Celem nauczania przedmiotu Biofizyka jest uzyskanie przez studenta wiedzy w zakresie pojęć i praw fizyki oraz umiejętność wykorzystania ich do opisu zagadnień z zakresu diagnostyki medycznej, terapii, anatomii, biologii komórek i tkanek oraz procesów fizjologicznych. Student powinien dostrzegać zachodzące w organizmie człowieka zjawiska fizyczne, wyjaśnić działanie urządzeń medycznych stosowanych w diagnostyce i terapii na gruncie fizyki, poznać zasady posługiwania się przyrządami pomiarowymi i aparatury fizycznej oraz uzyskać umiejętność przeprowadzenia oceny dokładności wykonanych pomiarów i oszacowania błędów.
Prerequisites
Znajomość fizyki, matematyki, biologii i chemii na poziome szkoły średniej.
Scope
Wstęp do biofizyki – obszar badań, zakres wiedzy niezbędnej dla lekarza, współczesne kierunki badań w biofizyce oraz ich związek z medycyną.
Mechanika: budowa ciała ssaków w kontekście fizyki, zagadnienia statyczne i dynamiczne związane z ciałem ludzkim, naprężenia w organizmie ludzkim, maksymalne siły uzyskiwane w układzie mięśniowo-szkieletowym, ograniczenia wynikające z fizyki.
Mechanika: przemiany energetyczne w organizmie, rozważania na temat minimalnych i maksymalnych wartości uzyskiwanych w tych przemianach oraz medyczne wnioski z tych rozważań wynikające.
Mechanika: elastyczność i wytrzymałość materiałów, rozciąganie i ściskanie, prawo Hooka, moduł Younga, wytrzymałość i złamania kości, upadki z dużych wysokości.
Fale dźwiękowe: zjawiska falowe, fale akustczne, zakresy fal dźwiękowych, odbicie, refrakcja i absorbcja fali dźwiękowej, budowa ucha, penetracja fal ultradźwiękowych, prezentacje w USG, echogeniczność i echostruktura, wzmocnienie za zmianą, cień akustyczny, efekt Dopplera i dopplerowskie USG.
Elektryczność i magnetyzm: bioelektryczność, układ nerwowy jako układ elektryczny, przewodnictwo w obrębie neuronu, pompa sodowo-potasowa, potencjał czynnościowy, potencjał czynnościowy w mięśniach, potencjały czynnościowe, rola ładunków elektrycznych w układzie kostnym, EKG, EEG.
Fale elektromagnetyczne: fala elektromagnetyczna, urządzenie MRI, magnetyzacja, rezonans magnetyczny, zasady obrazowania przy pomocy MRI, zasada działania pulsoksymetru.
Optyka: soczewki, zwierciadła, budowa oka, powstawanie obrazu, czułość oka, kolory i widzenie kolorów, laser: budowa i zastosowanie w medycynie.
Fizyka kwantowa i jądrowa: promieniowanie X, budowa i zasady działania lampy rentgenowskiej, fluorescencja i wzmacniacze obrazu, środki kontrastowe, gęstość obrazu i kontrast.
Fizyka kwantowa i jądrowa: zasady działania tomografu komputerowego, transformacja Radona, jednostki Hounsfielda, okienkowanie, środki kontrastowe.
Fizyka kwantowa i jądrowa: medycyna nuklearna, przemiany jądrowe, diagnostyka: tomografia emisyjna pojedynczego fotonu (SPECT), radioizotopy SPECT, chemia i produkcja radioizotopów SPECT; pozytonowa, emisyjna tomografia komputerowa (PET), radioizotopy PET, chemia i produkcja radioizotopów PET.
Fizyka kwantowa i jądrowa: Radioterapia, dozymetria, terapia wiązką zewnętrzną, ortowoltowa i wysokich energii, urządzenia radioterapii, bezpieczeństwo i ochrona radiologiczna.
Fizyka statystyczna i termodynamika: ciepło i teoria kinetyczna, transport ciepła, transport molekuł w wyniku dyfuzji, transport przez membrany, układ oddechowy, sufraktanty.
Fizyka statystyczna i termodynamika: wymagania energetyczne człowieka, energia z pożywienia, regulacja temperatury ciała, kontrola temperatury skóry, konwekcja i promieniowanie, nagrzewanie promieniowaniem elektromagnetycznym, parowanie, odporność na utratę temperatury.
Fizyka statysticzna i termodynamika: entropia, teoria informacji, przekazywanie informacji pomiędzy komórkami, teorioinformatyczne modele układu nerwowego, teoria informacji w analizie i interpretacji danych medycznych oraz w budowie modeli probabilistycznych.
Teaching methods
Ćwiczenia – w liczbie 30 godzin, realizowane w I semestrze, w grupach 12-15 osobowych, przy wykorzystaniu pracowni biofizycznej. Samodzielne przeprowadzanie pomiarów i badań.
Wykłady – w liczbie 30 godzin, realizowane w I semestrze , mające na celu odniesienie zjawisk biofizycznych do praktyki lekarskiej.
Learning outcomes and methods of theirs verification
Outcome description
Outcome symbols
Methods of verification
The class form
Assignment conditions
1) Wykład: Egzamin końcowy składający się z 60 pytań wielokrotnego wyboru, oceniany przy użyciu następujących kryteriów:
2) Laboratorium: Po każdym cyklu tematycznym kolokwium ustne lub pisemne zaliczane u prowadzącego ćwiczenia. Każde ćwiczenie kończy się ocenianym sprawozdaniem. W przypadku nieobecności na zajęciach praktycznych ćwiczenie należy zaliczyć w uzgodnionym z prowadzącym ćwiczenia terminie. W przypadku nie uzyskania zaliczenia należy powtórzyć ćwiczenia praktyczne, w których otrzymano ocenę negatywną. Termin powtórki należy uzgodnić z prowadzącym ćwiczenia.
Ocena końcowa stanowi średnią arytmatyczną z oceny z egzaminu oraz laboratorium.
Nieobecności - dopuszczalna jest jedna usprawiedliwiona nieobecność na wykładach oraz jedna usprawiedliwiona nieobecność podczas cyklu laboratoriów. Sudent powinien odrobić nieobecności w porozumieniu z prowadzącym zajęcia przed egzaminem/zaliczeniem.
Regulacje dotyczące warunków zaliczenia odpowiadają warunkom zaliczania bezpośredniego, z zastrzeżeniem możliwości wprowadzenia zmian w przypadku konieczności przejścia na zaliczanie zdalne w czasie regulaminowym, przed rozpoczęciem sesji.
