PROGRAM NAUCZANIA PRZEDMIOTU FAKULTATYWNEGO NA WYDZIALE LEKARSKIM I ROK AKADEMICKI 2015/2016 PRZEWODNIK DYDAKTYCZNY 1. NAZWA PRZEDMIOTU : Podstawy biofizyczne metod obrazowania 2. NAZWA JEDNOSTKI (jednostek ) realizującej przedmiot: Katedra i Zakład Biofizyki UMP 3. Adres jednostki odpowiedzialnej za dydaktykę: Adres: 61 701 Poznań, ul. Fredry 10 Tel. /Fax (61) 854-60-87 Strona WWW http://www.biofizyka.ump.edu.pl/ E-mail sekrbiof@ump.edu.pl 4. Kierownik jednostki: Prof. dr hab. Leszek Kubisz 5. Osoba zaliczająca przedmiot w E indeksie z dostępem do platformy WISUS dr Edward 6. Osoba odpowiedzialna za zajęcia fakultatywne z dostępem do platformy WISUS do list studentów Nazwisko i imię dr Edward Tel. kontaktowy: (61) 854-60-87 E-mail: epankows@ump.edu.pl Osoba zastępująca: mgr Weronika Kawałkiewicz Tel. kontaktowy: (61) 854-60-87 E-mail: wkawalkiewicz@ump.edu.pl 7. Miejsce przedmiotu w programie studiów: Rok: I i II
Semestr: letni 8. Liczba godzin ogółem :15 liczba pkt ECTS: 1 Jednostki uczestniczące w nauczaniu przedmiotu Semestr zimowy liczba godzin W Ć Ćwiczenia kategoria S Razem: Jednostki uczestniczące w nauczaniu przedmiotu Semestr letni liczba godzin W Ć Ćwiczenia kategoria S 15 Razem: 15 9. Cel nauczania przedmiotu Poznanie podstaw fizycznych metod obrazowania, ich możliwości i ograniczeń wynikających z różnorodności czynników różnicujących oraz zagrożeń dla pacjenta i personelu wynikających z ekspozycji na czynnik fizyczny wykorzystywany w danej metodzie diagnostycznej. Dostrzeganie zachodzących w organizmie człowieka zjawisk fizycznych, zrozumienie, że pełna wiedza o procesach zachodzących w organizmie człowieka, wymaga znajomości praw fizyki. Kształtowanie właściwej organizacji pracy własnej podczas przygotowywania się do zajęć i zaliczeń. Kształtowanie umiejętności korzystania z różnych źródeł informacji. 10.SYLABUS 1. Wykorzystanie światła ze źródeł laserowych w diagnostyce medycznej. Tomografia optyczna. Zasada działania lasera. Charakterystyka światła laserowego. Podstawowe typy laserów. Mechanizmy oddziaływania światła z tkankami. Absorpcja promieniowania; opis zjawiska absorpcji. Naturalne chromofory i ich charakterystyka widmowa, okno optyczne tkanek. Zastosowanie światła ze źródeł laserowych w terapii. Tomografia optyczna i jej zastosowania w diagnostyce. 2. Tomografia impedancyjna i elektrografia Biologiczne źródła sygnałów elektrycznych. Bierne właściwości elektryczne tkanek. Pomiary podstawowych parametrów krwi. Konduktometryczny pomiar hematokrytu. Podstawy fizyczne tomografii impedancyjnej, zasada funkcjonowania, zasady konstrukcji
obrazu ITK, systemy i układy pomiarowe. Prezentacja wyników konstrukcji obrazu, różnica między tomografią RTG a tomografią impedancyjną. 