ZESZYT DO ĆWCZEŃ Z BOFZYK mię i nazwisko:. Kierunek:.. Grupa:. Regulamin zajęć dydakycznych z biofizyki znajduje się na sronie Zakładu Biofizyki www.umb.edu.pl/wl/zaklad-biofizyki/dydakyka/kierunki/ raownicwo_medyczne/ regulamin_zajec 1
SPS TREŚC ZAGADNENA DO ĆWCZEŃ Z ELEKTROMEDYCYNY..3 Ćwiczenie nr 2.4. Elekrokardiografia... 4 Ćwiczenie nr 2.6. Dynamika krążenia krwi podsawy fizyczne.....8 ZAGADNENA DO ĆWCZEŃ Z PROMENOTWÓRCZOŚC....12 Ćwiczenie nr 3.1 Radioakywność. Pomiar akywności z użyciem orca. Podsawy dozymerii 13 2
ELEKTROMEDYCYNA WYTYCZNE DO SPORZĄDZENA RAPORTU Z CZĘŚC ĆWCZENOWEJ 1. Rapory z części ćwiczeniowej powinny mieć formę Zeszyu do Ćwiczeń z Biofizyki dosępnego na sronie inerneowej Zakładu Biofizyki hps://www.umb.edu.pl/wl/zakladbiofizyki/dydakyka/kierunki. 2. Zeszy do Ćwiczeń z Biofizyki należy wydrukować w formacie A4, spiąć, obłożyć (bindowanie lub skoroszy) i podpisać. 3. Rapor powinien być czyelny, bez skreśleń. 4. Wszelkie rysunki muszą być wykonywane ołówkiem. Obliczenia wraz z prawidłowymi jednoskami mogą być wykonywany długopisem lub ołówkiem. 5. W razie konieczności poprawy raporu, wszelkie koreky muszą być wykonane poniżej części zaznaczonej jako błędna (w miarę wolnego miejsca) lub na nowych karkach (doklejonych). 6. Dane do końcowej abeli: daa oraz imię i nazwisko wykonującego muszą być wypełnione długopisem. ZAGADNENA DO ĆWCZEŃ Z ELEKTROMEDYCYNY Ćwiczenie nr 2.4 Elekrokardiografia. 1. Fizyczne podsawy elekrokardiografii (pojęcie dipola elekrycznego i momenu dipolowego, naężenie pola elekrycznego, poencjalna energia elekrosayczna, poencjał elekryczny; wyznaczanie naężenia pola i poencjału elekrycznego wokół dipola; linie sił pola i linie ekwipoencjalne) Model źródła prądowego, Model dipolowy. 2. Typy odprowadzeń sosowane w ekg. 3. Budowa i rola układu bodźco-przewodzącego serca. 4. Poencjały czynnościowe różnych komórek mięśnia sercowego. komórki roboczej serca, komórki węzła zaokowego (zjawisko powolnej spoczynkowej depolaryzacji). 5. Główny wekor elekryczny serca. Ćwiczenie nr 2.6 Dynamika krążenia krwi podsawy fizyczne. 1. Hydrosayka: definicja ciśnienia (jednoski), naczynia połączone, prawo Archimedesa i Pascala, prasa hydrauliczna, ciśnienie hydrosayczne. 2. Równania: ciągłości srumienia cieczy, Bernoulliego, Hagena-Poiseulle a, liczba Reynoldsa. 3. Przepływ laminarny i burzliwy cieczy. Warunki niezbędne do ich powsania. 4. Zasada pomiaru RR meodą osłuchową. Zjawiska fizyczne wykorzysywane przy pomiarze RR meodą osłuchową. 5. Wpływ różnych czynników na warość ciśnienia ęniczego. LTERATURA: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 3
