Rok akademicki: 2015/2016 Kod: JFM s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Podstawy fizyki medycznej Rok akademicki: 2015/2016 Kod: JFM s Punkty ECTS: 2 Wydział: Fizyki i Informatyki Stosowanej Kierunek: Fizyka Medyczna Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Wasilewska-Radwańska Marta (Marta.Radwanska@fis.agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Matusiak Katarzyna (Katarzyna.Matusiak@fis.agh.edu.pl) dr hab. inż. Wasilewska-Radwańska Marta (Marta.Radwanska@fis.agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student posiada wiedzę o podstawowych wielkościach fizycznych i metodach ich pomiaru, służących do opisu procesów biomedycznych FM1A_W02 Kolokwium, M_W002 Student ma szczegółową wiedzę z zakresu procesów fizjologicznych, zapewniających homeostazę w organizmie ludzkim FM1A_W09 Kolokwium, Umiejętności M_U001 Student potrafi przedstawić fizyczny opis pojęć stosowanych w medycynie, wykorzystując np. ekspotencjalny przebieg wzrostu i zaniku (klirens), sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne (regulacja temperatury w organizmie). FM1A_U04 M_U002 Student potrafi posługiwać się metodami doświadczalnymi do rozwiązywania zagadnień z zakresu fizyki medycznej. FM1A_U11 Kompetencje społeczne 1 / 5

2 M_K001 Student potrafi w sposób konstruktywny współpracować w zespole opracowującym projekt modelu procesu biomedycznego FM1A_K02, Udział w dyskusji M_K002 Student angażuje się w rozwiązywanie prostych zagadnień z zakresu fizyki medycznej np. opracowanie modelu elektrycznego lub mechanicznego funkcjonowania płuc. FM1A_K12 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład audytoryjne laboratoryjne projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 M_U002 Student posiada wiedzę o podstawowych wielkościach fizycznych i metodach ich pomiaru, służących do opisu procesów biomedycznych Student ma szczegółową wiedzę z zakresu procesów fizjologicznych, zapewniających homeostazę w organizmie ludzkim Student potrafi przedstawić fizyczny opis pojęć stosowanych w medycynie, wykorzystując np. ekspotencjalny przebieg wzrostu i zaniku (klirens), sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne (regulacja temperatury w organizmie). Student potrafi posługiwać się metodami doświadczalnymi do rozwiązywania zagadnień z zakresu fizyki medycznej Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi w sposób konstruktywny współpracować w zespole opracowującym projekt modelu procesu biomedycznego / 5

3 M_K002 Student angażuje się w rozwiązywanie prostych zagadnień z zakresu fizyki medycznej np. opracowanie modelu elektrycznego lub mechanicznego funkcjonowania płuc. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1. Sprzężenie zwrotne i sterowanie (3 godz.) Zależność między zmiennymi procesu oddychania (ciśnienie parcjalne CO2, szybkość wentylacji, różne zapotrzebowanie na tlen) w stanie stacjonarnym. Określenie punktu pracy. Kontrola zmiennej. Homeostaza. Metabolizm. BMR. Elementy kontroli (detektory i efektory) dla regulacji temperatury ciała ludzkiego. Elementy kontroli i regulacji poziomu glukozy w krwi. 2.Eksponencjalny wzrost i spadek (2 godz.) Wzrost populacji bakterii i spadek w wyniku sterylizacji, wzrost populacji ludzi i spadek w wyniku choroby.transport substancji przez błonę. Zanik sygnału bioelektrycznych. 3.Układ oddechowy (2 godz.) Drogi oddechowe. Perfuzja i wentylacja. Mechanizm oddychania. Podstawowe wielkości spirometryczne statyczne i dynamiczne. Podatność płuc. Opór dróg oddechowych. Pojemność tlenowa i saturacja. Respirator. Płuco-serce. 4.Układ krążenia (2 godz.) Budowa układu sercowo-naczyniowego. Parametry opisujące dynamikę serca i metody ich pomiaru. Praca wykonywana przez serce. Prawo Bernoulli ego i równanie ciągłości w układzie krążenia. Pomiar ciśnienia tętniczego krwi. 5.Rodzaje sygnałów biomedycznych i metody ich pomiaru (2 godz.) Sygnały bioelektryczne. Sygnały bioakustyczne. Sygnały biomechaniczne. Sygnały biochemiczne. Sygnały biomagnetyczne. Sygnały biooptyczne. Sygnały bioimpedancyjne. 6. Elektryczność w ciele ludzkim (3 godz.) Układ nerwowy i budowa neuronu. Potencjał elektryczny w nerwach. Sygnały elektryczne z mięśni elektromiogram. Sygnały elektryczne z serca elektrokardiogram. Sygnały elektryczne z mózgu elektroencefalogram. Elektryczne sygnały z oka elektroretinogram i elektrookulogram. Sygnały magnetyczne z serca i mózgu magnetokardiogram i magnetoencefalogram. 7. Fizjologiczna rola nerek (2 godz.) Budowa nefronu. Proces filtracji. Sztuczna nerka. 8. Podstawy fizyczne wybranych metod diagnostyki obrazowej (4 godz.) Rentgenodiagnostyka. Medycyna nuklearna. Ultrasonografia. projektowe Głównym celem tej części modułu jest opracowanie i przedstawienie (prezentacja + dokumentacja techniczna) własnego rozwiązania problemu dotyczącego wybranego tematu z zakresu podstaw fizyki medycznej. Realizacja zajęć: 1. nowa forma. (2 godz.) 3 / 5

