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.
Wymagania wstępne
Znajomość fizyki, matematyki, biologii i chemii na poziome szkoły średniej.
Zakres tematyczny
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.
Metody kształcenia
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.
Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się
Opis efektu
Symbole efektów
Metody weryfikacji
Forma zajęć
Warunki zaliczenia
Po każdym cyklu tematycznym kolokwium ustne lub pisemne zaliczane u prowadzącego ćwiczenia. Egzamin końcowy w formie testowej.
Literatura podstawowa
Jaroszyk F. Biofizyka, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Poznań, 2008
Literatura uzupełniająca
Wybrane zagadnienia z biofizyki pod redakcją: St. Miękisza i A. Hendricha. Wydawnictwo VOLUMED 1998.
Davidovits P. Physics in Biology and Medicine, Academic Press, New York 2008
Uwagi
Zmodyfikowane przez mgr Beata Wojciechowska (ostatnia modyfikacja: 28-04-2017 15:13)
Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Korzystając z niniejszej strony, wyrażasz zgodę na ich używanie. Dowiedz się więcej.