Uniwersytet Jagielloński w Krakowie - Punkt LogowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Biophysical Fundamentals of Medical Technologies

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WL-E6L2.BioFMT Kod Erasmus / ISCED: 12.1 / (0912) Medycyna
Nazwa przedmiotu: Biophysical Fundamentals of Medical Technologies
Jednostka: Szkoła Medyczna dla Obcokrajowców
Grupy:
Strona przedmiotu: http://www.medschool.uj.edu.pl/
Punkty ECTS i inne: 6.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: angielski

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/2020" (zakończony)

Okres: 2020-02-24 - 2020-06-14
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia praktyczne, 28 godzin więcej informacji
Seminarium, 20 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Eugeniusz Rokita
Prowadzący grup: Eugeniusz Rokita
Strona przedmiotu: http://www.biofizyka.cm-uj.krakow.pl
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Egzamin
Dodatkowe strony WWW:

(tylko po angielsku) N?A

Ocena wliczana do średniej:

tak

Cele kształcenia:

Celem modułu jest zaznajomienie studenta,

w zakresie wiedzy:

• z prawami i pojęciami umożliwiającymi biofizyczny opis procesów zachodzących w organizmie,

• ze skutkami działania czynników fizycznych na organizm,

• z podstawami fizycznymi metod stosowanych w diagnostyce, ze szczególnym uwzględnieniem diagnostyki obrazowej i terapii,

• w zakresie umiejętności student:

• potrafi przeprowadzić interpretację biofizyczną procesów zachodzących w organizmie zarówno w stanach fizjologicznych jak i patologicznych,

• wykonać eksperymenty biomedyczne i obliczyć wartości badanych parametrów, dokonać interpretacji zależności pomiędzy parametrami i ocenić błędy pomiarowe,

• opracować uzyskane wyniki w formie pisemno-graficznego sprawozdania i wysnuć wnioski dotyczące poprawności uzyskanych wyników oraz źródeł możliwych błędów,

• znaleźć źródła do przygotowania prezentacji na zadany temat z zakresu biofizyki medycznej, przygotować i przeprowadzić prezentację wraz z dyskusją.


Efekty kształcenia:

Po zakończeniu modułu student,

w zakresie wiedzy:

• zna podstawy termodynamiki mające zastosowanie do opisu procesów życiowych, rozumie pojęcia: rozpuszczalność, dyfuzja, ciśnienie osmotyczne, równowaga Donnana, potrafi powiązać procesy podstawowe w celu opisania hemodializy,

• definiuje pojęcie homeostazy organizmu żywego, potrafi opisać bilans cieplny organizmu i przemianę podstawową, a także wpływ warunków otoczenia oraz mechanizmy wpływające na proces oddawania ciepła,

• zna i rozumie prawa fizyczne opisujące przepływ płynu, a także czynniki oddziałujące na opór naczyniowy przepływu oraz potrafi odnieść je do funkcjonowania układu naczyniowego i oddechowego, zna podstawowe parametry hemodynamiczne człowieka,

• potrafi sklasyfikować substancje z punktu widzenia własności mechanicznych, elektrycznych i magnetycznych, zna pojęcia równowagi, odkształcenia, naprężenia, napięcia elektrycznego, natężenia prądu, oporu i impedancji elektrycznej, prawa Ohma i Kirchoffa, zna własności pola elektrycznego i magnetycznego,

• wie jak powstaje potencjał spoczynkowy błony komórkowej, potrafi podać miejsca występowania potencjałów czynnościowych i ich naturę, potrafi opisać własności elektryczne serca, umie wykonać badanie EKG i na jego podstawie wyznaczyć parametry akcji serca, wie czym jest wektor serca,

• potrafi przedstawić bierne własności elektryczne komórek, zna wpływ prądu elektrycznego na organizm i potrafi określić graniczne wartości prądów/napięć niebezpiecznych dla człowieka, potrafi opisać zasadę działania rozrusznika serca i defibrylatora,

