TATE, Anatomia e Fisiologia, Ed. Sorbona (Milano) - G.A. THIBODEAU, K.T. PATTON, Anatomia e Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana (Milano) - SILVERTHORN, Fisiologia Umana, un approccio integrato, Casa Editrice Ambrosiana (Milano) 2010 - Autori Vari Fisiologia Umana- Ed PICCIN.

Moduli didattici

• Fisica Applicata II (FIS/07)
• Fisiologia (BIO/09)

• Materiale didattico
• Bacheca appelli
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