SubjectsSubjects(version: 953)
Course, academic year 2023/2024
   Login via CAS
Biophysics - D01010332
Title: Biofyzika
Guaranteed by: Department of Biophysics (13-714)
Faculty: Second Faculty of Medicine
Actual: from 2016
Semester: winter
Points: 6
E-Credits: 6
Examination process: winter s.:
Hours per week, examination: winter s.:2/2, C+Ex [HT]
Extent per academic year: 14 [weeks]
Capacity: unknown / unknown (unknown)
Min. number of students: unlimited
4EU+: no
Virtual mobility / capacity: no
Key competences:  
State of the course: taught
Language: Czech
Teaching methods: full-time
Teaching methods: full-time
Level:  
Guarantor: prof. RNDr. Evžen Amler, CSc.
Classification: Medicine > Basic Sciences
Interchangeability : D0101032
Is pre-requisite for: D0103337, D0103446, D0103137, D0103138
Is interchangeable with: D0101032
Annotation -
Physical background of biological processes. Interaction of physical fields and ionizing radiation with organism. Basic medical instruments.
Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
Aim of the course - Czech

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.

Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
Course completion requirements - Czech

Zkouška

Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
Literature - Czech

  1. NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. Medicínská biofyzika. 2. vydání, zcela přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing, 2019. ISBN 978-80-271-0209-9.
  2. AMLER, Evžen, Tomáš BLAŽEK a Jindřiška HEŘMANSKÁ. Praktické úlohy z biofyziky. I. 1. vydání. Praha: Ústav biofyziky 2. lékařské fakulty UK, 2006.
  3. HRAZDIRA, Ivo a Vojtěch MORNSTEIN. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. Brno: Neptun, 2001. ISBN 978-80-902896-1-1.
  4. ALBERTS, Bruce, ed. Základy buněčné biologie: úvod do molekulární biologie buňky. 2. vydání. Ústí nad Labem: Espero, 2006. ISBN 978-80-902906-2-4.
  5. BENEŠ, Jiří, Daniel JIRAK a Frantisek VITEK. Základy lékařské fyziky. 4. vydáni. Praha: Karolinium, 2015. ISBN 978-80-246-2671-0.
  6. AMLER, Evžen. Lékařské textilie. 1. díl. Praha: Ústav experimentální medicíny AV, 2008.
  7. Studijní materiály předmětu v systému Moodle

Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
Requirements to the exam - Czech

  • Zápočet
  • Požadavky k zápočtu:
    • Presence na cvičeních
    • Absolvování praktik z biofyziky
    • Seminární práce

Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
Syllabus - Czech

Obsahové zaměření přednášek a seminářů:

Přednášky:

  1. Biomechanika
  2. Elektřina a magnetismus
  3. Optika
  4. Akustika
  5. Základy ionizujícího záření
  6. Termodynamika
  7. Biosignály
  8. Biofyzika vidění, fyzikální princip a aplikace fluorescence a průtokové cytometrie v medicíně
  9. Fyzikální princip a aplikace laserů a mikroskopických technik v medicíně
  10. Zobrazovací a terapeutické metody využívající ionizující záření
  11. Biofyzika buňky
  12. Biofyzika tkání
  13. Biofyzikální metody v regenerativní medicíně

Semináře a praktická cvičení:

  1. Krevní tlak, tělesný povrch a BMI
  2. Elektrokardiografie
  3. Perimetrie
  4. Optometrie
  5. Audiometrie
  6. Ultrasonografie
  7. Radioaktivita
  8. Dopplerovská sonografie
  9. Polarimetrie
  10. Spektrofotometrie
  11. Počítačové modelování proteinů
  12. Obrazová analýza

Seminární práce:

  1. Dialyzační techniky v medicíně
  2. Biofyzika dýchání, vliv podtlaku a přetlaku na organismus
  3. Elektrické vyšetřovací metody nervového systému a nervosvalového přenosu
  4. Působení elektrických výbojů na organismus
  5. Elektroterapie a magnetoterapie
  6. Biologické účinky ionizujícího záření
  7. Biologické účinky neionizujícího elektromagnetického záření
  8. Využití ionizujícího záření v medicíně
  9. Endoskopie, laparoskopie
  10. Lasery, fotodynamická terapie
  11. Biofyzika krevního oběhu

