PRZEWODNIK DYDAKTYCZNY NA ROK AKADEMICKI 2011/2012

PRZEWODNIK DYDAKTYCZNY NA ROK AKADEMICKI 2011/2012

NAZWA JEDNOSTKI:

KATEDRA I ZAKŁAD BIOFIZYKI

1. Adres jednostki:

Adres: 61–701 Poznań, ul. Fredry 10

Tel. /Fax 61 854–60–87 / 61 852–04–52

Strona WWW: http://www.biofizyka.ump.edu.pl/

E-mail: sekrbiof@ump.edu.pl

2. Kierownik jednostki:

prof. dr hab. Feliks Jaroszyk

3. Osoba odpowiedzialna za dydaktykę na Wydziale Lekarskim I:

Nazwisko

prof. dr hab. Feliks Jaroszyk

Tel. kontaktowy: 61 854-6087

Możliwość kontaktu (dni, godz., miejsce) środy 9:30-11:00,

Katedra i Zakład Biofizyki, ul. Fredry 10

E-mail:

jaroszyk_feliks@poczta.onet.pl

Osoba zastępująca dr hab. Leszek Kubisz

Kontakt E-mail:

kubisz@amu.edu.pl

4. Organizacja zajęć

REGULAMIN ZAJĘĆ

REGULAMIN
i zasady zaliczania zajęć z biofizyki dla studentów Wydziału Lekarskiego I

I. Organizacja zajęć

Zajęcia dydaktyczne z biofizyki składają się z wykładów (15 h), ćwiczeń

laboratoryjnych (45 h) oraz z seminariów (15 h) i odbywają się w ciągu I i II semestru
zgodnie z ustalonym w Dziekanacie harmonogramem. Zakres materiału i rozkład
zajęć z biofizyki będzie podany na tablicach ogłoszeniowych Katedry przed
rozpoczęciem roku akademickiego. Obecność na ćwiczeniach i seminariach jest
obowiązkowa i kontrolowana przez prowadzących zajęcia. Studenci zobowiązani są
do przestrzegania tzw. „Zasad organizacyjno porządkowych zajęć kontrolowanych z
Biofizyki” podanych w załączeniu.

Zajęcia z biofizyki kończą się egzaminem w II semestrze.

II. Zasady zaliczania ćwiczeń
1.

Studenci wykonują w I semestrze 13 ćwiczeń laboratoryjnych. Na każdym

ćwiczeniu prowadzący zajęcia sprawdza znajomość podstaw teoretycznych oraz
stosowanych metod pomiarowych związanych z danym ćwiczeniem. Brak znajomości
ww. podstaw lub metod pomiaru uniemożliwi ćwiczącemu samodzielne wykonanie
ćwiczenia. Spowoduje to brak zaliczenia ćwiczenia i uzyskanie oceny niedostatecznej.
2.

Na zaliczenie ćwiczenia wpływają łączenie pozytywne oceny:

(a)

z zakresu podstaw teoretycznych i znajomości metod pomiaru,

(b)

z wykonania ćwiczenia i opracowania odpowiedniego protokółu.

Za wykonanie ćwiczenia można zdobyć:

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,0

0,0 punktów.

Prawo do trzykrotnego zdawania kolokwium zaliczeniowego z ćwiczeń uzyska

student/–ka, gdy uzyska łącznie co najmniej 22 punkty. Do zdania kolokwium
zaliczeniowego wymagane jest co najmniej 50 % poprawnych odpowiedzi. Zaliczenia
ćwiczeń odbywać się będą w terminach ujętych w harmonogramach zajęć.
5.

Student/–ka nie uzyska zaliczenia z biofizyki oraz nie może przystąpić do

zdawania kolokwium zaliczeniowego w przypadku, gdy uzyska łącznie od 0 do 21
punktów.
6.

Studenci są zobowiązani do uczestniczenia we wszystkich kontrolowanych

zajęciach laboratoryjnych. Usprawiedliwienie nieobecności trzeba dostarczyć w ciągu
trzech dni „roboczych” po ustąpieniu przyczyny nieobecności. Usprawiedliwienia
dostarczone później nie będą rozpatrywane.

III. Zasady zaliczania seminariów
1.

Zajęcia seminaryjne z biofizyki odbywają się w semestrze letnim. Obecność na

seminariach jest obowiązkowa i kontrolowana.
2.

Zaliczenie zajęć seminaryjnych uzyskają studenci, którzy aktywnie

uczestniczyli we wszystkich zajęciach seminaryjnych oraz zdali kolokwium
zaliczeniowe. Studenci mają możliwość
3–krotnego zdawania kolokwium zaliczeniowego. Terminy kolokwiów zostaną
ustalone ze starostą roku.
3.

