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MED3032 - FUNZIONAMENTO DEL CORPO UMANO

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FUNCTIONING OF HUMAN BODY

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Anno accademico 2022/2023

Codice dell'attività didattica
MED3032
Docenti
Claudia Penna (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Maria Pia Bussa (Docente Titolare dell'insegnamento)
Simonetta Amerio (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studi
[f007-c321] laurea i^ liv. in infermieristica (abilitante alla professione sanitaria di infermiere) - a asti
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Tipologia specificata nel modulo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
BIO/09 - fisiologia
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
MED/36 - diagnostica per immagini e radioterapia
Modalità di erogazione
Mista
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Conoscenze di base di matematica, di anatomia e istologia
Basic knowledge of mathematics, anatomy and histology
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Conferire 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.
Fornire le conoscenze di base teoriche e normative in tema di radioprotezione.

The aim of this class is to provide the basic knowledge in physics and physiology which is necessary for understanding the mechanisms underlying the body functions and the biomedical instrumentation, with a special focus on the important topics of this degree course

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Risultati dell'apprendimento attesi

In accordo con i Descrittori di Dublino, si cercherà condurre studenti/studentesse al termine del corso e per il superamento dell'esame, a dimostrare di possedere

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Comprensione dei principali principi fisici e meccanismi fisiologici presentati a lezione e loro integrazione; 

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
aver acquisito una capacità critica e organizzativa alfine di impostare la trattazione di problemi applicativi nell'ambito della fisica, diagnostica e radioprotezione e della fisiopatologia, utilizzando le conoscenze acquisite nei tre ambiti 

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
saper formulare ipotesi su eventuali quesiti a cui potrebbero essere sottoposti

ABILITÀ COMUNICATIVE avere acquisito una corretta terminologia.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
essere in grado di integrare le conoscenze acquisite nei moduli con aspetti della fisiopatologia impiegati a lezione.

In agreement with the Dublin Descriptors, we will try to bring the students to the end of the course and to pass the exam, to demonstrate:

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
Understanding of the main physical principles and physiological mechanisms presented in class and their integration;

ABILITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
have acquired a critical and organizational ability in order to set up the treatment of application problems in the field of physics, diagnostics and radiation protection and pathophysiology, using the knowledge acquired in the three areas

AUTONOMY OF JUDGMENT
knowing how to formulate hypotheses on any questions they might be subjected to

COMMUNICATION SKILLS having acquired correct terminology.

LEARNING ABILITY
be able to integrate the knowledge acquired in the modules with aspects of the pathophysiology used in class.

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Modalità di insegnamento

Le lezioni saranno frontali con ausilio di supporti informatici. Saranno possibili esercitazioni (vedi metodi didattici).

Modulo di Radioprotezione: lezioni frontali con e senza ausili informatici ; lezione sul campo in Ospedale (almeno tre ore).

 

The lessons will be frontal with the aid of computerized supports. Exercises will be possible (see teaching methods).
Radiation Protection Module: lectures with and without computer aids; field lesson in the hospital (at least three hours).

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Scritto dei singoli moduli con orale obbligatorio.

FISIOLOGIA
Modalità d'esame.
Scritto: 16 domande sull'intero programma a risposta chiusa, valore di ogni domanda 1 punto, sbagliate -0.25, saltate (non risposte) 0.
Tempo previsto per la prova: 18 minuti.
Il compito si considera superato con 18/30
Esempio 1 di valutazione: domande giuste 9 (= +9), sbagliate 5 (= -1,25), saltate 2 (= 0) = 7.75/16
voto finale: 14,5/30, Insufficiente.
Esempio 2 di valutazione: domande giuste 10 (= +10), sbagliate 6 (= -1.5), saltate 0 (= 0) = 8,5/16
voto finale: 16/30, insufficiente.  
Esempio 3 di valutazione: domande giuste 10 (= +10), sbagliate 0 (= 0), saltate 6 (= 0) = 10/16
voto finale: 19/30, Sufficiente.
Orale: a giudizio insindacabile della commissione.
NB: Durante il periodo di pandemia verrà impiegata la piattaforma Moodle.