• zna źródła promieniowania elektromagnetycznego, potrafi je sklasyfikować oraz opisać znaczenie różnych jego zakresów dla organizmu żywego, a także wykorzystanie do celów diagnostycznych i terapeutycznych, ze szczególnym uwzględnieniem promieniowania laserowego,

• potrafi opisać zjawiska rozpadu promieniotwórczego, potrafi wymienić najważniejsze z medycznego punktu widzenia źródła promieniotwórcze, rozróżnia rodzaje promieniowania jonizującego oraz potrafi opisać ich oddziaływania z materią,

• umie wyjaśnić podstawy molekularne i fizykochemiczne działania zmysłów wykorzystujących fizyczne nośniki informacji,

• umie wyjaśnić fizyczne podstawy nieinwazyjnych i inwazyjnych metod obrazowania,

• potrafi opisać fizyczne podstawy wybranych technik diagnostycznych i terapeutycznych wykorzystujących ultradźwięki oraz promieniowanie elektromagnetyczne i korpuskularne o różnej naturze i zakresach energii,


w zakresie umiejętności:

• wykorzystuje znajomość praw biofizyki do opisu zagadnień z zakresu biologii komórek, tkanek, narządów, procesów fizjologicznych i funkcjonowania organizmu jako całości, a w szczególności do wyjaśnienia wpływu czynników zewnętrznych na organizm ludzki,

• potrafi ocenić szkodliwość promieniowania jonizującego i stosuje się do zasad ochrony radiologicznej,

• potrafi ocenić szkodliwość nie-jonizującego promieniowania elektromagnetycznego i stosuje się do norm obowiązujących w tym zakresie,

• potrafi obsługiwać wybrane przyrządy pomiarowe, diagnostyczne i terapeutyczne (multimetr, aparat EKG, laser, aparat USG, spirometr, urządzenie do magnetoterapii, dializator, aparat do elektrodiagnostyki, lampę rentgenowską, radiometr) oraz wykorzystywać specjalistyczne oprogramowanie wspomagające lub sterujące pracą wymienionych urządzeń,

• potrafi przeprowadzić eksperyment biofizyczny oraz przeliczyć, oszacować i zinterpretować wyniki eksperymentu z wykorzystaniem programów statystycznych, arkuszy kalkulacyjnych i programów graficznych oraz przedstawić je w formie sprawozdania,

• potrafi przedstawić problem w formie opracowanej samodzielnie prezentacji wizualnej i wykazuje umiejętność aktywnego uczestnictwa w dyskusji.


Wymagania wstępne:

Wiedza w zakresie fizyki, matematyki i chemii na poziomie szkoły średniej oraz umiejętność jej zaadaptowania do wymagań zajęć z biofizyki. Umiejętność samodzielnego przygotowania się do zajęć poprzez korzystanie z Internetu i podanych podręczników.

Forma i warunki zaliczenia:

Do zaliczenia zajęć seminaryjnych oraz laboratoryjnych z biofizyki i dopuszczenia do egzaminu konieczne jest uzyskanie 60% maksymalnej liczby punktów z kolokwiów przeprowadzanych na seminariach i punktów za wykonane ćwiczenia laboratoryjne.

Egzamin końcowy stanowi test jednokrotnego wyboru, 60 pytań. Czas trwania 60 minut.

Zdanie egzaminu wymaga uzyskania 50 % maksymalnej liczby punktów. Niższa liczba punktów oznacza ocenę niedostateczną.

Ocena pozytywna jest ustalana przez zsumowanie wszystkich punktów z egzaminu i dodanie premii za wyniki na seminariach i ćwiczeniach laboratoryjnych (punkty powyżej limitu zaliczenia).