Na seminariach z biofizyki obowiązuje materiał z: „Biofizyka – podręcznik dla

studentów” pod redakcją F. Jaroszyka oraz ze skryptu „Biofizyka Medyczna” pod red.
F. Jaroszyka.
4.

W uzasadnionych losowo lub zdrowotnie przypadkach nieobecności na

ćwiczeniach lub seminariach o możliwości i sposobie odrobienia zajęć decyduje
kierownik Katedry Biofizyki. Usprawiedliwienie nieobecności winno być
przedstawione niezwłocznie po ustaniu przyczyny, która ją wywołała, najpóźniej na
kolejnych zajęciach po nieobecności.
5.

Jeżeli student nie uzyska zaliczeń cząstkowych (z ćwiczeń i seminariów) ma

prawo do zaliczenia sprawdzianu z całości materiału – ćwiczeń i seminariów. Student
ma prawo do jednokrotnego poprawienia tego sprawdzianu w przypadku jego nie
zaliczenia.

IV. Egzamin
1.

Do egzaminu z biofizyki mogą przystąpić studenci, którzy zaliczyli ćwiczenia

laboratoryjnych
i seminaria.
2.

Student zobowiązany jest przystąpić do I terminu egzaminu bezpośrednio po

zakończeniu zajęć w II semestrze studiów. Możliwe są dwie poprawki egzaminu.
Pierwszy termin egzaminu (studenci wybierają jeden z trzech zaproponowanych
terminów) - forma testowa, dwa pozostałe testowo-pisemne. Egzamin należy zdać do
15 września roku kończącego I rok studiów.
3.

Egzamin z biofizyki obejmuje materiał wykładowy, materiał z ćwiczeń

laboratoryjnych oraz zagadnienia omawiane na seminariach i rozdział „Budowa
materii” z „Biofizyka – podręcznik dla studentów” pod red. F. Jaroszyka.

V. Zasady organizacyjno – porządkowe kontrolowanych zajęć z biofizyki
1.

Kolejność ćwiczeń oraz zakres zagadnień, jakie należy przygotować na

poszczególne ćwiczenia są podane na tablicach ogłoszeniowych Katedry Biofizyki.
Na każdym ćwiczeniu laboratoryjnym obowiązuje znajomość zagadnień zawartych w
rozdziale „Uwagi o pomiarach” w podręczniku „Wybrane ćwiczenia laboratoryjne z
biofizyki” pod red P. Piskunowicza i M. Tuliszki.
2.

Na każde ćwiczenie laboratoryjne należy przynieść protokół, zeszyt, przybory

do pisania i elementarne przybory do kreślenia.
3.

W pracowni dydaktycznej ćwiczący nie mogą sobie wzajemnie przeszkadzać,

tzn. nie należy bez uzasadnienia chodzić po pracowni, prowadzić głośnych rozmów,
porozumiewać się z ćwiczącymi przy innych stołach laboratoryjnych.
4.

Po wejściu do pracowni i zajęciu miejsca przy wyznaczonym ćwiczeniu każdy

z ćwiczących powinien sprawdzić stan inwentarza według spisu znajdującego się na
stole. Zauważone braki należy zgłosić prowadzącemu ćwiczenia.

Studentom nie wolno samodzielnie rozpoczynać ćwiczenia laboratoryjnego, a

w szczególności podłączać przyrządów pomiarowych do źródła prądu.
5.

Studentów ponadto obowiązuje:

(a)

poszanowanie sprzętu i aparatury pomiarowej na zajęciach,

(b)

uporządkowanie stanowiska ćwiczeń po zakończeniu zajęć,

(c)

przestrzeganie ogólnie przyjętych form zachowania,

(d)

uczciwość i rzetelność w pracy na poszczególnych etapach ćwiczenia

(nieuczciwość może spowodować wykluczenie ćwiczącego z zajęć kontrolowanych),

(e)

przestrzeganie wszystkich bieżących zarządzeń kierownika Katedry i

osób prowadzących zajęcia dydaktyczne.
6.

Kierownik Katedry Biofizyki rozstrzyga inne kwestie nie ujęte w ww.

„Zasadach”.

PROGRAM ZAJĘĆ

Wykład z biofizyki (14 h):
Środy: 7:45 – 9:15 sala Czarna Coll. Anatomicum, pierwszy wykład 12.10.2011 r.

Organizacja ćwiczeń laboratoryjnych z biofizyki (45 h), zajęcia odbywają się w

Katedrze Biofizyki:

Grupa

Dzień

tygodnia

Czas

Data

rozpoczęcia

zajęć

Daty zaliczenia

częściowego

9,10,11 Poniedziałek 8:00 – 10:15

26.09.2011

23, 30.01., 13.02 2012

12,13,14 Poniedziałek 10:25 – 12:40

1,2,3

Poniedziałek

13: 0 –

5:45

4,5,

Wtorek

8:00 – 10:15

27.09.2011

24, 31.01., 14.02 2012

7,8

Czwartek

8:00 – 10:15

29.09.2011

26.01., 2,16.02 2012

15,16

Czwartek

10:25 –12:40

Ćwiczenia kategorii B w grupach 9 osobowych.

