Syllabus-Medicinska fizika i biofizika

Naziv kolegija

Medicinska fizika i biofizika

Studijski program

Ciklus

Integrirani sveučilišni studij, medicina

Godina

Studija

2

ECTS vrijednost boda:

4,5

Semestar

1

Broj sati po semestru (p+v+s)

60 (24+20+16)

Status kolegija:

obvezni

Preduvjeti:

Položeni svi ispiti prve godine

Usporedni uvjeti:

Pristup kolegiju:

 Studenti 2. godine studija medicine

Vrijeme održavanja nastave:

Prema rasporedu

Nositelj kolegija/nastavnik:

izv. prof. dr. sc. Dario Faj

Kontakt sati/konzultacije: 

Sat vremena prije i poslije održavanja nastave

E-mail adresa i broj telefona:

dariofaj@mefos.hr

Asistent

Stipe Galić, dipl. ing.

doc. dr. sc. Mladen Kasabašić

dr. sc. Hrvoje Brkić

Kontakt sati/konzultacije: 

Sat vremena prije i poslije održavanja nastave

E-mail adresa i broj  telefona

fizika@mefos.hr

Ciljevi kolegija:

Ciljevi ovog kolegija su:

Upoznavanje s osnovnim konceptima fizike i njihove primjene na biološke sustave. Stjecanje znanja i vještina povezanih uz silu i gibanja, optiku i optičke uređaje, elektricitet i magnetizam, osnove spektroskopije, hidrodinamiku i hidrostatiku, elektromagnetski spektar, izvore ionizirajućih zračenja, termodinamiku, titranje, zvuk i ultrazvučne valove te njihova primjena u medicini i fiziologiji. Cilj je poticati na analitički, kvantitativni pristup u proučavanju funkcija ljudskog tijela.

Ishodi učenja

(opće i specifične kompetencije):

Nakon što odslušaju i polože ovaj kolegij, studenti će znati / moći:

•           Ovladati fizikalnim osnovama potrebnim za razumijevanje primjene fizikalnih zakona u biološkim sustavima

•           Razumjeti fizikalne veličine i jedinice koje se koriste u biofizici i medicinskoj fizici

•           Razumjeti i objasniti fizikalne osnove bioloških procesa na molekularnoj razini

•           Razumjeti mehanizme djelovanja bioloških sustava na temelju poznavanja osnovnih fizikalnih zakona uporabom jednostavnih modela

•           Opisati načine prijenosa energije i tvari unutar organizma te u njegovoj interakciji s okolinom

•           Razumjeti djelovanje vanjskih izvora energije na organizam

•           Ovladati fizikalnim osnovama dijagnostičkih i terapijskih metoda u medicini

•           Rukovati jednostavnijim mjernim instrumentima i moći interpretirati rezultate

•           Primijeniti stečeno znanje iz područja fizike u praksi te samostalno nastaviti proširivati svoja znanja iz navedenog područja.

Sadržaj silabusa/izvedbenog plana (ukratko):

Nastava predmeta Medicinska fizika i biofizika sastoji se od 9 jedinica, 2 test provjere znanja na seminarima,  kolokvij provjere znanja na vježbama, samostalnog rada na zadanu temu i rješavanja numeričkih zadataka. Svaka tematska jedinica sadrži: 2-3 sata predavanja, 1 do 2 sata seminara i 2-3 sata vježbi.

Osnovne matematičke funkcije u biologiji i medicini:Linearna. Recipročna ovisnost. Eksponencijalna. Logaritamska. Periodična: harmonijska i ne harmonijska. Vektori i operacije s vektorima. Diferencijalni račun.

Izvođenje praktičnih laboratorijskih vježbi:Statistička i računalna obrada podataka i način pisanja izvještaja.

Struktura atoma i molekula: Građa i stabilnost atomske jezgre. Radioaktivnost. Struktura molekule. Kovalentna, ionska i polarna vezanja. Energijska stanja u molekuli.Elektromagnetsko zračenje. Vrste elektromagnetskog zračenja. Dualna svojstva EM svjetlosti (pokus). Međudjelovanje elektromagnetskog zračenja i materije. Zakon apsorpcije. Uvod u spektroskopiju. Vrste spektroskopija. Uporaba radioaktivnosti i EM valova u medicine

Optika: Elektromagnetski val; lom refleksija, ogib, disperzija. Geometrijska optika. Širenje svijetlosti kroz prostor. Dioptri: ravni, sferni i kombinacije dioptara. Leće. Zrcala. Fizikalna optika

Pojam sile i energije: Gibanje čvrstih tijela. Energija tijela. Newtonovi zakoni. Gibanje i deformacije čvrstih tijela pod djelovanjem sile. Centripetalna i centrifugalna sila, uporaba u medicini, pokus. Poluga; translacijska i rotacijska ravnoteža.

Vrste poluga u ljudskom tijelu.

