Corso di laurea in Infermieristica - sede Orbassano Polo Medicina Orbassano e Candiolo

Struttura, Morfologia e Funzionamento del Corpo Umano II ( Can A )

Anno accademico 2012/2013

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

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.

Programma

 -        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. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni coi vettori. Definizione di grandezza fisica. Grandezze fondamentali e derivate. Il Sistema Internazionale di unità di misura. Multipli e sottomultipli. 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 e dei vasi sanguigni.

-     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, codici neurali e rappresentazioni mentali.  Sensazioni e percezioni come fenomeni attivi o passivi. 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.

-        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). Lavoro motore del cuore. 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: meccanismi di produzione e di dispersione del calore nell’organismo umano. 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.  

V. MONACO, R. SACCHI e A. SOLANO, Elementi di Fisica, McGraw-Hill (Milano), 2007 A. BOSSI, L. CONTE, I. CORTINOVIS, C. MORDACCHINI, Fisica medica, statistica e informatica, MASSON (Milano), 2000. C. GUIOT, Appunti di fisica applicata ai sistemi biologici, CLU (Torino), 1998 M. FAZIO, G. TOSI, G. EULISSE e M. PERTOSA, Fondamenti di fisica e biofisica, Ed. Sorbona (Milano) F. BORSA, G.L. INTROZZI e D. SCANNICCHIO, Elementi di Fisica per Diplomi Universitari di indirizzo medico e biologico, Ed. Unicopli (Milano) L. FOLLINI, Fisica e Biofosica, Piccin (Padova) E. RAGOZZINO, Elementi di Fisica, EdiSES (Napoli) Monticelli G, Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana (Milano) 2008 G. A. THIBODEAU, K.T. PATTON, Anatomia e Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana (Milano) Autori Vari, Compendio di Fisiologia Umana, per i Corsi di Laurea di Professioni Sanitarie, Casa Editrice PICCIN (Torino) 2008

Note

- Il corso e' svolto in modalita' tradizionale con lezioni frontali ed eventuale utilizzo di supporti informatici. - A supporto della didattica e in particolare per la preparazione della prova scritta, gli studenti possono usufruire di eventuali esercitazioni facoltative su richiesta, tenute dai collaboratori dalla didattica. - Il programma d'esame coincide con il programma del corso. - La valutazione avviene con una prova scritta ed una prova orale opzionale.

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