4 - Przedstawienie listy tematów oraz ich omówienie. - Formy opracowania tematu (np. model matematyczny, model przestrzenny) - Prezentacja oraz dokumentacja techniczna. - Przykłady opracowania zagadnień. - Wybór tematów. Efekt kształcenia: - student potrafi wybrać zagadnienie, - student potrafi wybrać osoby do realizacji zadanego tematu, - student potrafi dokonać wstępnej analizy sposobu opracowania zagadnienia. 2. Przykłady rozwiązywania problemów z zakresu: sprzężenia zwrotnego ujemnego, eksponencjalnego wzrostu i spadku, układu oddechowego oraz układu krążenia. (2 godz.) Efekt kształcenia: - student potrafi wykorzystać przykłady mechanicznych układów z regulacją i kontrolą temperatury do opisu kontroli i regulacji temperatury ciała ludzkiego, - student potrafi wykorzystać wiadomości z fizjologii i sprzężenia zwrotnego do opisu kontroli poziomu glukozy w krwi. - student potrafi przedstawić model matematyczny procesu wydalania substancji przez nerki i wprowadzić pojęcie klirensu, - student potrafi przedstawić model matematyczny opisujący przeżywalność kobiet i mężczyzn po zawale mięśnia sercowego. -student potrafi wykorzystać znajomość funkcjonowania układu oddechowego do zaprojektowania mechanicznego modelu płuc, -student potrafi wykorzystać znajomość funkcjonowania układu oddechowego do zaprojektowania elektrycznego (obwód RLC) modelu płuc. -student potrafi wykorzystać wiadomości do opisu elektrycznej stymulacji serca (zasada działania rozrusznika), -student potrafi przedstawić matematyczny opis pracy wykonywanej przez serce i oszacować sprawność (wydajność) serca. 3. Prezentacje własnych rozwiązań (4 godz.) Efekty kształcenia: - student potrafi współpracować w grupie podczas opracowywania wybranego tematu, - student potrafi przygotować prezentacje dotyczącą wybranego tematu, - student potrafi przygotować dokumentację techniczną. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena z ćwiczeń projektowych obliczana jest jako średnia arytmetyczna z następujących ocen: ocena z prezentacji, ocena z dokumentacji technicznej oraz ocena z aktywności. Oceny z ćwiczeń projektowych (P) i kolokwium (K) zaliczeniowego wykładu obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.Ocena końcowa (OK) jest jako średnia ważona ocen z kolokwium (K) zaliczeniowego wykładu i ćwiczeń projektowych (P) obliczana wg wzoru: OK = 0.6 x K x P Wymagania wstępne i dodatkowe - Podstawowe wiadomości z anatomii i fizjologii człowieka - Podstawowe wiadomości z fizyki - Znajomość statystyki Poissona - Znajomość praw dyfuzji i procesów transportu Zalecana literatura i pomoce naukowe Pawlicki G., Podstawy inżynierii medycznej. Warszawa, Oficyna Wydawnicza PW, / 5

5 Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000 / pod red. Macieja Nałęcza ; t. 9 : Pawlicki G., Pałko T., Golnik N., Gwiazdowska B., Królicki L. (red. Tomu), Fizyka medyczna. Polska Akademia Nauk. Warszawa : Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Russell J., Hobbie K., Intermediate Physics for Medicine and Biology. 3rd Edition, New York, Springer Verlag, Benedek G.B., Villars F.M.H., Physics with Illustrative Examples From Medicine and Biology, Mechanics. 2nd Edition, New York, Springer Verlag, Benedek G.B., Villars F.M.H., Physics with Illustrative Examples From Medicine and Biology, Electricity and Magnetism. 2nd Edition, New York, Springer Verlag, Benedek G.B., Villars F.M.H., Physics with Illustrative Examples From Medicine and Biology, Statistical Physics. 2nd Edition, New York, Springer Verlag, Literatura uzupełniająca: Kate S.A., Introduction to Physics In Modern Medicine. London, Taylor&Francis, Herman I.P., Physics of the Human Body. Berlin Heidelberg, Springer Verlag, Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Sposób wyrównywania zaległości związanych z nieobecnością studenta na zajęciach projektowych. Nieobecność na jednych zajęciach wymaga od studenta przedłożenia prowadzącemu stosownego usprawiedliwienia oraz samodzielnego opanowania omawianego w tym dniu materiału. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił ćwiczenia projektowe, może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości, a tym samym nie uzyskać zaliczenia. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach projektowych Wykonanie projektu Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 20 godz 15 godz 5 godz 8 godz 8 godz 56 godz 2 ECTS 5 / 5