3. Rentgenowska tomografia komputerowa Wytwarzanie promieniowania rtg i jego charakterystyka: budowa lampy, widmo promieniowania (widmo ciągłe i charakterystyczne), graniczna długość fali, regulacja natężenia i przenikliwości promieniowania rtg. Pochłanianie energii elektromagnetycznego promieniowania jonizującego przez tkanki w zależności od energii kwantów. Prawo Lamberta (współczynniki osłabiania, warstwa połowiąca). Klasyczne zdjęcia rtg: zasada i wady odwzorowań. Technika zdjęć warstwowych. Zasady rentgenowskiej transmisyjnej tomografii komputerowej. Pomiar wartości liniowych i masowych współczynników osłabiania przez pomiar projekcji. Skala Hounsfielda i jej jednostki. Zasady budowy skanera tomografu rtg generacje skanerów. Tomografia spiralna i tomografia EBT. Technika okien centrum i szerokość okna. Rola kontrastu w technice tomografii komputerowej rtg. 4. Tomografia NMR Spin i moment magnetyczny jądra. Wpływ pola magnetycznego na moment magnetyczny jądra wodoru (rodzaje ruchu, dozwolone orientacje i energie). Namagnesowanie podłużne i porzeczne w tkance. Precesja Larmora (wzór). Absorpcja fali elektromagnetycznej przez próbkę zawierającą jądra wodoru warunek rezonansu, krzywa absorpcji. Rola impulsów RF 90º i RF 180º w obrazowaniu NMR. Zjawisko relaksacji podłużnej i poprzecznej. Definicja czasu relaksacji podłużnej T1 i poprzecznej T2. Metoda echa spinowego. Rekonstrukcja obrazów i ich rodzaje (zależne od czasów T1, T2 i gęstości protonowej). Sygnał FID i jego parametry. Rola środków kontrastujących w obrazowaniu NMR. Kodowanie fazowo-częstotliwościowe. Spektrometria NMR. Spektroskopia NMR i jej wykorzystanie w biologii medycynie. 5. Ultrasonografia Parametry ruchu falowego: amplituda, okres, częstotliwość, długość, natężenie, prędkość propagacji fali vs. prędkość drgań ośrodka. Natura propagacji fal mechanicznych. Klasyfikacja fal sprężystych ze względu na kierunek drgań, kształt czoła fali oraz częstotliwość. Wytwarzanie i detekcja fal ultradźwiękowych zjawisko piezoelektryczne. Wpływ ośrodka na parametry fali ultradźwiękowej. Podstawowe zjawiska związane z ruchem falowym: odbicie, załamanie, rozproszenie, dyfrakcja, interferencja, absorpcja, tłumienie oraz prawa opisujące te zjawiska. Bezwzględna i względna wartość natężenia fali pojęcie poziomu natężenia fali (poziom echa). Metody wizualizacji w ultrasonografii (prezentacje A, B, M, 2D, 3D, 4D). Zjawisko Dopplera. Metody dopplerowskie w ultrasonografii (doppler fali ciągłej, doppler fali impulsowej, doppler spektralny, doppler kolorowy, doppler mocy). Ultradźwiękowy pomiar hematokrytu Hct. 6. Tomografia SPECT i PET fizyczne podstawy medycyny nuklearnej Medycyna nuklearna jako dziedzina wiedzy medycznej. Spontaniczne przemiany jądrowe: α, β, γ. Prawo rozpadu jądrowego. Aktywność pierwiastków promieniotwórczych: stała rozpadu, czas połowicznego zaniku, średni czas życia, biologiczny czas połowicznego zaniku, efektywny czas połowicznego zaniku. Reakcje jądrowe. Radiofarmaceutyki: definicja, sposoby pozyskiwania. Diagnostyka i terapia radioizotopowa. Aparatura diagnostyczna: liczniki scyntylacyjne, scyntygrafy, kamery
scyntylacyjne, podstawy fizyczne emisyjnej tomografii komputerowej SPECT i pozytonowej emisyjnej tomografii komputerowej PET. 7. Termografia i wykorzystanie promieniowania podczerwonego w diagnostyce Fizyczne podstawy termografii: widmo ciała doskonale czarnego, zdolność emisyjna, absorpcyjna, prawa opisujące widmo ciała doskonale czarnego (prawo Wiena, Stefana- Boltzmanna, prawo Kirchhoffa, elementy kwantowej teorii Plancka). Temperatura ciała i metody jej pomiaru. Budowa i działanie kamery termowizyjnej. Termografia. Pulsoksymetria: podstawy spektrofotometrii, widmo absorpcyjne hemoglobiny, budowa i działanie puls oksymetru. Rozpraszanie Ramana i podstawy mikroskopii ramanowskiej. Cytometria przepływowa i jej wykorzystanie w badaniach hematologicznych. 