ĆWCZENE NR 2.4 ELEKTROKARDOGRAFA Cele emau badawczego: Celem ćwiczenia jes zapoznanie sudenów z czynnościami elekrycznymi błon biologicznych na podsawie akywności elekrycznej komórek serca. Celem szczegółowym jes zapoznanie się z echniką badania elekrokardiograficznego, wykonanie elekrokardiogramu i zapoznanie się z podsawami maemaycznej analizy orzymanego zapisu zjawisk elekrycznych. Zagadnienia z eorii do samodzielnego przygoowania: 1. Fizyczne podsawy elekrokardiografii (pojęcie dipola elekrycznego i momenu dipolowego, naężenie pola elekrycznego, poencjalna energia elekrosayczna, poencjał elekryczny; wyznaczanie naężenia pola i poencjału elekrycznego wokół dipola; linie sił pola i linie ekwipoencjalne) Model źródła prądowego, Model dipolowy. 2. Typy odprowadzeń sosowane w ekg. 3. Budowa i rola układu bodźco-przewodzącego serca. 4. Poencjały czynnościowe różnych komórek mięśnia sercowego. komórki roboczej serca, komórki węzła zaokowego (zjawisko powolnej spoczynkowej depolaryzacji). 5. Główny wekor elekryczny serca. Rozwój wiedzy 1. Powórzenie wiadomości podsawowych z zakresu elekrosayki. 2. Samodzielne przygoowanie wiadomości na ema: czynności elekryczne błon biologicznych: mechanizm powsawania poencjału spoczynkowego (mechanizmy urzymujące rozmieszczenie jonów dłuż błony komórkowej), mechanizm powsawania i przewodzenia poencjału czynnościowego na przykładzie komórek nerwowych i komórek serca (układ bodźcowórczo-przewodzący, mechanizmy biofizyczne powsawania i przewodzenia pobudzenia w sercu). Wekor elekryczny serca. 3. Elekrokardiografia: meody rejesracji, elekrokardiogram 4. Wykorzysanie poznanej wiedzy. Rozwój umiejęności Sosowanie ze zrozumieniem pojęć fizycznych. Rozwój umiejęności manualnych związanych z obsługa urządzeń elekrycznych. Gromadzenie i analizowanie, wraz z szacowaniem niepewności pomiarowych, danych pomiarowych. Prezenacja i przewarzanie danych pomiarowych przedsawionych w formie abeli lub i wykresów. Analiza i omówienie wyników pomiaru, formułowanie wniosków. Poprawny opis i wyjaśnianie zjawisk fizycznych. Rozwój posaw Współpracy w grupie. Weryfikacji zdobyej wiedzy i umiejęności. Kulura echniczna. Przesrzeganie przepisów BHP. Rozwiązywania problemów. Szacunku dla pracy własnej i innych Część doświadczalna 4
Cel: Demonsracja meody pomiaru elekrycznej czynności serca. Niezbędne przyrządy i przybory: apara EKG, elekrody, oscyloskop. Wykonanie ćwiczenia WAŻNE 1. Rapor powinien być czyelny, bez skreśleń. 2. Wszelkie rysunki muszą być wykonywane ołówkiem. Obliczenia wraz z prawidłowymi jednoskami mogą być wykonywany długopisem lub ołówkiem. 3. W razie konieczności poprawy raporu, wszelkie koreky muszą być wykonane poniżej części zaznaczonej jako błędna (w miarę wolnego miejsca) lub na nowych karkach (doklejonych). 4. Dane do końcowej abeli: daa oraz imię i nazwisko wykonującego muszą być wypełnione długopisem. 1. Nazwij załamki w przedsawionych zapisach EKG 5
2. Wykonać zapis EKG przy prędkości przesuwu papieru 25 mm i 50 mm. Sposób podłączenia elekrod, echnikę wykonania zapisu przy pomocy aparau EKG oraz współpracę z oscyloskopem poda asysen. Miejsce na wklejenie ekg 3. Na podsawie zapisu EKG obliczyć częsość uderzeń serca wszyskimi znanymi meodami (opisz wykonane obliczenia). 6