Kryteria ocen (suma wszystkich uzyskanych punktów):


30 - 40  dst

41 - 50  +dst

51 - 60  db

61 - 70  +db

> 70  bdb


Egzamin w II terminie jest przeprowadzany w identycznym trybie i z zastosowaniem identycznych kryteriów jak w I terminie.


Metody sprawdzania i kryteria oceny efektów kształcenia uzyskanych przez studentów:

Kolokwia sprawdzające zakres wiedzy przeprowadzane na zakończenie każdego seminarium. Kolokwia oceniane będą w skali (0 - 10) punktów, pozytywna ocena powyżej 6 punktów.

Dodatkowo oceniana jest samodzielność i inwencja studenta podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych oraz sposób opracowania sprawozdania. Sprawozdanie z każdego ćwiczenia będzie oceniane w skali (0 - 10) punktów, pozytywna ocena powyżej 6 punktów.

Nieobecność na zajęciach jest akceptowana tylko w przypadkach losowych lub w przypadkach problemów zdrowotnych.


Metody dydaktyczne - słownik:

Metody praktyczne - ćwiczenia laboratoryjne
Metody praktyczne - seminarium
Metody problemowe - metody aktywizujące - seminarium

Metody dydaktyczne:

Podstawowym założeniem jest aktywizowanie studentów zarówno w aspekcie samodzielnego wykonywania eksperymentów jak i w aspekcie poszukiwania informacji i pozyskiwania wiedzy. Na stosowane metody dydaktyczne składać się będą trzy metody aktywizujące:

• zajęć seminaryjnych w grupach poświęconych dyskusji kluczowych zagadnień,

• ćwiczeń laboratoryjnych po 3h (wykonywanych samodzielnie przez 2-osobowe zespoły studenckie) zakończone opracowaniem sprawozdania w oparciu o sugerowany wzorzec,

• samokształcenie w celu przygotowania do powyższych zajęć i egzaminu.


Bilans punktów ECTS:

Punkty ECTS - 6


Uczestnictwo w zajęciach - 48 h,

przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych - 28 h,

przygotowanie do aktywnego uczestnictwa w seminariach - 20 h,

przygotowanie i udział w egzaminie końcowym - (28+2) = 30h.

Łącznie 126 godzin nakładu pracy studenta.


Wymiar, zasady i forma odbywania praktyk:

Nie dotyczy

Skrócony opis:

Podano poniżej

Pełny opis:

Zajęcia seminaryjne.

• Biofizyczny opis układów biologicznych.

Wielkości fizyczne i ich jednostki - układ SI. Pomiary biofizyczne, statystyczne opracowanie wyników pomiarów - rachunek błędów. Regresja liniowa i nieliniowa. Transformata Fouriera. Przykłady obliczeń biofizycznych z uwzględnieniem przeliczania jednostek - zaokrąglanie wyników obliczeń.

• Struktura materii i zasady zachowania.

Jądro atomowe - promieniotwórczość naturalna i sztuczna, atom, cząsteczka, stany skupienia materii. Zasada zachowania energii w opisie organizmu człowieka. Przemiana podstawowa, straty ciepła przez organizm - termografia. Organizm człowieka jako układ mechaniczny - podstawy teorii sprężystości.

• Zagadnienia transportu.

Mechanizmy transportu cząsteczek i jonów w układach jedno- i wielo-kompartmentalnych. Zjawisko dyfuzji i osmozy. Transport płynów pod wpływem gradientu ciśnienia. Opis układu krążenia i układu oddechowego. Transport jonów - potencjały komórkowe.

• Biofizyczne podstawy elektrofizjologii.

Elektryczne i magnetyczne własności tkanek. Źródła potencjałów elektrycznych. Przewodnictwo sygnałów w układzie nerwowym. Elektro- i magneto-diagnostyka. Konstrukcja elektrod.

• Biofizyka zmysłów.