Organizacja zajęć seminaryjnych z biofizyki (16 h) zajęcia odbywają się w Katedrze
Biofizyki:

Grupa

Dzień

tygodnia

Czas

Data

rozpoczęcia

zajęć

Daty zaliczenia

częściowego

7,14,15,16 Poniedziałek 8:30 – 10:00

27.02.2012

07.05.,

14.05.,

21.05.2012

1,2,3

Wtorek

8:00 – 9:30

28.02.2012

08.05.,

15.05.,

16.05

2012

9,10,11

Środa

8:00 – 9:30

29.03.2012

09.05.,

23.05.,

30.05

2012

4,12,13

Środa

9:45 – 11:15

5,6,8

Środa

11:30 –

13:00

Grupy seminaryjne to grupy administracyjne ustalone przez Dziekana.
Terminy poprawek zostaną uzgodnione z osobami, które nie uzyskały zaliczeń
cząstkowych.

5. Program nauczania

Wymagania wstępne

Studenci powinni znać fizykę w stopniu określonym przez standardy nauczania w
profilu rozszerzonym liceum ogólnokształcącego.

Przygotowanie do zajęć

Wymagania podczas ćwiczeń laboratoryjnych:
Zagadnienia obowiązujące na każdym ćwiczeniu: Błąd pomiaru i jego źródła.
Szacowanie wartości błędu pomiaru bezpośredniego: błąd systematyczny, błąd
przypadkowy (rozrzut wyników pomiarów, krzywa rozkładu normalnego, odchylenie
standardowe, odchylenie standardowe średniej, błąd maksymalny średniej). Zasady
zapisu wartości błędu pomiaru i wielkości zmierzonej, cyfry znaczące.
Szacowanie błędu pomiaru wielkości złożonej: a) przy użyciu cyfr znaczących, b)
obliczanie wartości tego błędu. Graficzne opracowywanie wyników pomiarów:
sporządzanie wykresów, prostokąty błędów, krzywe ufności.
Funkcja wykładnicza i logarytmiczna (podstawowe działania na wykładnikach i
logarytmach).

2. Wyznaczanie rozmiarów krwinek metodą mikroskopową. Prawo załamania
światła, współczynnik załamania światła, dyspersja współczynnika załamania światła.
Powstawanie obrazu w soczewkach. Równanie soczewki. Budowa i zasada działania
mikroskopu – bieg promieni. Definicja liniowej i kątowej zdolności rozdzielczej
układu optycznego. Zdolność rozdzielcza mikroskopu, czynniki wpływające na

zmianę tej wielkości fizycznej. Powiększenie oraz powiększenie użyteczne
mikroskopu. Pomiar rozmiarów mikroobiektów za pomocą okularu
mikrometrycznego.

3. Monitorowanie sygnałów zmiennoprądowych. Wielkości charakteryzujące prąd
zmienny: częstotliwość, chwilowe, maksymalne i skuteczne napięcie oraz natężenie.
Obwód prądu zmiennego; opór omowy, pojemnościowy i zawada. Przesunięcie
fazowe między chwilowym napięciem i natężeniem w obwodach zawierających opór
omowy i pojemność. Budowa lampy oscyloskopowej, generator podstawy czasu.
Wykorzystanie oscyloskopu do pomiaru amplitudy i częstotliwości sygnałów
elektrycznych. Zapis czynności elektrycznej serca, krzywa EKG. Pomiar amplitudy
załamków elektrokardiogramu i częstotliwości skurczów serca.
Próbkowanie i kwantyzacja przetwarzania sygnałów w układach cyfrowych.

4/5. Lepkość cieczy. Lepkość roztworów. Siła tarcia wewnętrznego, współczynnik
lepkości. Lepkość względna, lepkość właściwa, graniczna liczba lepkościowa. Wpływ
temperatury na lepkość. Przepływ cieczy lepkiej w rurach (prawo Hagena-
Poiseuille’a). Lepkość roztworów, lepkość krwi. Metody pomiaru lepkości (metoda
Stokesa, metoda wiskozymetryczna). Wyznaczanie rozmiarów cząsteczek z pomiarów
lepkości.

