Předmět Biofyzika (D09020006)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu D09020006 - Biofyzika, 3. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cíle: Seznámit se s jednotlivými oblastmi fyziky, které se používají v medicíně Seznámit se s fyzikálními principy jednotlivých metod Seznámit se s jednotlivými přístrojovými metodami Pochopit výhody a nevýhody fyzikálních vyšetřovacích metod pro pacienta

Sylabus

Obsahové zaměření přednášek a seminářů: ÚVOD, BIOMECHANIKAFyzikální 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 Fickovy zákony Základy ionizujícího záření Typy ionizujícího záření a jejich základní vlastnosti Radioaktivita - procesy vzniku, využití v medicíně RTG záření - procesy vzniku, využití v medicíně Principy diagnostických metod využívajících ionizující záření Typy detektorů ionizujícího záření a základní principy jejich funkce Základní mechanismy působení ionizujícího záření na biologické systémy, základy radiobiologie Základní klasifikace následků ozáření Základní dozimetrické veličiny, principy ochrany před zářením Zobrazovací a terapeutické metody využívající ionizující zářeníSpektrum rentgenového zdroje a možnosti jeho modifikacePrincip zobrazovacích a terapeutických technik využívajících RTG zářeníPočítačová tomografie (CT)Zobrazovací metody v nukleární medicíně - principy, využívané radionuklidyIonizující záření v terapii, radioterapeutické technikyHybridní zobrazovací techniky ELEKTŘINA A MAGNETISMUSElektrostatická interakce, elektrostatické pole, částice v elektrostatickém poli, princip superposice, iontová vazbaElektrické napětí, elektrický proud, elektrická energie, práce a výkonZákladní druhy fyzikálních interakcí (čtyři druhy sil), princip neurčitosti, dosah silMagnetické pole a srovnání magnetického pole s elektrickým Nukleární magnetická rezonance; princip, použití a výhody metodyMagnetická potenciální energie Postupný vznik MR obrazu MR a signály různých tkání, kontrastní látkyÚčinky elektřiny na živý organismus; iontoforéza a galvanizace, elektroléčba, elektrostimulace, vysokofrekvenční elektrochirurgieInterakce elektromagnetických polí s živou hmotou; magnetoterapie BIOSIGNÁLYPojem biosignálu, terminologieRozdělení biosignálů dle různých kriterií, co mají společné, čím se lišíVznik a různé podmínky vzniku biosignálů, jejich šířeníElektrické a neelektrické biosignály, snímače, elektrodyMetodika snímání a záznamu biosignálůPříklady různých biosignálů a jejich popis: EKG, EEG, EMG, EP aj.Diferenciální zesilovač, jeho funkce, zapojení elektrodZpracování a vyhodnocování biosignálůBiosignály v diagnostice a v terapii AKUSTIKA 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 sonografieRázové vlny, princip litotripse extrakorporální rázovou vlnou OPTIKASvětlo 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, dalekohled, princip optické mikroskopie, teleskopy, světlovody Zdroje a detektory světla, oko Biofyzika vidění, fyzikální princip a aplikace fluorescence a průtokové cytometrie v medicíněOko jako optická soustava - fyzikální charakteristiky Optické vady oka, korekce očních vad Oko jako detektor světla, biofyzika viděníBarva světla, její vnímáníFluorescenční spektroskopie ("steady state" spektroskopie, zhášení fluorescence, doby života excitovaného stavu, polarizace fluorescence, fluorofory) Cytometrie (průtoková cytometrie, FACS) Fyzikální princip a aplikace laserů a mikroskopických technik v medicíněLaser - princip, charakteristika a vlastnosti paprsku Laserové zdroje Využití laserového záření a aplikace laserů v medicíněOptická mikroskopie (mikroskop pro procházející a dopadající světlo, fázový kontrast, polarizační mikroskop, fluorescenční mikroskop, interferenční mikroskop) Elektronová mikroskopie Mikroskopie skenovací sondou TERMODYNAMIKA A buněčná bioenergetikaTermodynamický systém, stavové veličiny; vnitřní energie, teplo, prácePrvní věta termodynamickáDruhá věta termodynamická (ekvivalentní formulace)Entropie v živých organismechTepelný transport; předávání tepla vedením, prouděním a zářenímTepelná pohoda organismu, regulace teploty v organismu, vliv tepelného záření okolního prostředí, vliv vlhkosti a proudění vzduchuTermometrie, termografie, typy teploměrů obecně, lékařské teploměryPůsobení 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 Difúze, osmóza BIOFYZIKA TKÁNÍCytoskeleton 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 BIOFYZIKÁLNÍ METODY V REGENERATIVNÍ MEDICÍNĚZákladní 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(celkem 18 hodin přednášek a 10 hodin seminářů)

Literatura

Základní studijní literatura:Navrátil, L.: Medicínská biofyzika, 2005 Alberts, B.: Základy buněčné biologie Amler, E.: Praktické úlohy z biofyziky I. Amler E.: Lékařské textilie studijní materiály předmětu v systému Moodle (heslo pro přístup obdrží studenti při zahájení kontaktní výuky)

Garant

prof. RNDr. Evžen Amler, CSc.