Biofizyczny opis zmysłów. Oko jako układ optyczny. Widzenie kolorów. Wady wzroku - diagnostyka i metody korekcji. Biofizyczny opis ucha. Biofizyczny opis ucha. Ślimak jako detektor częstotliwości

mechanizm działania. Wady słuchu - diagnostyka i metody korekcji.

• Oddziaływanie promieniowania z układami biologicznymi.

Promieniowanie jonizujące i nie-jonizujące - źródła promieniowania. Oddziaływanie promieniowania z układami biologicznymi. Medyczne wykorzystanie laserów. Biologiczne efekty działania promieniowania jonizującego. Podstawy dozymetrii i metody pomiaru dawek.

• Izotopy promieniotwórcze w medycynie - podstawy radioterapii

Diagnostyczne wykorzystanie izotopów promieniotwórczych. Budowa i zasada działania gamma kamery. Tomografia SPECT i PET. Biofizyczne podstawy radioterapii - obliczanie dawek. Źródła promieniowania stosowane w radioterapii. Brachy- i tele-terapia.

• Radiologia

Diagnostyka obrazowa, budowa i zasada działania aparatu rentgenowskiego, rentgenografia, metody minimalizacji dawki promieniowania i optymalizacji obrazu. Detektory stosowane w radiologii - radiologia cyfrowa. Rentgenografia warstwowa, pantomografia i densytometria.

• Tomografia komputerowa i tomografia rezonansu magnetycznego

Budowa tomografu komputerowego i zasada działania. Metody prezentacji wyników - okno tomograficzne. Ilościowa tomografia komputerowa. Zjawisko magnetycznego rezonansu jądrowego, budowa tomografu rezonansu magnetycznego i zasada rekonstrukcji obrazu. Zawansowane techniki obrazowania - spektroskopia rezonansu magnetycznego. Tomograficzne badania kontrastowe.

• Ultrasonografia

Podstawy biofizyczne ultrasonografii, konstrukcja i zasada działania aparatu - metody prezentacji. Nowe techniki ultrasonograficzne - wyższe harmoniczne, obrazowanie 3D i 4D, środki kontrastowe. Ultrasonografia dopplerowska - podstawy biofizyczne i zastosowanie medyczne.

Ćwiczenia laboratoryjne.

Ćwiczenia obejmują samodzielne wykonanie przez studentów eksperymentów w oparciu o urządzenia i modele narządów zbudowane w Zakładzie Biofizyki.

Poszczególne ćwiczenia dotyczą:

• Metodyka eksperymentu fizycznego - rachunek błędów, pomiar i analiza danych na przykładzie

pomiaru wybranych wielkości fizjologicznych.

• Akwizycja i przetwarzanie komputerowe obrazów diagnostycznych - radiologia analogowa i cyfrowa.

• Angiografia subtrakcyjna - podstawy biofizyczne radiologii, problemem szumów pomiarowych i metody ich eliminacji.

• Ultrasonografia - rejestracja obrazów fantomów i wybranych narządów. Pomiary przepływów krwi.

• Korekcja wzroku - oko jako układ optyczny, diagnostyka wad wzroku i metody korekcji - keratometria.

• Własności sprężyste kości - opis szkieletu na gruncie praw mechaniki, typy odkształceń, parametry wytrzymałościowe kości.

• Model układu krążenia - ilościowy opis przepływu krwi, charakter przepływu, własności mechaniczne naczyń, opory naczyniowe.

• Sztuczna hemodializa - zjawiska dyfuzji i osmozy, zasada działania i obsługi aparatu - parametry dializatora.

• Elektrokardiografia - elektryczny model serca, pomiary elektrokardiograficzne, metodyka pomiarów elektrofizjologicznych - elektrody.

• Model układu oddechowego - prawa gazowe, mechanika oddychania, pletyzmograf, diagnostyka płuc - spirometria.

Literatura:

Podano w oddzielnym pliku

Uwagi: (tylko po angielsku)

N/A

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Jagielloński w Krakowie.