Hidrostatika i hidrodinamika: Fizika plinova i primjer primjene u medicini. Tlak. Pascalov zakon, hidrostatski tlak, uzgon, Bernoullijev zakon, Poisselov zakon. Reološka svojstva krvi. Jednostavniji primjeri primjene osnovnih zakona hidrostatike i hidrodinamike na ljudsko tijelo.

Uvod u elektricitet i magnetizam:Električno i magnetsko polje. Polarizacija. Indukcija. Akcijski potencijal. Fizikalne osnove EKG, EEG I EEG. Tkiva u električnom i magnetskom polju. Tkivo u stalnom i promjenljivom električnom polju; mehanizmi polarizacije tkiva. Tkivo u stalnom i promjenljivom magnetskom polju; magnetska svojstva tvari. Mehanizmi zagrijavanja tkiva u promjenljivom električnom, promjenljivom magnetskom i elektromagnetskom polju. Praktični primjeri i pokusi.

Termodinamika: Osnovni zakoni termodinamike.  Termodinamika bioloških sistema. Prijenos energije. Praktični primjer prijenosa energije zbog različitih temperatura i numeričko rješavanje problema.Prijenos mase. Difuzija. Osmoza. Nernstova jednadžba u biologiji, kemiji, fizici, fiziologiji

Titranje kao izvor vala: Zvučni val. Širenje zvučnog vala kroz prostor. Audiometria; izofonske krivulje. Nivo intenziteta. dB. Nivo glasnoće. Odnos fizikalnih i fizioloških parametara

Ultrazvuk: Način rada i izvedba UZV uređaja. Fizikalne osnove. Dopplerov efekt. Način rada i izvedba UZV koji koristi dopplerov efekt. Fizikalna ograničenja UZV uređaja

Način izvođenja nastave

(označiti masnim tiskom)

Predavanja

Vježbe

Seminari

Samostalni zadaci

Konzultacije

Mentorski rad

Terenska nastava

Ostalo

Napomene:

Studentske obveze

Pohađanje svih oblika nastave je obavezno, a student mora pristupiti svim provjerama znanja. Student može opravdano izostati s 30% predavanja i seminara. Neodrađena praktična vježba mora se nadoknaditi.

Praćenje i ocjenjivanje studenta

(označiti masnim tiskom)

Pohađanje nastave

Aktivnosti u nastavi

Seminarski rad

Praktični rad

Usmeni ispit

Pismeni ispit

Kontinuirana provjera znanja

Esej

Detaljan prikaz ocjenjivanja unutar Europskoga sustava prijenosa bodova

(Primjer)

OBVEZE STUDENTA

SATI (PROCJENA)

UDIO U ECTS-u

UDIO U OCJENI

Pohađanje nastave

40

1.5

0%

Seminarski rad

10

0,5

6%

Kontinuirana provjera znanja i aktivnost u nastavi

15

0,5

10%

Praktični dio nastave

25

1

4%

Pismeni ispit

30

1

80%

Dodatna pojašnjenja:

Pohađanje nastave: Prisustvovanje više od 70% nastave predavanja i seminara, te obavezno određivanje svih laboratorijskih vježbi

Praktični rad (vježbe): prisustvovanje svim laboratorijskim vježbama, i polaganje praktičnog dijela ispita. Praktični dio ispita je obvezno položiti. Položen dio ispita znači uredno obavljena praktična ispitna vježba bez većih pogrešaka i razumijevanje obavljene vježbe (2%), odnosno vježba obavljena bez pogrešaka i razumijevanje obavljene vježbe (4%). Jednom položen praktični dio ispita priznaje se do kraja akademske godine.

Seminari: izrada seminarskog rada na zadanu temu i prezentacija ostalim studentima:

0% = Rad nije napisan ili je plagijat.

0%  = Rad ne zadovoljava formalne kriterije ili je sadržaj netočan ili van zadane teme.

1% = Rad zadovoljava formalne kriterije, ali su uočeni veći nedostatci na sadržajnom planu.

2%  = Rad zadovoljava formalno i sadržajno i uočene su gramatičke i  pravopisne pogreške. 

3%  = Rad je iscrpan, sadržajno pogođen, gramatički i pravopisno točan.

Prezentacija:

0%= rad nije prezentiran

1%= rad je prezentiran uz pogreške u izgovoru i gramatici i lošu suradnju sa slušateljima

2%= rad je solidno prezentiran, povremene pogreške u izgovoru ili gramatici uz postojeću suradnju sa slušateljima

3%= rad je izvrsno prezentiran, gotovo bez jezičnih pogreški, izvrsna suradnja i odnos sa a slušateljima

Završni pismeni ispit

Ispit sa 40 pitanja sa višestrukim odgovorima. Svaki točan odgovor nosi 2% ukupne ocjene.