6/7. Dyfuzja. Dializa i elektrodializa. Potencjał chemiczny, dyfuzja, gradient
stężenia, prawo Ficka. Współczynnik dyfuzji. Dyfuzja przez błonę, przepuszczalność
błony. Błona przepuszczalna i półprzepuszczalna (osmoza). Wyznaczanie
współczynnika dyfuzji i przepuszczalności błony. Dyfuzja w organizmach żywych,
transport gazów w układzie oddechowym. Koloidy. Dializa zewnątrz– i
wewnątrzustrojowa. Dializa w polu elektrycznym. Wyznaczanie współczynnika
oczyszczania roztworu.

8/9. Konduktometryczny pomiar hematokrytu. Przewodnictwo elektryczne
tkanek.
Opór i przewodnictwo elektryczne, opór elektryczny właściwy, przewodność
elektryczna właściwa (konduktywność). Przenikalność elektryczna. Polaryzacja
elektryczna. Mechanizmy polaryzacji elektrycznej. Czas relaksacji. Dyspersja
przewodności elektrycznej właściwej tkanki, dyspersja przenikalności elektrycznej
tkanki. Elektryczny obwód zastępczy tkanki.
Właściwości elektryczne krwi. Hematokryt. Przewodnictwo elektryczne zawiesin –
wzór Maxwella. Postać wzoru Maxwella w odniesieniu do krwi. Pomiar oporu
elektrycznego mostkiem prądu zmiennego (pomiar oporu krwi i osocza).
Wyznaczanie przewodności właściwych (konduktywności) krwi i osocza. Obliczanie
hematokrytu. Współczynnik polaryzacji tkanki.

10. Siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego. Potencjał chemiczny i
elektrochemiczny, elektrolity. Dysocjacja elektrolityczna. Potencjał elektrodowy,
wzór Nernsta, potencjał standardowy elektrody. Potencjał dyfuzyjny, wzór
Hendersona. Ogniwo stężeniowe bez przenoszenia i z przenoszeniem; SEM ogniwa.
Pomiar potencjału elektrodowego i SEM ogniwa. Potencjał błonowy.

11. Aktywność optyczna. Światło jako fala elektromagnetyczna. Światło
niespolaryzowane i spolaryzowane. Sposoby polaryzacji światła. Wzór Malusa.

Aktywność optyczna: kryształów, cząsteczek. Cząsteczki chiralne: enancjomery,
racemat, węgiel asymetryczny, stereoizomery. Wyjaśnienie Fresnela zjawiska
aktywności optycznej. Aktywność optyczna roztworów cząsteczek chiralnych (wzór).
Polarymetr – schemat, zasada działania.

12. Absorpcjometria. Zjawiska zachodzące przy przechodzeniu światła przez
roztwory: odbicie, załamanie, rozproszenie, pochłanianie. Poziomy energetyczne
cząsteczek. Mechanizm absorpcji światła przez cząsteczki. Fluorescencja,
fosforescencja, diagram Jabłońskiego. Widmo absorpcyjne. Prawo Lamberta-Beera.
Przepuszczalność i absorpcja – definicje, zależność tych wielkości od stężenia (wzory,
wykresy). Budowa i zasada działania absorpcjometru. Wyznaczanie stężenia roztworu
przy pomocy absorpcjometru.

13. Osłabianie elektromagnetycznego promieniowania jonizującego. Mechanizmy
osłabiania promieniowania (zjawiska: fotoelektryczne, Comptona, tworzenie par
elektron-pozyton). Prawo Lamberta osłabiania promieniowania; wykresy w skali
liniowej i półlogarytmicznej. Warstwa połowiąca, liniowy i masowy współczynnik
osłabiania. Sposób ich pomiaru. Licznik scyntylacyjny: budowa i zasada działania.

14/15. Prawa przepływu. Fala tętna. Strumień objętości, prawo ciągłości strumienia.
Prawo Bernoulliego, ciśnienie statyczne i dynamiczne, ich pomiar. Prawo Hagena-
Poiseuille’a, opór naczyniowy. Przepływ laminarny i przepływ turbulentny – liczba
Reynoldsa. Lepkość krwi, zależność współczynnika lepkości krwi od hematokrytu,
prędkości ścinania, średnicy naczynia. Prędkość przepływu cieczy. Przepływ cieczy w
naczyniach sprężystych, fala tętna, jej prędkość. Ciśnienie skurczowe i rozkurczowe.
Metoda Korotkowa pomiaru ciśnienia krwi.

16. Skiaskopia. Proste układy optyczne, soczewki cienkie – promień krzywizny,
ognisko, zdolność skupiająca, powiększenie, bieg promieni, tworzenie obrazów. Wzór
soczewkowy, równanie soczewki. Wady układów optycznych: aberracje sferyczna i
chromatyczna, astygmatyzm. Układ optyczny oka. Punkt daleki i refrakcja oka –
definicje. Wady refrakcji oka i ich korekcja. Skiaskopia. Akomodacja oka, punkt
bliski, zakres ostrego widzenia.

