ZAKRES ZAGADNIEŃ OBOWIĄZUJĄCYCH DO EGZAMINU Z FIZYKI MEDYCZNEJ w roku akademickim 2013/14

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE

1. Naturalne i sztuczne źródła promieniowania jonizującego - przykłady, występowanie

2. Źródła promieniowania jonizującego w Polsce, wpływ radonu na organizm

3. Rodzaje promieniowania i oddziaływanie z materią

4. Osłabienie strumienia fotonów

5. Wtórne promieniowanie rozproszone

6. Podstawowe zasady ochrony radiologicznej (definicje dawki pochłoniętej, równoważnej, skutecznej, obciążającej, wielkości robocze, dawki graniczne, osłony)

7. Biologiczny wpływ promieniowania jonizującego na organizm ludzki

8. Krzywa przeżywalności, względna skuteczność biologiczna

9. Skutki działania promieniowania jonizującego na organizm ludzki (stochastyczne, deterministyczne)

10. Dozymetry indywidualne (TLD, detektory filmowe, półprzewodnikowe, alaninowe)

11. Detektory w środowisku pracy (komora jonizacyjna, licznik Geigera-Muellera, detektory scyntylacyjne)

RADIOTERAPIA

1. Metody radioterapii

2. Brachyterapia (na czym polega, przykład źródeł), terapia radioizotopowa (na czym polega, efektywny czas usuwania radiofarmaceutyku)

3. Źródła promieniowania stosowane w teleradioterapii i ich ogólna charakterystyka

4. Budowa akceleratora, kształtowanie wiązki

5. Kolimatory (standardowy, MLC)

6. Podstawowe parametry wiązki (pole, izocentrum)

7. Prawdopodobieństwo miejscowego wyleczenia nowotworu i wystąpienia powikłań w tkankach prawidłowych

8. Odczyny popromienne wczesne i późne

9. Procedury radioterapii, dawka terapeutyczna

10. Skala jednostek Hounsfielda, konturowanie struktur anatomicznych

11. Symulator konwencjonalny i symulacja wirtualna

12. Unieruchomienie pacjenta

13. Obliczenia rozkładu dawki - metoda Monte Carlo (MC)

14. Źródła niepewności dawki

15. Metody modyfikacji rozkładu dawki (wagowanie dawki, osłony, kolimatory, filtry klinowe

16. Dozymetria kalibracyjna (komora jonizacyjna typu „Farmer”, porównania rozkładów izodoz promieniowania fotonowego o różnych energiach, głębokość maksymalnej mocy dawki dla różnych energii promieniowania), fantomy