4. Na podsawie zapisu EKG obliczyć: a) czas rwania: odsępu PP (s) i odsępu RR (s) b) czas rwania (wyniki podać w formie abeli) załamka P norma: 0,04-0,12 s w odprowadzeniu odcinka PQ norma: 0,04-0,10 s odsępu PQ norma: 0,12-0,20 s zespołu QRS norma: 0,06-0,10 s załamek P odcinek P-Q odsęp P-Q zespół QRS odległość w mm (przy prędkości 25 mm/s) czas rwania (s) 5. Na podsawie zapisu EKG obliczyć określić oś elekryczną serca (opis w skrypcie w części eoreycznej) ZAŁAMK Q R S Suma załamków Odprowadzenie : AMPLTUDA w MM Odprowadzenie Ką wynosi:. Ocena osi elekrycznej serca: Daa mię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia 7
ĆWCZENE NR 2.6 NENWAZYJNE METODY POMARU CŚNENA TĘTNCZEGO KRW Cele emau badawczego: Porównanie różnych meod pomiaru ciśnienia ęniczego krwi oraz ocena wpływu grawiacji na RR. Zagadnienia z eorii do samodzielnego przygoowania: 1. Hydrosayka: definicja ciśnienia (jednoski), naczynia połączone, prawo Archimedesa i Pascala, prasa hydrauliczna, ciśnienie hydrosayczne. 2. Równania: ciągłości srumienia cieczy, Bernoulliego, Hagena-Poiseulle a, liczba Reynoldsa. 3. Przepływ laminarny i burzliwy cieczy. Warunki niezbędne do ich powsania. 4. Zasada pomiaru RR meodą osłuchową. Zjawiska fizyczne wykorzysywane przy pomiarze RR meodą osłuchową. 5. Wpływ różnych czynników na warość ciśnienia ęniczego. Rozwój wiedzy Powórzenie wiadomości podsawowych z zakresu hydrosayki: Samodzielne przygoowanie wiadomości na ema: przepływ laminarny i burzliwy cieczy- oraz warunki niezbędne do ich powsania. Zasada pomiaru ciśnienia ęniczego krwi meodą osłuchową. Zjawiska fizyczne wykorzysywane przy pomiarze ciśnienia ęniczego krwi meodą osłuchową. Wpływ różnych czynników na warość ciśnienia ęniczego. Przypomnienie orów maemaycznych opisujących zjawiska fizyczne. Przeliczanie jednosek. Wykorzysanie poznanej wiedzy. Rozwój umiejęności Sosowanie ze zrozumieniem pojęć fizycznych. Umiejęność fachowego wysławiania się i wyrażania swoich opinii. Przeliczanie jednosek, rozwiązywanie równań, wyznaczanie niepewności pomiarowych. Przewarzanie danych pomiarowych oraz inerpreowanie wyników. Planowanie i przeprowadzanie eksperymenów i doświadczeń. Gromadzenie i analizowanie, wraz z szacowaniem niepewności pomiarowych, danych pomiarowych. Prezenacja i przewarzanie danych pomiarowych przedsawionych w formie abel. Analiza i omówienie wyników pomiaru, formułowanie wniosków. Poprawny opis i wyjaśnianie zjawisk fizycznych. Rozwój posaw Umiejęność przekonywania innych do swoich racji, prowadzenia rzeczowej dyskusji. Współpracy w grupie. Weryfikacji zdobyej wiedzy i umiejęności. Kulura echniczna. Przesrzeganie przepisów BHP. Rozwiązywania problemów. Szacunku dla pracy własnej i innych 8