17. Wyznaczanie krzywych jednakowej głośności. Audiometria. Fala dźwiękowa.
Cechy obiektywne i subiektywne dźwięku: ciśnienie akustyczne, natężenie,
częstotliwość, widmo dźwięku oraz głośność, wysokość i barwa dźwięku. Prawo
Webera – Fechnera. Skala decybelowa. Ocena głośności dźwięku, poziom głośności
(fony). Pojęcie krzywych jednakowej głośności – sposób ich wyznaczania.
Audiomeria progowa tonalna; wyznaczanie progu słyszalności. Opór akustyczny.
Budowa i funkcjonowanie układu słuchowego. Przewodnictwo powietrzne i
przewodnictwo kostne. Wady narządu słuchu i ich korekcje.

18. Potencjał czynnościowy. Budowa neuronu. Potencjał spoczynkowy. Transport
bierny i aktywny jonów przez błonę komórkową. Potencjał czynnościowy. Okres
refrakcji bezwzględnej i względnej. Próg pobudliwości neuronu. Zasada „wszystko
albo nic”. Natężenie bodźca progowego, jego zależność od czasu trwania bodźca.
Reobaza i chronaksja. Model błony komórkowej wg Hodgina-Huxleya.

19. Badanie modeli reologicznych mięśnia niepobudzonego. Prawo Hooke’a dla

podstawowych rodzajów odkształceń, moduły i współczynniki sprężystości
objętościowej i postaciowej, moduł Younga. Lepkość, współczynnik lepkości.
Budowa mięśnia poprzecznie prążkowanego i komórki mięśniowej. Lepko-sprężyste
właściwości mechaniczne mięśnia niepobudzonego: relaksacja naprężenia i
opóźnienie wydłużenia mięśnia, histereza naprężenie-odkształcenie. Modele
reologiczne Maxwella i Kelvina-Voigta i ich podstawowe właściwości.

20. Biokalorymetria kompensacyjna i respiracyjna. Praca, ciepło, funkcje stanu
(energia wewnętrzna, energia swobodna, entalpia, entalpia swobodna, entropia). I i II
zasada termodynamiki. Prawo Hessa. Ciepło spalania substancji pokarmowych,
równoważnik energetyczny tlenu, iloraz oddechowy. Szybkość przemiany materii.
Bezpośrednie i pośrednie metody jej pomiaru dla ludzi i małych zwierząt. Ciśnienie
cząstkowe tlenu w powietrzu a stan organizmu.

Wymagania podczas zajęć seminaryjnych

I. Oddziaływanie promieniowania jonizującego na człowieka
Promieniowanie jonizujące i jego rodzaje: promieniowanie jonizujące bezpośrednio i
pośrednio. Źródła naturalne i sztuczne promieniowania jonizującego.
Gęstość jonizacji i LET: zależność LET od drogi przebytej przez cząstkę naładowaną.
Dawka pochłonięta promieniowania, dawka ekspozycyjna, równoważnik dawki
pochłoniętej (współczynniki wagowe rodzaju promieniowania), dawka skuteczna
(współczynniki wagowe tkanek) – definicje tych wielkości i ich jednostki tradycyjne i
w układzie SI.
Budowa i działanie podstawowych dozymetrów.
Biologiczne skutki działania promieniowania jonizującego: somatyczne (choroba
popromienna), stochastyczne; somatyczno–stochastyczne (nowotwory popromienne),
genetyczne.
Zasada stosowania promieniowania jonizującego – ALARA.

II. Promieniowanie rentgenowskie. 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 – wady odwzorowań. Technika zdjęć warstwowych. Zasady
rentgenowskiej transmisyjnej tomografii komputerowej tomografii. Zasada
wyznaczania wartości liniowych 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.
Spontaniczne przemiany jądrowe: , , . Prawo rozpadu spontanicznego. Aktywność
pierwiastków promieniotwórczych. Reakcje jądrowe. Radiofarmaceutyki: definicja,
sposoby pozyskiwania. Diagnostyka i terapia radioizotopowa. Aparatura
diagnostyczna: liczniki scyntylacyjne, scyntygrafy, kamery scyntylacyjne, emisyjna
tomografia komputerowa SPECT, emisyjna tomografia pozytonowa PET.

III. Biofizyczne podstawy radioterapii
Etapy oddziaływania promieniowania jonizującego na organizmy żywe: etap
fizyczny, fizykochemiczny, chemiczny, biologiczny.
Krzywe przeżycia i sposoby ich wyznaczania. Matematyczne modele opisujące
krzywe przeżycia i parametry z nich wynikające (średnia dawka letalna, dawka
rzekomo progowa, liczba tarcz), czynniki modyfikujące kształt krzywych przeżycia:
czynniki fizyczne (LET, moc dawki, efekt tlenowy), czynniki biologiczne
(radiowrażliwość, zdolność naprawy uszkodzeń).
Zasady aplikacji promieniowania: frakcjonowanie przestrzenne i czasowe.
Brachyterapia i teleterapia.
Pik Bragga - terapia strumieniem cząstek naładowanych.