Kontinuirana provjera znanja i kratke pismene provjere

b)         Sudjelovanje u rješavanju numeričkih zadataka – najviše 2% ocjene

c)         Pismene i usmene provjere znanja tijekom nastave – najviše 8% ocjene

Konačna ocjena:

Konačna ocjena izvodi se prema Pravilniku o studiranju Sveučilišta u Mostaru i odnosi se na sve studijske skupine. Prema Pravilniku o studiranju konačna se ocjena dobiva na sljedeći način:

A = 91-100% 5 (izvrstan) B = 79 to 90%             4 (vrlo dobar) C = 67 to 78%             3 (dobar)

D = 55 to 66%             2 (dovoljan) F = 0 to 54%   1 (nedovoljan)

Obvezna literatura:

Jasminka Brnjas – Kraljević: Fizika za student medicine, Medicinska naklada, Zagreb, 2001. ISBN: 9531761566.

J. Brnjas-Kraljević: Fizika 1, Struktura tvari i dijagnostičke metode, Medicinska naklada, Zagreb, 2001.

Literatura Katedre dana na  web stranici Katedre: www.physics.mefos.hr

Dopunska literatura:

Franjo Šolić, Gordana Žauhar: FIZIKA ZA MEDICINARE, Sveučilište u Rijeci, Medicinski fakultet, Rijeka 2013.

D. C. Giancoli: Physics: Principles with Applications, Sixth Edition, Prentice Hall, Inc., 2004. ISBN: 0130606200.

G. Rontó, I. Tarján, L. Berkes, S. Györgyi: An Introduction to Biophysics with Medical Orientation, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1999. ISBN: 9630576074

Dodatne informacije o kolegiju

Broj nastavne

 jedinice

TEME I LITERATURA

I.

Naslov: Uvod

Kratki opis: Pregled kolegija. Podjela seminara i način izvođenja. Inicijalni test. Osnovne matematičke funkcije, vektori, Fourierova analiza, integral, diferencijal. Osnovne fizikalne veličine I jedinice. Gibanje tijela (kinematika).

Literatura: Obvezna i dopunska

II.

Naslov: Struktura atoma i molekula

Kratki opis:. Građa i stabilnost atomske jezgre. Radioaktivnost. Struktura molekule. Kovalentna, ionska i polarna vezanja. Energijska stanja u molekuli. Elektromagnetsko zračenje. Vrste elektromagnetskog zračenja. Dualna svojstva EM svjetlosti (pokus CD kao optička rešetka). Međudjelovanje elektromagnetskog zračenja i materije. Zakon apsorpcije (pokus). Uvodu spektroskopiju. Vrste spektroskopija. Uporaba radioaktivnosti i EM valova u medicini.

Literatura: Obvezna i dopunska

III.

Naslov: : Hidrostatika i hidrodinamika

Kratki opis. Tlak. Fizika plinova i primjer primjene u medicini. Pascalov zakon, hidrostatski tlak, uzgon. Bernoullijev zakon. Svojstva realnih tekućina. Poisselov zakon. Napetost površine tekućine. Reološka svojstva krvi. Jednostavniji primjeri primjene osnovnih zakona hidrostatike i hidrodinamike na ljudsko tijelo.

Literatura: Obvezna i dopunska

IV.

Naslov: Pojam sile i energije.

Kratki opis: Gibanje čvrstih tijela. Energija tijela. Newtonovi zakoni. Primjeri (gibanja, centrifugalna sila,…). Gibanje i deformacije čvrstih tijela pod djelovanjem sile. Poluga; translacijska i rotacijska ravnoteža. Vrste poluga u ljudskom tijelu. Deformacije čvrstih tijela. Modeliranje bioloških materijala.

Literatura: Obvezna i dopunska

V.

Naslov: Termodinamika.

Kratki opis:  Zakoni termodinamike. Kalorimetar. Termodinamika bioloških sistema. Prijenos energije. Difuzija. Termodinamika bioloških sistema. Prijenos energije. Prijenos mase.

Literatura: Obvezna i dopunska

VI.

Naslov: Titranje kao izvor vala. Zvučni val

Kratki opis:. Širenje zvučnog vala kroz prostor. Audiometria; izofonske krivulje. Nivo intenziteta. dB. Nivo glasnoće. Odnos fizikalnih i fizioloških parametara. Ultrazvuk. Način rada i izvedba UZV uređaja. Fizikalne osnove. Dopplerov efekt. Način rada i izvedba UZV koji koristi dopplerov efekt. Fizikalna ograničenja UZV uređaja.

Literatura: Obvezna i dopunska

VII.

Naslov:  Elektricitet i magnetizam

Kratki opis: Uvod u elektricitet i magnetizam. Električno i magnetsko polje. Polarizacija. Indukcija. Akcijski potencijal. Fizikalne osnove EKG, EEG I EEG.

Literatura: Obvezna i dopunska

VIII.

Naslov: Optika

Kratki opis: Elektromagnetski val; lom refleksija, ogib, disperzija. Geometrijska optika. Širenje svijetlosti kroz prostor. Dioptri: ravni, sferni i kombinacije dioptara. Leće. Zrcala.

Literatura: Obvezna i dopunska