Sylabus předmětu:

  1. Fyzikální jednotky a jejich soustavy; převody jednotek
  2. Biomechanika a biomechanické vlastnosti tkání
  3. Funkční a biomechanické vlastnosti pojivových tkání (sval, vazy, chrupavka, kost, kloub)
  4. Harmonický oscilátor (kinematika, dynamika, energie; Hookův zákon)
  5. Mechanika pevných těles (elastické vlastnosti látek, modul pružnosti a jeho průběh)
  6. Biomechanika krevního oběhu (srdce, cévy, krev, proudění krve, krevní oběh)
  7. Ideální kapalina, Bernoulliho rovnice, rovnice kontinuity
  8. Reálné kapaliny a krevní oběh (hydrodynamika krevního oběhu, proudění krve)
  9. Viskozita kapalin a krve (laminární tok, Poiseuilův zákon, faktory ovlivňující viskozitu, metody měření)
  10. Krevní tlak a metody jeho měření
  11. Difúze, osmóza, hemodialýza (Fickovy zákony)
  12. Fourierova transformace fyzikálních veličin
  13. Mechanické vlnění, podélné a příčné vlnění
  14. Princip šíření zvuku, rychlost šíření zvuku, akustická rychlost, akustický tlak
  15. Akustická impedance, intenzita zvuku, hladina intenzity zvuku, vnímání intenzity
  16. Barva zvuku, výška zvuku
  17. Jednotky používané ve fyziologické akustice
  18. Biofyzika sluchového aparátu
  19. Audiogram, sluchové pole (práh slyšitelnosti a bolesti)
  20. Vyšetřovací metody sluchu, principy korekce sluchových vad
  21. Infrazvuk, ultrazvuk; zdroje a účinky
  22. Principy diagnostického a terapeutického užití ultrazvuku
  23. Šíření ultrazvuku v organismu, chování na rozhraní
  24. Ultrazvukové vyšetřovací metody
  25. Dopplerovská sonografie
  26. Možná rizika sonografického vyšetření
  27. Rázové vlny, princip litotripse extrakorporální rázovou vlnou
  28. Elektrostatická interakce, elektrostatické pole, částice v elektrostatickém poli, princip superposice, iontová vazba
  29. Elektrické napětí, elektrický proud, elektrická energie, práce a výkon
  30. Účinky elektrického a magnetického pole na organismus
  31. Magnetické pole a srovnání magnetického pole s elektrickým
  32. Účinky elektřiny na živý organismus; iontoforéza a galvanizace, elektroléčba, elektrostimulace, vysokofrekvenční elektrochirurgie
  33. Interakce elektromagnetických polí s živou hmotou; magnetoterapie
  34. Nukleární magnetická rezonance; princip, použití a výhody metody
  35. Magnetická potenciální energie
  36. Postupný vznik MR obrazu
  37. MR a signály různých tkání, kontrastní látky
  38. Světlo a optika - definice pojmů
  39. Spektrum elektromagnetického vlnění a jeho pásma
  40. Šíření světla prostředím, transmise, absorpce, reflexe
  41. Kvantová optika, fotony, absorpční a emisní spektra
  42. Zrcadla a čočky
  43. Lupa a meze rozlišení, princip optické mikroskopie, teleskopy, světlovody
  44. Zdroje a detektory světla, oko
  45. Oko jako optická soustava - fyzikální charakteristiky
  46. Optické vady oka, korekce očních vad
  47. Detektory světla, oko jako detektor světla, biofyzika vidění
  48. Barva světla, její vnímání, citlivost, fotometrie
  49. Infračervené a ultrafialové záření
  50. Stavba atomu
  51. Druhy ionizujícího záření, jejich vznik
  52. Typy a základy kinetiky radioaktivních proměn
  53. RTG záření, vznik, vlastnosti a využití
  54. Spektrum rentgenového zdroje a možnosti jeho modifikace
  55. Přirozené a umělé zdroje ionizujícího záření
  56. Základní principy interakce záření s prostředím
  57. Interakce elektromagnetického záření s látkou
  58. Interakce přímo ionizujícího záření s látkou
