Předmět Biofyzika (D01010332)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu D01010332 - Biofyzika, 3. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Hlavním cílem předmětu Biofyzika pro zimní semestr 1. ročníku magisterského studijního programu všeobecné lékařství je seznámit studenty se základními principy lékařské biofyziky s důrazem na biofyzikálními principy diagnostických a terapeutických metod. V souladu s tím jsou i praktická cvičení zaměřena na získání prvních zkušeností s prací s přístroji využívanými v lékařské diagnostice a se zpracováním získaných výsledků. Studenti jsou rovněž seznámeni se zásadami zpracování a prezentace vlastních poznatků, a to formou seminární práce na zvolené biofyzikální téma a její prezentace.

Sylabus

Obsahové zaměření přednášek a seminářů: Přednášky:BiomechanikaElektřina a magnetismus Optika Akustika Základy ionizujícího záření Termodynamika Biosignály Biofyzika vidění, fyzikální princip a aplikace fluorescence a průtokové cytometrie v medicíně Fyzikální princip a aplikace laserů a mikroskopických technik v medicíněZobrazovací a terapeutické metody využívající ionizující zářeníBiofyzika buňky Biofyzika tkání Biofyzikální metody v regenerativní medicíně Semináře a praktická cvičení:Krevní tlak, tělesný povrch a BMIElektrokardiografiePerimetrieOptometrieAudiometrieUltrasonografie RadioaktivitaDopplerovská sonografie Polarimetrie SpektrofotometriePočítačové modelování proteinůObrazová analýza Seminární práce:Dialyzační techniky v medicíně Biofyzika dýchání, vliv podtlaku a přetlaku na organismus Elektrické vyšetřovací metody nervového systému a nervosvalového přenosu Působení elektrických výbojů na organismus Elektroterapie a magnetoterapie Biologické účinky ionizujícího záření Biologické účinky neionizujícího elektromagnetického záření Využití ionizujícího záření v medicíně Endoskopie, laparoskopie Lasery, fotodynamická terapieBiofyzika krevního oběhu Sylabus předmětu:Fyzikální jednotky a jejich soustavy; převody jednotek Biomechanika a biomechanické vlastnosti tkání Funkční a biomechanické vlastnosti pojivových tkání (sval, vazy, chrupavka, kost, kloub)Harmonický oscilátor (kinematika, dynamika, energie; Hookův zákon)Mechanika pevných těles (elastické vlastnosti látek, modul pružnosti a jeho průběh) Biomechanika krevního oběhu (srdce, cévy, krev, proudění krve, krevní oběh)Ideální kapalina, Bernoulliho rovnice, rovnice kontinuity Reálné kapaliny a krevní oběh (hydrodynamika krevního oběhu, proudění krve)Viskozita kapalin a krve (laminární tok, Poiseuilův zákon, faktory ovlivňující viskozitu, metody měření) Krevní tlak a metody jeho měření Difúze, osmóza, hemodialýza (Fickovy zákony) Fourierova transformace fyzikálních veličinMechanické vlnění, podélné a příčné vlněníPrincip šíření zvuku, rychlost šíření zvuku, akustická rychlost, akustický tlakAkustická impedance, intenzita zvuku, hladina intenzity zvuku, vnímání intenzityBarva zvuku, výška zvukuJednotky používané ve fyziologické akusticeBiofyzika sluchového aparátuAudiogram, sluchové pole (práh slyšitelnosti a bolesti)Vyšetřovací metody sluchu, principy korekce sluchových vadInfrazvuk, ultrazvuk; zdroje a účinkyPrincipy diagnostického a terapeutického užití ultrazvukuŠíření ultrazvuku v organismu, chování na rozhraníUltrazvukové vyšetřovací metodyDopplerovská sonografieMožná rizika sonografického vyšetřeníRázové vlny, princip litotripse extrakorporální rázovou vlnouElektrostatická interakce, elektrostatické pole, částice v elektrostatickém poli, princip superposice, iontová vazbaElektrické napětí, elektrický proud, elektrická energie, práce a výkonÚčinky elektrického a magnetického pole na organismusMagnetické pole a srovnání magnetického pole s elektrickým Účinky elektřiny na živý organismus; iontoforéza a galvanizace, elektroléčba, elektrostimulace, vysokofrekvenční elektrochirurgieInterakce elektromagnetických polí s živou hmotou; magnetoterapieNukleární magnetická rezonance; princip, použití a výhody metodyMagnetická potenciální energie Postupný vznik MR obrazu MR a signály různých tkání, kontrastní látkySvětlo a optika - definice pojmů Spektrum elektromagnetického vlnění a jeho