17. Dozymetria względna (detektory półprzewodnikowe, TLD, system EPID)

18. Image-Guided Radiation Therapy - IGRT, na czym polega, zalety i ograniczenia

19. Intensity-Modulated Radiation Therapy - IMRT, na czym polega, zalety i ograniczenia

20. Rozwiązania stosowane, żeby ograniczyć wpływ procesu oddychania na efekty radioterapii

21. Cyberknife, na czym polega, zalety i ograniczenia

22. Tomoterapia, na czym polega, zalety i ograniczenia, porównanie do leczenia konwencjonalnego, budowa kolimatora

23. Gamma knife, na czym polega, zalety i ograniczenia

24. Radioterapia śródoperacyjna, napromienianie całego ciała

25. Planowanie odwrotne

ULTRASONOGRAFIA

1. Charakterystyka ultradźwięków

2. Opis rozchodzenia się ultradźwięków

3. Impedancja akustyczna, prędkość fali ultradźwiękowej, natężenie fali ultradźwiękowej

4. Wielkości kinematyczne i energetyczne pola ultradźwiękowego

5. Oddziaływanie ultradźwięków z tkankami (odbicie i załamanie, tłumienie)

6. Metoda echa

7. Zjawisko piezoelektryczne, odkształcenie płytki

8. Pole ultradźwiękowe (dalekie i bliskie)

9. Efekty oddziaływania ultradźwięków (mechaniczny, termiczny, chemiczny)

10. Budowa aparatu USG, głowice

11. Tryby obrazowania

12. Podstawowe parametry obrazu USG, ze szczególnym uwzględnieniem rozdzielczości

13. Obrazy 2D i 3D, zalety i wady

14. Litotrypsja

15. Echokardiografia dopplerowska, metody cwDoppler i pwDoppler

16. Dozymetria, pomiar z wykorzystaniem kalorymetru

17. Fantomy

18. Środki ochrony

PROMIENIOWANIE OPTYCZNE

1. Widmo promieniowania optycznego

2. Źródła promieniowania optycznego

3. Ochrona przed promieniowaniem optycznym (skuteczna luminancja energetyczna, napromienienie skuteczne, natężenie napromienienia, skuteczność widmowa, czas ekspozycji)

4. Luminancja energetyczna a gęstość spektralna energii

5. Oddziaływanie promieniowania optycznego z materią

6. Prawo Lamberta-Beera

7. Odbicie dyfuzyjne, funkcja Kubelki-Munka

8. Adsorbery tkankowe, głębokość penetracji

9. Modelowanie transportu fotonów w tkance

10. Idea diagnostyki i terapii fotodynamicznej, porównanie

11. Dawka fotodynamiczna i wielkości dozymetryczne

12. Ocena ilościowa terapii fotodynamicznej

LASERY

1. Cechy światła laserowego (monochromatyczność, równoległość, spójność, moc, polaryzacja)

2. Emisja wymuszona, prawo Boltzmanna, rozkład antyboltzmannowski

3. Pompowanie optyczne

4. Rezonator

5. Budowa i zasada działania lasera

6. Rodzaje laserów (rubinowy, neodymowy, helowo-neonowy, jonowy, molekularny, barwnikowy, ekscymerowy, półprzewodnikowy)

7. Absorbcja światła przez różne składniki tkanek

8. Porównanie pracy impulsowej i ciągłej

9. Fotokoagulacja, fotowaporyzacja

10. Zastosowania laserów w medycynie

ŚWIATŁOWODY i ENDOSKOPIA

1. Budowa światłowodów, propagacja fali świetlnej, apertura numeryczna, kąt akceptacji

2. Mody światłowodu

3. Światłowody jedno- i wielomodowe (skokowe, gradientowe)

4. Dyspersja modowa i chromatyczna (materiałowa, falowodowa)

5. Tłumienność, straty falowodowe, przekaz obrazu

6. Aparatura endoskopowa (źródło światła, tor wizyjny, optyka etc.)

7. Endoskopia kapsułkowa, zasada działania, porównanie CMOS a CCD, ograniczenia, zalety, plany rozwojowe

8. Robot da Vinci, budowa, idea, zalety, ograniczenia

TOMOGRAFIA OPTYCZNA

1. Budowa i zasada działania

2. Tomograf optyczny spektralny (OFDI i SOCT) i czasowy

3. Interferometr Michelsona, FWHM, zależność rozdzielczości osiowej od szerokości widmowej użytego światła

4. Analiza szumów

5. Analiza sygnału OCT

6. Możliwości obrazowania - wybrane przykłady

7. Metoda kombinowana OCT-mikroskop optyczny

8. Zastosowania OCT

TERMOGRAFIA

1. Promieniowanie termiczne, podstawowe parametry fizyczne (pojemność cieplna, ciepło właściwe, przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, inercja cieplna, efuzyjność cieplna; modele zastępcze)

2. Metoda kontaktowa i bezkontaktowa

3. Własności emisyjne ciał stałych

4. „Okna przepuszczalności”

5. Przepływ ciepła w strukturach warstwowych, równanie przewodzenia ciepła (postać „fizyczna” i „biologiczna” (Pennesa)) i sposoby rozwiązań