IV. Magnetyczny rezonans jądrowy. 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 T

i poprzecznej T

. Metoda echa

spinowego. Rekonstrukcja obrazów i ich rodzaje (zależne od czasów T

, T

i gęstości

protonowej). Sygnał FID i jego parametry. Rola środków kontrastujących w
obrazowaniu NMR. Kodowanie fazowo-częstotliwościowe.

V. Lasery i ich zastosowanie w medycynie
Zjawiska emisji spontanicznej i wymuszonej. Schemat poziomów energetycznych
jonów chromu w krysztale rubinu. Procesy pompowania i inwersji obsadzeń. Budowa
i zasada działania lasera rubinowego. Właściwości promieniowania laserowego.
Rodzaje laserów stosowanych w medycynie i stomatologii. Zjawiska absorpcji,
transmisji, odbicia i rozproszenia promieniowania laserowego. Widma absorpcyjne
podstawowych składników tkanek. Wpływ promieniowania laserowego na tkanki
(zależność od czasu trwania emisji, długości fali i gęstości mocy użytego
promieniowania oraz od rodzaju tkanki, efekty fotochemiczne ze szczególnym
uwzględnieniem tych, które dotyczą metody fotodynamicznej, efekty fototermiczne i
fotojonizacyjne). Korzyści wynikające z zastosowania lasera jako narzędzia tnącego i
koagulującego. Przykłady zastosowań laserów w medycynie i stomatologii.
Holografia.

VI. Oddziaływanie pól elektromagnetycznych z materią
Kryteria podziału fal elektromagnetycznych. Pojęcie pól elektromagnetycznych.
Źródła pól elektromagnetycznych: naturalne i sztuczne. Właściwości elektryczne i
magnetyczne cząsteczek, komórek, tkanek. Zjawiska fizyczne wywołane przez pola
elektromagnetyczne stałe i zmienne w atomach, cząsteczkach, komórkach, tkankach i
organizmach (polaryzacja elektryczna, indukowanie prądów, działanie
elektrodynamiczne na prądy jonowe, indukcja pola elektrycznego i magnetycznego).
Skutki działania pól elektromagnetycznych różnej częstotliwości w tkankach i
organizmach: współczynnik absorpcji, SAR, efekty termiczny i nietermiczne.
Elektroterapia.

VII. Ultrasonografia
Natura fal sprężystych. Fale podłużne i poprzeczne. Parametry ruchu falowego:
amplituda, okres, częstotliwość, prędkość propagacji, długość fali. Fala
ultradźwiękowa i sposoby jej wytwarzania (zjawisko piezoelektryczne). 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. Fala uderzeniowa – osobliwy przykład fali
sprężystych.

VIII. Analiza sygnałów biologicznych
Budowa anatomiczna serca ze szczególnym uwzględnieniem układu bodźco-
przewodzącego. Potencjał czynnościowy komórki mięśniówki serca: fazy, przepływy
jonów, mechanizmy transportu z uwzględnieniem rodzajów transportów
poszczególnych jonów, właściwości samo-pobudzenia komórek (z zakresami
charakterystycznych częstotliwości). Fizjologia skurczu (kierunki przepływu krwi,
sekwencje skurczów, wydajność, objętość wyrzutowa). Przewodzenie pobudzenia w
układzie bodźco-przewodzącym: rola węzłów SA i AV, prędkości przewodzenia w
poszczególnych elementach. Dipol elektryczny, budowa, właściwości. Przewodzenie
pobudzenia w mięśniówce komór i przedsionków: zmiany rejestrowanego potencjału
elektrycznego związane z depolaryzacją i repolaryzacją. System odprowadzeń
kończynowych: lokalizacja elektrod, odprowadzenia jedno i dwubiegunowe,
płaszczyzna obserwacji, trójkąt Einthovena, kierunki depolaryzacji/repolaryzacji a
kształt rejestrowanych załamków w poszczególnych odprowadzeniach.
Odprowadzenia przedsercowe: lokalizacja elektrod, płaszczyzna obserwacji, kierunki
depolaryzacji/repolaryzacji a kształt rejestrowanych załamków w poszczególnych
odprowadzeniach. Depolaryzacja/repolaryzacja przedsionków: inicjacja, kierunki
propagacji, zależności czasowe, kształty załamków rejestrowane w poszczególnych
odprowadzeniach, widoczność poszczególnych faz. Depolaryzacja/repolaryzacja
komór: inicjacja, kierunki propagacji, zależności czasowe, kształty załamków
rejestrowane w poszczególnych odprowadzeniach, widoczność poszczególnych faz.