pásmaŠíření světla prostředím, transmise, absorpce, reflexeKvantová optika, fotony, absorpční a emisní spektra Zrcadla a čočkyLupa a meze rozlišení, princip optické mikroskopie, teleskopy, světlovody Zdroje a detektory světla, oko Oko jako optická soustava - fyzikální charakteristiky Optické vady oka, korekce očních vad Detektory světla, oko jako detektor světla, biofyzika viděníBarva světla, její vnímání, citlivost, fotometrie Infračervené a ultrafialové záření Stavba atomuDruhy ionizujícího záření, jejich vznikTypy a základy kinetiky radioaktivních proměnRTG záření, vznik, vlastnosti a využitíSpektrum rentgenového zdroje a možnosti jeho modifikacePřirozené a umělé zdroje ionizujícího zářeníZákladní principy interakce záření s prostředímInterakce elektromagnetického záření s látkouInterakce přímo ionizujícího záření s látkouDetektory ionizujícího záření, princip funkce a využití v medicíněDozimetrie a ochrana před ionizujícím zářenímBiologické účinky ionizujícího záření, použití radionuklidů v medicíněTermodynamický systém, stavové veličiny; vnitřní energie, teplo, prácePrvní věta termodynamickáDruhá věta termodynamická (ekvivalentní formulace)Předávání tepla vedením, prouděním a zářenímEntropie v živých organismechTermometrie, termografie, typy teploměrů obecně, lékařské teploměryTepelná pohoda organismu, regulace teploty v organismu, vliv tepelného záření okolního prostředí, vliv vlhkosti a proudění vzduchuPůsobení nižších a vyšších teplot na organismus, využití v medicíně, hypertermie a kryoterapieBiofyzikální princip přeměny energií v mitochondriální membráně Biofyzikální podstata tvorby ATP ATP-syntázou Struktura biologické membrány a membránová fluidita Biofyzikální podstata transportu v membránách Cytoskeleton a jeho dynamika Střední filamenta, mikrotubuly, aktinová filamenta Fyzikální základy buněčného pohybu Molekulární motory Iontové kanályKlíčové faktory pro buněčnou organizaci tkání Tkáně - pojivové, epitelové, svalové, nervové Struktura a stabilita pojivové tkáně Biofyzikální vlastnosti spojů epitelů Biofyzika svalové práce (svalový stah)Nervové tkáně - membránový potenciál Nervové tkáně - akční potenciál, podstata jeho šíření Laser - princip, charakteristika a vlastnosti paprsku Laserové zdroje Využití laserového záření a aplikace laserů v medicíněCytotometrie (průtoková cytometrie, FACS)Infračervená spektroskopie Ramanova spektroskopie Hmotnostní spektroskopie a plynová chromatografieUžití jednotlivých principů optiky v medicíně Principy endoskopie Optická mikroskopie (mikroskop pro procházející a dopadající světlo, fázový kontrast, polarizační mikroskop, fluorescenční mikroskop, interferenční mikroskop) Elektronová mikroskopie Fluorescenční spektroskopie ("steady state" spektroskopie, zhášení fluorescence, doby života excitovaného stavu, polarizace fluorescence, fluorofory) Mikroskopie skenovací sondouPrincipy zobrazovacích metod využívajících neionizující záření resp. vlnění (sonografie, termografie, MRI)Principy zobrazovacích metod využívajících ionizující záření (RTG, PET, SPECT, CT)Hybridní zobrazovací metody a jejich výhodyIonizující záření v terapii, radioterapeutické technikyPojem biosignálu a jeho významBiosignály neelektrické povahy, převodníky neelektrických veličinElektrické projevy organismů a jejich subsystémůElektrody; artefaktyNativní záznam, provokace a stimulaceZpracování a analýza biosignálů; pojem kanáluDiferenciální zesilovače a zapojení jejich vstupůElektrokardiografieElektroencefalografieKardiostimulátor, defibrilátor, elektrokonvulzivní terapieZákladní princip tkáňového inženýrství Postup při přípravě arteficiálních tkání Tkáňové inženýrství chrupavky - důvody vzniku a rozvojeŘízené uvolňování léčiv Liposomy, jejich vlastnosti, příprava Použití liposomů ve tkáňovém inženýrství pro řízené dodávání bioaktivních látek

Literatura

Navrátil, L.: Medicínská biofyzika studijní materiály předmětu v systému Moodle Amler, E.: Praktické úlohy z biofyziky I. Hrazdira, I.: Lékařská biofyzika a přístrojová technikaAlberts, B.: Základy buněčné biologie Beneš, J.: Základy lékařské biofyziky Amler, E.: Lékařské textilie

Garant

prof. RNDr. Evžen Amler, CSc.