PROGRAM NAUCZANIA PRZEDMIOTU FAKULTATYWNEGO NA WYDZIALE LEKARSKIM I ROK AKADEMICKI 2014/2015 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. Osoby odpowiedzialne za zajęcia fakultatywne Osoba zaliczająca przedmiot: prof. dr hab. Leszek Kubisz Tel. kontaktowy: (61) 854-60-87 E-mail: kubisz@amu.edu.pl Osoba odpowiedzialna za organizację zajęć: dr Edward Pankowski Tel. kontaktowy: (61) 854-60-87 E-mail: epankowsk@ump.edu.pl 6. Miejsce przedmiotu w programie studiów: Rok: I i II Semestr: letni 7. 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 8. Cel nauczania przedmiotu : Poznanie podstaw fizycznych metod obrazowania, ich możliwości i ograniczeń 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. 9. SYLABUS Seminaria 1. Tomografia optyczna i obiektywne metody badania refrakcji oka Budowa i działanie lasera, oddziaływanie wiązki laserowej z ośrodkiem, wykorzystanie laserów w biostymulacji, termicznych i nietermicznych technikach medycznych, optyczna tomografia absorpcyjna. Podstawy optyki geometrycznej. Tomografia optyczna, spektralna i absorpcyjna - zasada działania, wykorzystanie w obrazowaniu oka. 2. Tomografia impedancyjna i elektrografia Elektrodiagnostyka jakościowa i ilościowa. 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 jadra 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
Natura fal mechanicznych. Klasyfikacja fal: z uwagi na to co wykonuje drgania (fale elektromagnetyczne i sprężyste), z uwagi na kierunek drgań (podłużne i poprzeczne), kształt czoła fali (kuliste, płaskie), sposób drgania źródła (harmoniczne i złożone). Klasyfikacja fal sprężystych (infradźwięki, dźwięki, ultradźwięki). Parametry ruchu falowego: amplituda drgań, okres, częstotliwość, prędkość drgań i prędkość propagacji fali, długość fali, natężenie fali. Wpływ ośrodka na parametry fali ultradźwiękowej. Podstawowe zjawiska związane z ruchem falowym: odbicie, załamanie, dyfrakcja, interferencja, absorpcja oraz prawa opisujące te zjawiska. Bezwzględna i względna wartość natężenia fali pojęcie poziomu natężenia fali. Zjawisko Dopplera. Zjawisko piezoelektryczne. Metody obrazowania. Ultradźwiękowy pomiar hematokrytu Hct. Diatermia ultradźwiękowa. Fala uderzeniowa osobliwy przykład fali mechanicznej, podstawy litotrypsji. 6. Tomografia SPECT i PET fizyczne podstawy medycyny nuklearnej Medycyna nuklearna jako dziedzina wiedzy medycznej. Rys historyczny medycyny nuklearnej. Spontaniczne przemiany jądrowe: α, β, γ. Prawo rozpadu spontanicznego. 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 Podstawy fizyczne termografii: tempera ta i jej pomiar (przetworniki temperatury: kontaktowe i bezkontaktowe), widmo ciała doskonale czarnego, zdolność emisyjna, absorpcyjna, prawa je opisujące widmo ciała doskonale czarnego (prawo Wiena, Stefana-Boltzmanna, prawo Kirchhoffa, elementy teorii Plancka). Pomiar temperatury w zakresie podczerwieni, fotoogniwo. Budowa kamery termowizyjnej. Zalety i niedostatki termografii. Pulsoksymetria. Rozpraszanie Ramana, mikroskopia ramanowska. Cytometria przepływowa i jej wykorzystanie w badaniach hematologicznych. 10.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. Tematyka ćwiczeń Tomografia optyczna i obiektywne metody badania refrakcji oka Tomografia impedancyjna i elektrografia Rentgenowska tomografia komputerowa Tomografia NMR Ultrasonografia Tomografia SPECT i PET - fizyczne podstawy medycyny nuklearnej Osoba odpowiedzialna
Ćwiczenie 7. Termografia i wykorzystanie promieniowania podczerwonego w diagnostyce Seminarium 1. Seminarium 2. Seminarium 3. Seminarium 4. Seminarium 5. Seminarium 6. Seminarium 7. Tematyka seminariów Seminaria - Semestr letni Tomografia optyczna i obiektywne metody badania refrakcji oka 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 Marlena Gauza Dr Dariusz Włodarczyk Dr Dariusz Włodarczyk Dr Marlena Gauza 11. Organizacja zajęć: Aktualny podział grupy studenckiej na stronie internetowej jednostki : (proszę wpisać) 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 28 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, B.U2, podstawy medycyny nuklearnej C.U6, D.U16 Seminarium 7 Termografia i wykorzystanie promieniowania podczerwonego w diagnostyce B.W6., B.U1, C.U6, D.U16 PROGRAM NAUCZANIA Wymagania wstępne 1.Program biofizyki (1.rok ) 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 12.Kryteria zaliczenia przedmiotu: Zaliczenie kryterium zaliczenia zaliczenie na podstawie aktywności na seminariach, sprawdzianów cząstkowych, przygotowanych prezentacji oraz testu końcowego 13 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. 14. Podpis osoby odpowiedzialnej za nauczanie przedmiotu lub koordynatora