Część doświadczalna Niezbędne przyrządy i maeriały: sfigmomanomer, seoskop, aśma miernicza. Wykonanie ćwiczenia WAŻNE 1. Rapor powinien być czyelny, bez skreśleń. 2. Wszelkie rysunki muszą być wykonywane ołówkiem. Obliczenia wraz z prawidłowymi jednoskami mogą być wykonywany długopisem lub ołówkiem. 3. W razie konieczności poprawy raporu, wszelkie koreky muszą być wykonane poniżej części zaznaczonej jako błędna (w miarę wolnego miejsca) lub na nowych karkach (doklejonych). 4. Dane do końcowej abeli: daa oraz imię i nazwisko wykonującego muszą być wypełnione długopisem. 1. Zmierzyć ciśnienie ęnicze w spoczynku dosępnym meodami osłuchowymi, oscylomeryczną, palpacyjną lub fonomeryczną. Porównać wyniki. 1 am = 101325 Pa = 760 mmhg 1 mmhg = 133,32 Pa = 1/760 am Meoda pomiaru RR RR w mmhg RR w kpa osłuchowa oscylomeryczna palpacyjna ulradźwiękowa 2. Obliczyć ciśnienie w ęnicach mózgu (P MÓZGU ) i sóp (P STOPY ), wykorzysując sfigmomanomer i miarkę wysokości: Napisz zależności pomiędzy ciśnieniami krwi na poziomie sopy, serca i mózgu (ory) Uzupełnij dane: WELKOŚĆ WARTOŚĆ JEDNOSTK g P SERCA [Pa] h SERCA [m] h MÓZGU [m] 9
Napisz obliczenia (wraz z jednoskami): Uzupełnij abelę: wyniki RR w kpa RR w mmhg P SERCA P MÓZGU P STOPY Daa mię i Nazwisko wykonującego ćwiczenie Podpis prowadzącego ćwiczenia Punky z zaliczenia Punky dodakowe 10
APPENDX Kryeria oceny prezenacji: 1. Prezenacja przygoowana w programie PowerPoin lub kompaybilnym (OpenOffice; Libra Office) 2. Czas rwania prezenacji do 5 min. 3. Treść prezenacji czy zgodna z emaem, czy wyczerpuje ema. 4. Przejrzysość slajdów mało eksu na slajdzie, odpowiednia wielkość czcionki. 5. Mówienie, omawianie a nie czyanie. 6. Ciekawe podejście do emau. 7. Zaineresowanie słuchaczy, zachęa do dyskusji po prezenacji, prowadzenie dyskusji. Temay do prezenacji: Lab 2.4 1. Definicje: poencjał spoczynkowy i pompa sodowo-poasowa, poencjał czynnościowy; jak można je zmierzyć? 2. Poencjał czynnościowy komórki roboczej serca: fazy, rodzaje prądów jonowych 3. Poencjał czynnościowy komórki węzła zaokowego (zjawisko powolnej spoczynkowej depolaryzacji) : fazy, rodzaje prądów jonowych 4. Budowa i rola układu bodźco-przewodzącego serca. 11
PROMENOTWÓRCZOŚĆ WYTYCZNE DO SPORZĄDZENA RAPORTU Z CZĘŚC ĆWCZENOWEJ 1. Zeszy do Ćwiczeń z Biofizyki należy wydrukować w formacie A4, spiąć, obłożyć (bindowanie lub skoroszy) i podpisać. 2. Rapor powinien być czyelny, bez skreśleń. 3. Wszelkie rysunki muszą być wykonywane ołówkiem. Obliczenia wraz z prawidłowymi jednoskami mogą być wykonywany długopisem lub ołówkiem. 4. W razie konieczności poprawy raporu, wszelkie koreky muszą być wykonane poniżej części zaznaczonej jako błędna (w miarę wolnego miejsca) lub na nowych karkach (doklejonych). 5. Dane do końcowej abeli: daa oraz imię i nazwisko wykonującego muszą być wypełnione długopisem. ZAGADNENA DO ĆWCZEŃ Z PROMENOTWÓRCZOŚC Ćwiczenie 3.1. Promieniowórczość. Podsawy dozymerii. 1. Aom i jego składniki. 2. zoopy i radioizoopy - jak są wywarzane? 3. Przemiany jądrowe. 4. Prawo rozpadu promieniowórczego, posać analiyczna i graficzna (krzywa rozpadu). Sała rozpadu i czas połowicznego rozpadu. Efekywny czas połowicznego zaniku., 5. Akywność definicja i jednoski. 