11.Tematyka poszczególnych ćwiczeń i seminariów Ćwiczenia - Semestr zimowy Tematyka ćwiczeń Osoba odpowiedzialna Ćwiczenie 1. Ćwiczenie 2. Ćwiczenie 3. Ćwiczenia - Semestr letni Ćwiczenie 1. Ćwiczenie 2. Ćwiczenie 3. Ćwiczenie 4. Ćwiczenie 5. Ćwiczenie 6. Ćwiczenie 7. Tematyka ćwiczeń Wykorzystanie światła ze źródeł laserowych w diagnostyce medycznej. Tomografia optyczna. Tomografia impedancyjna i elektrografia Rentgenowska tomografia komputerowa Tomografia NMR Ultrasonografia Tomografia SPECT i PET - fizyczne podstawy medycyny nuklearnej Termografia i wykorzystanie promieniowania podczerwonego w diagnostyce Osoba odpowiedzialna
Seminaria - Semestr zimowy Tematyka seminariów Imię i nazwisko osoby prowadzącej zajęcia Seminarium 1. Seminarium 2. Seminarium 3. Seminarium 1. Seminarium 2. Seminarium 3. Seminarium 4. Seminarium 5. Seminarium 6. Seminarium 7. Seminaria - Semestr letni Tematyka seminariów Wykorzystanie światła ze źródeł laserowych w diagnostyce medycznej. Tomografia optyczna. Tomografia impedancyjna i elektrografia Rentgenowska tomografia komputerowa Tomografia NMR Ultrasonografia Tomografia SPECT i PET - fizyczne podstawy medycyny nuklearnej Termografia i wykorzystanie promieniowania podczerwonego w diagnostyce Imię i nazwisko osoby prowadzącej zajęcia Dr Marek Tuliszka Dr Dariusz Włodarczyk Dr Dariusz Włodarczyk Mgr Anna Majewska 12. Organizacja zajęć: Zajęcia fakultatywne odbywają się : Katedra i Zakład Biofizyki, ul. Fredry 10 (proszę wpisać dni tygodnia oraz rozpisać dokładnie godziny w każdym dniu zajęć) Wtorek 17 35-19 11 Środa 17 15-18 51 Czwartek 16 30-18 06 Aktualny podział grupy studenckiej na stronie internetowej jednostki : http://www.biofizyka.ump.edu.pl/ REGULAMIN ZAJĘĆ: I. Organizacja zajęć
1. Seminaria z przedmiotu Podstawy biofizyczne metod obrazowania odbywają się w ciągu semestru letniego zgodnie z ustalonym w Dziekanacie harmonogramem. Zakres materiału i rozkład zajęć z biofizyki będzie podany na tablicach ogłoszeniowych Katedry oraz na stronie www.biofizyka.ump.edu.pl. 2. Obecność na seminariach jest obowiązkowa i kontrolowana przez prowadzących zajęcia. W uzasadnionych losowo lub zdrowotnie przypadkach nieobecności na ćwiczeniach o możliwości i sposobie odrobienia zajęć decyduje kierownik Katedry i Zakładu Biofizyki. Usprawiedliwienie nieobecności trzeba dostarczyć, w ciągu trzech dni roboczych po ustąpieniu przyczyny nieobecności, do Sekretariatu Katedry i Zakładu Biofizyki. Usprawiedliwienia dostarczone później nie będą rozpatrywane. II. Zasady zaliczania seminariów 1. Studenci są oceniani na każdym seminarium na podstawie wyników sprawdzianu pisemnego (w skali ocen: 5; 4,5; 4; 3,5; 3; 2), przygotowanych prezentacji (w skali ocen od 0 do 5) oraz aktywności w skali ocen: 0,5; 1. 