IX. Fizyczne podstawy medycyny nuklearnej
Medycyna nuklearna jako dziedzina wiedzy medycznej. Rys historyczny medycyny
nuklearnej. Najważniejsze definicje i pojęcia. Spontaniczne przemiany jądrowe: α, β,
γ. Prawo rozpadu spontanicznego. Aktywność pierwiastków promieniotwórczych.
Reakcje jądrowe. Radiofarmaceutyki: definicja, sposoby pozyskiwania. Diagnostyka i
terapia radioizotopowa. Aparatura diagnostyczna: liczniki scyntylacyjne, scyntygrafy,
kamery scyntylacyjne, emisyjna tomografia komputerowa SPECT, emisyjna
tomografia komputerowa pozytonowa PET.

Wymagania końcowe

Wymagania po ukończeniu ćwiczeń i seminariów stanowią sumę wymagań
wstępnych oraz przedstawionych wyżej wymagań podczas tych zajęć.

6. Cele i treści merytoryczne przedmiotu

Charakterystyka zajęć laboratoryjnych z biofizyki:
Biofizyka jako nauka interdyscyplinarna rozwija się na pograniczu fizyki, chemii,

matematyki, biologii i nauk medycznych. Przedmiotem jej zainteresowania są zjawiska
zachodzące w układach biologicznych na różnych poziomach ich organizacji: od
molekularnego, struktur nadmolekularnych, komórek i tkanek, poprzez narządy,
układy narządów i organizmy, aż do populacji i biosfery.
Do zagadnień badawczych biofizyki zalicza się wszystkie problemy biologii nauk
medycznych, które obecnie można formułować z pozycji pojęć i praw fizyki.
Biofizykę pojmuje się jako podstawową naukę o procesach biologicznych, która bada
fizyczne aspekty tych procesów.
Nie można zaakceptować poglądu, który często rzutuje na dobór treści kształcenia z
biofizyki, iż jej zadaniem jest badanie obiektów biologicznych metodami
(przyrządami) fizycznymi. Aparatura fizyczna jest niezbędna do badania struktury
obiektów biologicznych oraz zjawisk fizycznych leżących u podstaw procesów, które
przebiegają w żywych organizmach. Dzięki niej uzyskuje się informacje
umożliwiające opis tych procesów w kategoriach fizyki. W nauczaniu biofizyki na
studiach medycznych przekazuje się jedynie ogólne zasady działania aparatury
fizycznej i orientuje co do zastosowań w urządzeniach diagnostycznych i
terapeutycznych, z pominięciem szczegółów technicznych dotyczących budowy
aparatów i urządzeń.
W nauczaniu biofizyki kładzie się nacisk na opis funkcjonowania najważniejszych
tkanek, narządów i układów organizmu człowieka i samego organizmu jako całości.
Ogranicza się formalizm matematyczny i podejście specjalistyczne na rzecz
podkreślenia wartości poznawczej opanowanych treści i ich przydatności praktycznej
dla lekarza ogólnego.
Program nauczania biofizyki jest mocno zintegrowany z programem fizjologii i
programami wielu dyscyplin klinicznych. Występuje też integracja biofizyki z innymi
przedmiotami podstawowymi: biochemią, histologia i anatomią.

Ogólne cele nauczania na ćwiczeniach:
  1.  Dostrzegać zjawiska fizyczne w organizmie człowieka oraz uświadamiać sobie, że
procesy tam zachodzące można opisać w kategoriach fizyki, co pozwala na ich
zrozumienie.
  2.  Znać pojęcia, prawa i teorie umożliwiające fizyczną interpretację funkcji
poszczególnych narządów i układów w organizmie człowieka.
  3.  Znać niektóre metody badania struktury komórek i tkanek oraz procesów
fizjologicznych.
  4.  Znać ogólne zasady posługiwania się przyrządami pomiarowymi i aparaturą
fizyczną.
  5.  Wiedzieć, że każdy pomiar i badania laboratoryjne są obarczone pewnym błędem i
znać najprostsze zasady szacowania błędów pomiarów bezpośrednich i pośrednich.
  6.  Uświadamiać sobie, że ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki modelują sytuacje
problemowe zbliżone do występujących w pracy lekarza.