Modulo di Fisica: Lo scritto consisterà in due problemi a soluzione fisico-numerica (5 punti ognuno), un problema a soluzione numerica ( 4 punti), un problema a soluzione grafica (5 punti) due quesiti a risposta multipla (4 punti ognuno) e una domanda (3 punti)

Modulo di Radioprotezione: Lo scritto consisterà in 10 domande di cui 5 a risposta multipla (valore risposta esatta: 2 punti, risposta errata o mancante 0 punti), 4 a risposta aperta (valore risposta esatta :4 punti, risposta errata o mancante 0 punti) e un esercizio (valore risposta esatta : 4 punti, risposta errata o mancante 0). Prova orale: facoltativa per cui ha superato o raggiunto 18/30; obbligatoria per chi ha supeerato o raggiunto 16/30 (ma è inferiore a 18/30) e vuole raggiungere almento 18/30.

La prova scritta sarà considerata superata, e lo studente potrà accedere all'orale, solo se viene raggiunta almento la valutazione 16/30 per tutti i tre moduli.

L'esame complessivo verrà considerato superato se lo studente raggiungerà per tutti i moduli la sufficienza (18/30). Il voto finale sarà la media pesata con i CFU dei singoli moduli (3 CFU Fisiologia, 2 Fisica, 3 Radioprotezione).

L'esame fino al termine dell'emergenza Covid verrà effettuato in modalità online o in presenza qualora la situazione sanitaria possa permetterlo. Per il modulo di Fisica in modalità online  sarà richiesta anche la soluzione di un problema di argomento fisico-numerico. 

 

Written individual modules with mandatory oral exam.
PHYSIOLOGY
Exam methods.
Written: 16 questions on the entire closed-ended program, value of each question 1 point, wrong -0.25, skipped (no answers) 0.
Estimated time for the test: 18 minutes.
The task is considered passed with 18/30
Evaluation example 1: right questions 9 (= +9), wrong questions 5 (= -1.25), skip 2 (= 0) = 7.75 / 16
final grade: 14.5 / 30, Insufficient.
Evaluation example 2: right questions 10 (= +10), wrong 6 (= -1.5), skip 0 (= 0) = 8.5 / 16
final grade: 16/30, insufficient.
Evaluation example 3: right questions 10 (= +10), wrong 0 (= 0), skip 6 (= 0) = 10/16
final grade: 19/30, Sufficient.
Oral: at the discretion of the commission.
Physics Module: The paper will consist of two problems with numerical solutions (5 points each), one problem out of two with physical-numerical solutions (6 points), a problem with a graphical solution (4 points) and four multiple choice questions (3 points each).
Radiation Protection Module: The writing will consist of 10 questions of which 5 are multiple choice (correct answer value: 2 points, wrong answer or missing 0 points), 4 open answer (correct answer value: 4 points, wrong answer or missing 0 points ) and an exercise (correct answer value: 4 points, wrong answer or missing 0). Oral exam: optional for which he has passed or reached 18/30; mandatory for those who have exceeded or reached 16/30 (but is below 18/30) and want to reach at least 18/30.
The written test will be considered passed, and the student will have access to the oral exam, only if the 16/30 evaluation for all three modules is reached.
The overall exam will be considered passed if the student reaches sufficiency for all the modules (18/30). The final grade will be the weighted average with the CFU of the individual modules (3 CFU Physiology, 2 Physics, 3 Radiation protection).

The examination until the end of the Covid emergency will be carried out online or in person if the health situation allows it. For the Physics module the oral exam will include also the solution of one problem with physical-numerical solution.