2. Zaliczenie seminariów otrzymuje student/-ka, który uczestniczył/ła we wszystkich seminariach, przygotował/ła co najmniej jedna prezentację oraz spełnił/-a jeden z dwu następujących warunków: a) uzyskał/-a co najmniej 18 punktów, uzyskując tym samym zwolnienie z kolokwium zaliczeniowego, b) uzyskał co najmniej 10 punktów i zdał/-a kolokwium zaliczeniowe 3. Student ma prawo do trzykrotnego zdawania kolokwium zaliczeniowego, które odbywają się niezwłocznie po zakończeniu zajęć. 4. Uzyskanie zaliczenia wymaga co najmniej 60% poprawnych odpowiedzi. IV. Zasady organizacyjno porządkowe kontrolowanych zajęć z biofizyki 1. Kolejność seminariów oraz zakres zagadnień, jakie należy przygotować są podane na tablicach ogłoszeniowych Katedry i Zakładu Biofizyki oraz publikowane na stronie www.biofizyka.ump.edu.pl. 2. Studentów obowiązuje: (a) poszanowanie sprzętu i aparatury pomiarowej na zajęciach, (b) uporządkowanie stanowiska ćwiczeń po zakończeniu zajęć, (c) przestrzeganie ogólnie przyjętych form zachowania, (d) przestrzeganie wszystkich bieżących zarządzeń kierownika Katedry i osób prowadzących zajęcia dydaktyczne. 3. Kierownik Katedry Biofizyki rozstrzyga inne kwestie nie ujęte w ww. Zasadach. PROGRAM ZAJĘĆ: Seminarium 1 Tomografia optyczna i obiektywne metody badania refrakcji oka B.W7, B.W8, B.U1, C.U6, D.U16 Seminarium 2 Tomografia impedancyjna i elektrografia B.W5., B.W8, B.U1, C.U6, D.U16 Seminarium 3 Rentgenowska tomografia komputerowa B.W6., B.W8, B.U1, B.U2, C.U6 Seminarium 4 Tomografia NMR B.W8, B.U1, C.U6, D.U16 Seminarium 5 Ultrasonografia B.W8., B.W9, B.U1, C.U6, D.U16 Seminarium 6 Tomografia SPECT i PET - fizyczne B.W6., B.W8, B.U1, podstawy medycyny nuklearnej B.U2, C.U6, D.U16 Seminarium 7 Termografia i wykorzystanie B.W6., B.U1, C.U6,
promieniowania podczerwonego w diagnostyce D.U16 PROGRAM NAUCZANIA Wymagania wstępne Program biofizyki (I semestr ) Przygotowanie do zajęć Student samodzielnie przygotowuje się do zajęć seminaryjnych w zakresie zagadnień przewidzianych do dyskusji na danym seminarium. Wymagania końcowe Student potrafi zaprezentować podstawy fizyczne metod obrazowania objętych programem. Rozumie zagrożenia wynikające z działania danego bodźca fizycznego na organizm. Zna możliwości i ograniczenia danej metody diagnostycznej. 13.Kryteria zaliczenia przedmiotu: Zaliczenie kryterium zaliczenia (przedmiot nie może być zaliczony na podstawie obecności studenta na zajęciach) Zaliczenie na podstawie aktywności na seminariach, sprawdzianów cząstkowych, przygotowanych prezentacji oraz testu końcowego. 14. Literatura: Zalecana literatura: 1. G Pawlicki, Podstawy inżynierii medycznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,1997 2. A. Styszyński, Korekcja wad wzroku- procedury badania refrakcji, α-medica press, 2007 3. S. Filipowicz, T Rymarczyk, Tomografia impedancyjna, Wyd.:BEL, 2003 4. F. Jaroszyk, Biofizyka podręcznik dla studentów, wydanie II, PZWL, Warszawa 2008 5. A. Hrynkiewicz, Z. Rokita E. (red.), Fizyczne metody badań w biologii, medycynie i ochronie środowiska, PWN, Warszawa, 1999. 6. F. Jaroszyk, Biofizyka medyczna skrypt dla studentów medycyny i stomatologii. Wydawnictwo Uczelniane Akademii Medycznej im. K. Marcinkowskiego, Poznań 1993. 15. Podpis osoby odpowiedzialnej za nauczanie przedmiotu lub koordynatora