  59. Detektory ionizujícího záření, princip funkce a využití v medicíně
  60. Dozimetrie a ochrana před ionizujícím zářením
  61. Biologické účinky ionizujícího záření, použití radionuklidů v medicíně
  62. Termodynamický systém, stavové veličiny; vnitřní energie, teplo, práce
  63. První věta termodynamická
  64. Druhá věta termodynamická (ekvivalentní formulace)
  65. Předávání tepla vedením, prouděním a zářením
  66. Entropie v živých organismech
  67. Termometrie, termografie, typy teploměrů obecně, lékařské teploměry
  68. Tepelná pohoda organismu, regulace teploty v organismu, vliv tepelného záření okolního prostředí, vliv vlhkosti a proudění vzduchu
  69. Působení nižších a vyšších teplot na organismus, využití v medicíně, hypertermie a kryoterapie
  70. Biofyzikální princip přeměny energií v mitochondriální membráně
  71. Biofyzikální podstata tvorby ATP ATP-syntázou
  72. Struktura biologické membrány a membránová fluidita
  73. Biofyzikální podstata transportu v membránách
  74. Cytoskeleton a jeho dynamika
  75. Střední filamenta, mikrotubuly, aktinová filamenta
  76. Fyzikální základy buněčného pohybu
  77. Molekulární motory
  78. Iontové kanály
  79. Klíčové faktory pro buněčnou organizaci tkání
  80. Tkáně - pojivové, epitelové, svalové, nervové
  81. Struktura a stabilita pojivové tkáně
  82. Biofyzikální vlastnosti spojů epitelů
  83. Biofyzika svalové práce (svalový stah)
  84. Nervové tkáně - membránový potenciál
  85. Nervové tkáně - akční potenciál, podstata jeho šíření
  86. Laser - princip, charakteristika a vlastnosti paprsku
  87. Laserové zdroje
  88. Využití laserového záření a aplikace laserů v medicíně
  89. Cytotometrie (průtoková cytometrie, FACS)
  90. Infračervená spektroskopie
  91. Ramanova spektroskopie
  92. Hmotnostní spektroskopie a plynová chromatografie
  93. Užití jednotlivých principů optiky v medicíně
  94. Principy endoskopie
  95. Optická mikroskopie (mikroskop pro procházející a dopadající světlo, fázový kontrast, polarizační mikroskop, fluorescenční mikroskop, interferenční mikroskop)
  96. Elektronová mikroskopie
  97. Fluorescenční spektroskopie ("steady state" spektroskopie, zhášení fluorescence, doby života excitovaného stavu, polarizace fluorescence, fluorofory)
  98. Mikroskopie skenovací sondou
  99. Principy zobrazovacích metod využívajících neionizující záření resp. vlnění (sonografie, termografie, MRI)
  100. Principy zobrazovacích metod využívajících ionizující záření (RTG, PET, SPECT, CT)
  101. Hybridní zobrazovací metody a jejich výhody
  102. Ionizující záření v terapii, radioterapeutické techniky
  103. Pojem biosignálu a jeho význam
  104. Biosignály neelektrické povahy, převodníky neelektrických veličin
  105. Elektrické projevy organismů a jejich subsystémů
  106. Elektrody; artefakty
  107. Nativní záznam, provokace a stimulace
  108. Zpracování a analýza biosignálů; pojem kanálu
  109. Diferenciální zesilovače a zapojení jejich vstupů
  110. Elektrokardiografie
  111. Elektroencefalografie
  112. Kardiostimulátor, defibrilátor, elektrokonvulzivní terapie
  113. Základní princip tkáňového inženýrství
  114. Postup při přípravě arteficiálních tkání
  115. Tkáňové inženýrství chrupavky - důvody vzniku a rozvoje
  116. Řízené uvolňování léčiv
  117. Liposomy, jejich vlastnosti, příprava
  118. Použití liposomů ve tkáňovém inženýrství pro řízené dodávání bioaktivních látek

Last update: Tejral Gracian, Mgr., Ph.D. (30.09.2021)
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html