6. Szanse na termografię 3D

7. Detektory promieniowania termicznego (termiczne, fotonowe), czułość widmowa detektorów

8. Schemat blokowy termografu, układy optyczne, tor pomiarowy, natężenie promieniowania

9. Parametry detektorów (wykrywalność widmowa, wykrywalność temperaturowa, minimalna wykrywalna różnica temperatury)

10. Termografia statyczna i dynamiczna

11. Techniki badań dynamicznych

12. Zastosowania termografii

Ostateczna wersja testu poniżej będzie dostępna po ostatnim wykładzie:

NMR

1. Przykładowe amplitudy sygnałów biomagnetycznych

2. Podstawowe parametry fizyczne (moment magnetyczny jądra i atomu)

3. Warunek rezonansu, częstość Larmora, współczynnik giromagnetyczny, czynnik Landego)

4. Otrzymywanie sygnału magnetycznego rezonansu jądrowego

5. Czasy relaksacji

6. Powstawanie impulsu, FID

7. Idea tomografii

8. Budowa aparatu NMR, rodzaje magnesów, rodzaje cewek

9. Metody MR (anatomiczny, funkcjonalny, dyfuzyjny, traktografia, angiografia)

10. Spektroskopia MR

11. Techniki TK/NMR, MEG/fNMR

12. Przeciwwskazania

13. Fantomy

14. Systemy oparte o magnesy stałe

15. Rozwój technologii, prace badawcze, NMR w kosmosie

16. Bezpieczeństwo pracy

FIZYKA UKŁADU KOSTNEGO

1. Siły działające na kręgosłup (nacisk na poszczególne kręgi, współczynnik przekroju powierzchniowego kręgu, siła konieczna do uszkodzenia dysku)

2. Własności mechaniczne kości (moduł Younga)

3. Połączenia kości (tarcie)

4. Fizyczne metody pomiaru składu mineralnego kości (in vivo).

MIĘŚNIE, DYNAMIKA RUCHU

1. Praca mięśni

2. Metody pomiaru i oceny siły mięśniowej

3. Moc dostarczona podczas wysiłku

METABOLIZM: ENERGIA, CIEPŁO, PRAC I MOC CIAŁA

1. BMR - basal metabolic rate, skalowanie BMR

2. Podstawowe przemiany metaboliczne i wydatek energetyczny

3. Straty ciepła (wypromieniowanie, konwekcja, parowanie, przewodzenie)

UKŁAD KRĄŻENIA

1. Modelowanie przepływu w naczyniach krwionośnych

2. Modele układu krążenia

UKŁAD ODDECHOWY

1. Modele układu oddechowego (mechaniczny, objętościowo-ciśnieniowy, elektryczny)

2. Równania opisujące przepływ powietrza i zmiany ciśnienia

3. Testy oddechowe (spirometr, pneumotachometr, testy składu wydychanego powietrza)

Powodzenia na egzaminie !

Literatura

1. I.P. Herman, Physics of the Human Body, Springer, Berlin Heidelberg 2007

2. Red. B. Pruszyński, Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne metodyka badań. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2000

3. Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 pod red. M. Nałęcza, tom 8 Obrazowanie medyczne, Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2003

4. Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000 pod red. M. Nałęcza, tom 8 Fizyka medyczna, Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2002

5. red. A. Hrynkiewicz, E. Rokita, Fizyczne metody diagnostyki medycznej i terapii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000

6. W. Allison, Fundamental Physics for Probing and Imaging, Oxford University Press, New York 2006

7. T. Buzug (ed.) Advances in Medical Engineering, Springer Berlin Heidelberg 2007

8. A. Williams, Ultrasound: Biological Effects and Potential Hazards, Academic Press, London 1983

9. B.H. Brown et al, Medical Physics and Biomedical Engineering, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia 1999

10. K.K. Jain, The Handbook of Nanomedicine, Humana Press, New York, 2008

11. red. H.S.Nalwa, T. Webster, Cancer Nanotechnology, American Scientific Publishers, 2007

12. red. W.M. Bulte, M.M.J. Modo, Nanoparticles in Biomedical Imaging, Springer, New York 2008

---