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Programma

- Richiami di matematica; grandezze fisiche e unità di misura.
- Biomeccanica ed elasticità.
Cenni di cinematica del punto. Principi della dinamica e esempi di forze
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. Energia cinetica e potenziale di un corpo. Legge di Hooke; elasticità delle ossa e dei vasi sanguigni.
- fenomeni elettrici e fisiologia dei tessuti eccitabili
Energia potenziale elettrica e differenza di potenziale elettrico. Capacità elettrica e condensatori; esempio della membrana cellulare. Legge di Ohm.
La membrana cellulare e i canali ionici; il potenziale di membrana; il potenziale d'azione e la sua propagazione. La sinapsi.
- sistemi Nervoso e muscolare
La contrazione muscolare: la placca neuromuscolare; l'accoppiamento eccitazione-contrazione; tipi di fibre muscolari: toniche e fasiche, unità motorie e reclutamento. Muscolo liscio e muscolo cardiaco.
Sistema nervoso centrale e periferico. Recettori sensoriali. Principi di organizzazione e funzione dei sistemi sensoriali. Informazione dolorifica e controllo endogeno del dolore.
Cenni di controllo motorio: riflessi e movimento volontario.
Concetto di omeostasi. Il sistema nervoso autonomo.
- Sistema Endocrino
Introduzione al sistema endocrino: regolazione della secrezione e funzione dei principali ormoni.
- Meccanica del fluidi e apparato cardio-circolatorio:
Principio di Archimede e galleggiamento dei corpi. Fluidi ideali e reali. Densità e pressione. Pressione idrostatica, la fleboclisi.
Il cuore: sistema di conduzione, ECG, ciclo cardiaco. Regolazione intrinseca e nervosa dell'attività cardiaca. Portata, teorema di Bernoulli e applicazioni (aneurisma e stenosi).
Circolazione sistemica. Legge di Hagen-Poiseuille e resistenza idrodinamica del circolo sistemico.
Misura della pressione arteriosa. Determinanti della pressione arteriosa; Regolazione a breve, medio e lungo termine; ritorno venoso.
Concentrazione. Diffusione e leggi di Fick. Membrane semipermeabili e osmosi.
Compartimenti liquidi dell'organismo e equilibrio osmotico (cenni); filtrazione capillare; edema.
- Gas e apparato respiratorio. sistemi termodinamici. Equazione di stato dei Gas perfetti; pressioni parziali. i Gas reali. Tensione di vapore e umidità assoluta e relativa. Composizione dell'aria libera e dell'aria alveolare. Tensione superficiale;Tensioattivi. Legge di Laplace.
Meccanica respiratoria: volumi polmonari, pressione alveolare e pressione intrapleurica nel ciclo respiratorio; pneumotorace. Solubilità dei gas nei liquidi. Embolia gassosa. Diffusione e trasporto dei gas nel sangue, ruolo dell'emoglobina e sua curva di dissociazione.
Controllo nervoso della respirazione, riflesso chemocettivo.
- Funzione renale. Filtrazione glomerulare, pressione netta di filtrazione, autoregolazione. Meccanismi di assorbimento e secrezione. Clearance plasmatica renale. Regolazione della diuresi.
- Equilibrio Acido-base: i sistemi tampone, la regolazione respiratoria e renale, stati di alcalosi/acidosi di origine respiratoria o metabolica e loro compensazione.
- Calorimetria, termoregolazione, metabolismo. Il calore come energia e la caloria. Conduzione, convezione e irraggiamento. Termoregolazione corporea.
- Apparato digerente e controllo neurovegetativo. Digestione ed assorbimento di lipidi, protidi e glicidi.
- Onde. Elementi di acustica e ottica. Caratteristiche delle onde. Cenni sull'effetto Doppler, gli ultrasuoni e le applicazioni ecografiche.
Cenni sulle sorgenti di radiazioni ionizzanti e sui tipi di radiazioni. Definizioni di dose assorbita, equivalente ed efficace, unità di misura e tecniche di misura. Protezionistica e sua regolamentazione .
Cenni sulle radiazioni non ionizzanti ed effetti indotti.
- Review of mathematical methods, physical quantities and units.
- Biomechanics and elasticity.
Kinematics (hints). Newton's laws and examples of forces. Center of motion. Torque and equilibrium of rigid bodies. Levers and examples of joints. Work, kinetic and potential energy. Hooke's law: elasticity of bones and blood vessels.
- Electrical phenomena and physiology of excitable tissues.
Electrical potential energy and electrical potential difference. Electrical capacity and capacitors: example of the cell membrane. Ohm's law.
Cell membrane and ionic channels. Membrane potential; the action potential and its propagation in nervous fibers. The synapse.
- the nervous system and the skeletal muscle
Muscle contraction. The motor end plate. Excitation-contraction coupling. Muscle fiber types (typeI, type II); the motor unit and the recruitment of motor units. Smooth muscle and cardiac muscle.
Central and peripheral nervous systems. Sensory receptors. Organization and function of sensory systems. Nociception and endogenous control of pain.
Principles of motor control: spinal reflexes and voluntary movement.
Homeostasis. Autonomic nervous system.
- Endocrine system
Introduction to the endocrine system: feedback control of secretory processes; function of main hormones in the body.
 Fluid mechanics and the cardiovascular system:
Archimede's principle and floating of bodies. Ideal and real fluids. Density and pressure. Hydrostatic pressure, intravenous drip.
The heart, excitation conduction pathways, ECG, nervous and intrinsic modulation of heart activity. Flow rate, Bernoulli's theorem and applications (stenosis and aneurysm).
Systemic circulation. Hagen-Poiseuille's law and hydrodynamic resistance of the systemic circulatory system. Measurement of the arterial pressure.
Determinants of arterial blood pressure. Short, medium and long-term mechanisms for the control of arterial blood pressure. Venous return.
Concentration. Diffusion e Fick's laws. Semi-permeable membranes and osmosis. Liquid compartments and osmotic equilibrium; capillary filtration, edema.
- Gases and respiratory system. Thermodynamic systems. Ideal gas law; partial pressure. Real gases. Saturation vapor pressure, absolute and relative humidity. Composition of free air and alveolar air. Liquid surfaces and surface tension; effect of surface.
Lung mechanics; lung volumes, alveolar and intra-pleural pressures in the respiratory cycle; pneumothorax. Solubility of gases in liquids. Gas embolism. Gas diffusion and transport mechanisms in blood. Hemoglobin and its saturation curve.
Nervous control of breathing; the chemoceptive reflex.
- Renal function. Glomerular filtration. Net filtration pressure; autoregulation of the filtration rate. Tubular absorption and secretion mechanisms. Renal plasma clearance. Mechanisms of absorption and secretion. Regulation of diuresis.
- Acid-base balance. Buffers; respiratory and Renal control of plasma pH. Alcalosis and acidosis of respiratory or metabolic nature and their compensation.
- Calorimetry, thermoregulation, metabolism. Heat as a form of energy and the calorie. Conduction, convection e radiation. Body thermoregulation.
- Digestive system and its control by the nervous system. Digestion and absorption processes for carbohydrates, proteins and lipids.
- Waves. Introduction to acoustics and optics. General properties of waves. Hints on Doppler's effect, ultrasounds and clinical applications.
Outline of ionizing radiation sources and types of radiation. Definitions of absorbed, equivalent and effective doses, units and measurement techniques.
Radiation protection and normative documents.
Outline of non-ionizing radiation and their induced effects.