Charakterystyka zajęć seminaryjnych z biofizyki:
Na seminariach z biofizyki realizowane są elementy Biofizyki medycznej. Biofizyka
medyczna jest działem biofizyki zajmującym się wykorzystaniem metod fizyki i
biofizyki w diagnostyce, terapii i profilaktyce.
Współczesna medycyna stosuje w diagnostyce i terapii różne czynniki fizyczne.
Poznanie ich właściwości oraz zjawisk, jakie one wywołują, stwarza podstawy:
1. zrozumienia efektów terapeutycznych i patologicznych, które mogą być
następstwem ich oddziaływania na człowieka, także w środowisku pracy i

zamieszkania (wiąże się to z biofizycznym aspektem ekologii człowieka);
2. zrozumienia fizycznych podstaw najnowszych metod obrazowania, m.in.
rentgenowskiej tomografii komputerowej, tomografii NMR oraz ultrasonografii
(aspekt diagnostyczny).
Przekazywana wiedza jest przydatna m.in. w studiowaniu radiologii i niektórych
dziedzin chorób wewnętrznych, wykorzystujących w diagnozowaniu izotopy
promieniotwórcze. Zajęcia uświadamiają studentom konsekwencje wynikające z
występowania w środowisku człowieka kompleksu czynników środowiskowych:
biologicznych, chemicznych, fizycznych i społecznych, z których żadnego nie można
pomijać á priori.

Ogólne cele nauczania na seminariach:
  1.  Znać czynniki fizyczne, które oddziałują na człowieka w jego środowisku, a także
z racji ich stosowania w medycynie. Rozumieć ich wpływ na organizm człowieka.
  2.  Wiedzieć, jakie czynniki i zjawiska fizyczne wykorzystuje się w najnowszych
metodach diagnostycznych w tym w technikach obrazowania. Poznać diagnostyczne
techniki obrazowania.
  3.  Wiedzieć jakie mechanizmy oddziaływania czynników fizycznych na organizmy
żywe wykorzystuje się w celach terapeutycznych. Poznać podstawy fizyczne
wybranych technik terapeutycznych stosowanych w medycynie.

7. Tematy wykładów:

1.  Termodynamika biologiczna – procesy transportu
2.  Elementy bioenergetyki i termokinetyki
3.  Elementy teorii informacji i biocybernetyki
4.  Biofizyka komórki
5.  Biofizyka tkanki mięśniowej
6.  Biofizyka układu oddechowego

Biofizyka układu krążenia

8. Tematy seminariów:

1.  Ultrasonografia
2.  Magnetyczny rezonans jądrowy. Tomografia NMR
3.  Oddziaływanie pól elektromagnetycznych z materią
4.  Lasery i ich zastosowanie w medycynie
5.  Oddziaływanie promieniowania jonizującego na człowieka
6.  Promieniowanie rentgenowskie. Tomografia komputerowa
7.  Radioterapia
8.  Analiza sygnałów biologicznych

Fizyczne podstawy medycyny nuklearnej

9. Tematy ćwiczeń:

1. Metody opracowywania i analizy wyników pomiarów

2.  Wyznaczanie rozmiarów krwinek metodą mikroskopową
3.  Monitorowanie sygnałów zmiennoprądowych
4.  Lepkość cieczy
5.  Lepkość roztworów
6.  Dyfuzja
7.  Dializa i elektrodializa
8.  Przewodnictwo elektryczne tkanek
9.  Konduktometryczny pomiar hematokrytu

10.  Siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego
11.  Aktywność optyczna
12.  Absorpcjometria
13.  Osłabianie elektromagnetycznego promieniowania jonizującego
14.  Prawa przepływu
15.  Fala tętna
16.  Skiaskopia
17.  Wyznaczanie krzywych jednakowej głośności. Audiometria
18.  Potencjał czynnościowy
19.  Badanie modeli reologicznych mięśnia niepobudzonego
20.  Biokalorymetria kompensacyjna i respiracyjna

10. Zasady i forma oceny wyników nauczania i zaliczenia zajęć oraz przedmiotu:

……………………………………………………..

Omówione w regulaminie zajęć.

11. Materiały dydaktyczne, literatura obowiązująca i uzupełniająca:

„

Biofizyka – podręcznik dla studentów” – pod red. F. Jaroszyka, ”, PZWL, Warszawa

2001, 2008
„Wybrane ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki” – pod red. P. Piskunowicza i M.
Tuliszki, Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Medycznego im. Karola
Marcinkowskiego w Poznaniu, 2007.
„Biofizyka medyczna (skrypt dla studentów medycyny i stomatologii)” pod red. F.
Jaroszyka, Wyd. Uczeln. Akademii Medycznej im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu,
Poznań 1993

12. Studenckie koło naukowe

Tinnitus

Opiekun koła dr Dorota Hojan-Jezierska

Tematyka

Koło Naukowe „Tinnitus”, w ramach którego obecnie prowadzone są przez
studenta Wydziału Lekarskiego I Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu oraz
studentkę Fizyki Medycznej UAM, badania nad synergizmem promieniowania
podczerwonego (IR) i wolnozmiennych pól magnetycznych w odniesieniu do