6. Rodzaje promieniowania jonizującego. 7. Podsawy dozymerii: ekspozycja (dawka ekspozycyjna), dawka zaabsorbowana, równoważnik dawki, dawka równoważna, dawka efekywna (skueczna). Dawka graniczna. Moc dawki. 8. Źródła narażenia na promieniowanie jonizujące. LTERATURA: Wybrane zagadnienia z biofizyki pod red. prof. S. Miękisza Biofizyka pod red. prof. F. Jaroszyka Elemeny fizyki, biofizyki i agrofizyki pod red. prof. S. Przesalskiego Podsawy biofizyki" pod red. prof. A. Pilawskiego 12
ĆWCZENE NR 3.1 RADOAKTYWNOŚĆ. PODSTAWY DOZYMETR. 1. Włącz zesaw pomiarowy, sprawdź napięcie pracy licznika (pod konrolą asysena). Zmierz ło nauralne w czasie 5 minu, oblicz szybkość zliczeń pochodzących od ła. N imp N =...imp,........... min 2. Dokonaj rzykronego pomiaru impulsów pochodzących od źródła orcowego w czasie = 1 minua i oblicz szybkość zliczeń bez ła oraz błąd szybkości zliczeń (wyniki pomiarów i wyniki obliczeń wpisz do abeli 1). Tabela 1 lość zliczeń N Warość średnia ilości zliczeń N N N N 3 Szybkość zliczeń N Szybkość zliczeń bez ła - Błąd szybkości zliczeń orca [impulsy] [imp min -1 ] 3. Zmierz ilość impulsów pochodzących od źródeł o nieokreślonej akywności w czasie p =5 minu i oblicz szybkość zliczeń bez ła oraz błąd szybkości zliczeń. 4. Wyniki pomiarów i wyniki obliczeń wpisz do abeli 2. Tabela 2 Nr próbki lość zliczeń N p Szybkość zliczeń N p p p Szybkość zliczeń bez ła p - [impulsy] [imp min -1 ] Błąd szybkości zliczeń p p p 6. Oblicz akywność każdej próbki, błąd, z jakim zosała wyznaczona i błąd procenowy. Wyniki umieść w abeli 3. p A p A Akywność orca wynosi A = 4000 Bq A = 130 Bq 13
Błąd oznaczenia akywności próbki liczymy za pomocą oru: A p Ap p A 2 Tabela 3 Nr próbki Szybkość zliczeń bez ła p - Akywność próbki p A p A Błąd akywności A p p A Błąd procenowy A p A p% 100% A [imp min -1 ] [Bq] [%] p 5. Oblicz liczbę aomów N cezu Cs-137 w próbce orcowej. A A N N 6. Oblicz masę cezu Cs-137 w próbce. Masę cezu Cs-137 w próbce wyznaczamy korzysając z zależności: m = n N A gdzie: n liczba moli N A = 6,02310 23 [mol -1 ] liczba Avogadro jes liczbą aomów w molu. Półokres rozpadu Cs 137 wynosi 30,07 la, a sała rozpadu = 7,17 10-10 s -1. Jeżeli w próbce jes N aomów cezu, ich masa wynosi: 137 N mcs [g] NA 7. Wyniki obliczeń wpisz do abeli 4. Tabela 4 Nr próbki Akywność próbki [Bq] Liczba aomów (N) Cs 137 w próbce orzec Masa aomów Cs 137 w badanej próbce [g] 8. Oblicz wydajność pomiaru akywności. Daa % 100[%] =...[%] A mię i Nazwisko wykonującego Podpis prowadzącego ćwiczenia ćwiczenie Punk dodakowy 14
Masa spoczynkowa elekronu 31 m e 9,1110 kg MeV 0,000549u 0,51 2 c Jednoska masy aomowej 27 u 1,6610 kg MeV 931,5 2 c Ładunek elekronu 19 e 1,6 10 C Masa spoczynkowa proonu 27 m p 1,6710 kg MeV 1,007276u 938 c 2 Prędkość świała w próżni 8 m c 3 10 2 s Liczba Avogadro 23 1 N A 6,02 10 mol Masa spoczynkowa neuronu 27 m p 1,6810 kg MeV 1,008665u 940 c 2 Sała Plancka 34 h 6,62 10 Js 15