Testi consigliati e bibliografia

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Lo studente può completare la sua preparazione sui seguenti testi:
- AUTORI VARI, Principi di fisiologia, Ed. Edises
- Penna C & Pagliaro P. Fisiologia Cardiovascolare, Ed, EdSES

- Kapit/Macey/Meisami Colorare la Fisiologia, 2° edizione. Ed Piccin

- GUIOT, Una fisica ... bestiale, CLU (Torino), 2008
- V.MONACO, R.SACCHI e A.SOLANO, Elementi di Fisica, McGraw-Hill, Milano 2007 (ISBN 978-88-386-1698-3)
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The student can complete his preparation on the following texts:

- AUTORI VARI, Principi di fisiologia, Ed. Edises
- AUTORI VARI Compendio di fisiologia umana, Ed Piccin 2012

- GUIOT, Una fisica ... bestiale, CLU (Torino), 2008
- V.MONACO, R.SACCHI e A.SOLANO, Elementi di Fisica, McGraw-Hill, Milano 2007 (ISBN 978-88-386-1698-3)



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Note

Metodi didattici: Esercitazioni
Attraverso l'impegno di validi collaboratori i singoli moduli offrono agli studenti la possibilità di eseguire esercitazioni anche a piccoli gruppi e su richiesta degli stessi in previsione dell'esame.

Inoltre sarà possibile durante il corso eseguire prove in itinere di simulazione d'esame.

 

Through the commitment of valid collaborators, the individual modules offer students the opportunity to carry out exercises even in small groups and at the request of the same in anticipation of the exam.

Furthermore it will be possible during the course to carry out in-progress tests of exam simulation.

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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 17/01/2023 08:33
Location: https://medtriennalias.campusnet.unito.it/robots.html
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