ZAKRES ZAGADNIEŃ OBOWIĄZUJĄCYCH DO EGZAMINU Z

ZAKRES ZAGADNIEŃ OBOWIĄZUJĄCYCH DO EGZAMINU Z FIZYKI
MEDYCZNEJ w roku akademickim 2013/14
PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE
1.
Naturalne i sztuczne źródła promieniowania jonizującego – przykłady, występowanie
2.
Źródła promieniowania jonizującego w Polsce, wpływ radonu na organizm
3.
Rodzaje promieniowania i oddziaływanie z materią
4.
Osłabienie strumienia fotonów
5.
Wtórne promieniowanie rozproszone
6.
Podstawowe zasady ochrony radiologicznej (definicje dawki pochłoniętej,
równowaŜnej, skutecznej, obciąŜającej, wielkości robocze, dawki graniczne, osłony)
7.
Biologiczny wpływ promieniowania jonizującego na organizm ludzki
8.
Krzywa przeŜywalności, względna skuteczność biologiczna
9.
Skutki działania promieniowania jonizującego na organizm ludzki (stochastyczne,
deterministyczne)
10.
Dozymetry indywidualne (TLD, detektory filmowe, półprzewodnikowe, alaninowe)
11.
Detektory w środowisku pracy (komora jonizacyjna, licznik Geigera-Muellera,
detektory scyntylacyjne)
RADIOTERAPIA
1. Metody radioterapii
2. Brachyterapia (na czym polega, przykład źródeł), terapia radioizotopowa (na czym
polega, efektywny czas usuwania radiofarmaceutyku)
3. Źródła promieniowania stosowane w teleradioterapii i ich ogólna charakterystyka
4. Budowa akceleratora, kształtowanie wiązki
5. Kolimatory (standardowy, MLC)
6. Podstawowe parametry wiązki (pole, izocentrum)
7. Prawdopodobieństwo miejscowego wyleczenia nowotworu i wystąpienia powikłań w
tkankach prawidłowych
8. Odczyny popromienne wczesne i późne
9. Procedury radioterapii, dawka terapeutyczna
10. Skala jednostek Hounsfielda, konturowanie struktur anatomicznych
11. Symulator konwencjonalny i symulacja wirtualna
12. Unieruchomienie pacjenta
13. Obliczenia rozkładu dawki - metoda Monte Carlo (MC)
14. Źródła niepewności dawki
15. Metody modyfikacji rozkładu dawki (wagowanie dawki, osłony, kolimatory, filtry
klinowe
16. Dozymetria kalibracyjna (komora jonizacyjna typu „Farmer”, porównania rozkładów
izodoz promieniowania fotonowego o róŜnych energiach, głębokość maksymalnej
mocy dawki dla róŜnych energii promieniowania), fantomy
17. Dozymetria względna (detektory półprzewodnikowe, TLD, system EPID)
18. Image-Guided Radiation Therapy – IGRT, na czym polega, zalety i ograniczenia
19. Intensity-Modulated Radiation Therapy – IMRT, na czym polega, zalety i
ograniczenia
20. Rozwiązania stosowane, Ŝeby ograniczyć wpływ procesu oddychania na efekty
radioterapii
21. Cyberknife, na czym polega, zalety i ograniczenia
22. Tomoterapia, na czym polega, zalety i ograniczenia, porównanie do leczenia
konwencjonalnego, budowa kolimatora
23. Gamma knife, na czym polega, zalety i ograniczenia
24. Radioterapia śródoperacyjna, napromienianie całego ciała
25. Planowanie odwrotne
ULTRASONOGRAFIA
1. Charakterystyka ultradźwięków
2. Opis rozchodzenia się ultradźwięków
3. Impedancja akustyczna, prędkość fali ultradźwiękowej, natęŜenie fali ultradźwiękowej
4. Wielkości kinematyczne i energetyczne pola ultradźwiękowego
5. Oddziaływanie ultradźwięków z tkankami (odbicie i załamanie, tłumienie)
6. Metoda echa
7. Zjawisko piezoelektryczne, odkształcenie płytki
8. Pole ultradźwiękowe (dalekie i bliskie)
9. Efekty oddziaływania ultradźwięków (mechaniczny, termiczny, chemiczny)
10. Budowa aparatu USG, głowice
11. Tryby obrazowania
12. Podstawowe parametry obrazu USG, ze szczególnym uwzględnieniem rozdzielczości
13. Obrazy 2D i 3D, zalety i wady
14. Litotrypsja
15. Echokardiografia dopplerowska, metody cwDoppler i pwDoppler
16. Dozymetria, pomiar z wykorzystaniem kalorymetru
17. Fantomy
18. Środki ochrony
PROMIENIOWANIE OPTYCZNE
1. Widmo promieniowania optycznego
2. Źródła promieniowania optycznego
3. Ochrona przed promieniowaniem optycznym (skuteczna luminancja energetyczna,
napromienienie skuteczne, natęŜenie napromienienia, skuteczność widmowa, czas
ekspozycji)
4. Luminancja energetyczna a gęstość spektralna energii
5. Oddziaływanie promieniowania optycznego z materią
6. Prawo Lamberta-Beera
7. Odbicie dyfuzyjne, funkcja Kubelki-Munka
8. Adsorbery tkankowe, głębokość penetracji
9. Modelowanie transportu fotonów w tkance
10. Idea diagnostyki i terapii fotodynamicznej, porównanie
11. Dawka fotodynamiczna i wielkości dozymetryczne
12. Ocena ilościowa terapii fotodynamicznej
LASERY
1. Cechy światła laserowego (monochromatyczność, równoległość, spójność, moc,
polaryzacja)
2. Emisja wymuszona, prawo Boltzmanna, rozkład antyboltzmannowski
3. Pompowanie optyczne
4. Rezonator
5. Budowa i zasada działania lasera
6. Rodzaje laserów (rubinowy, neodymowy, helowo-neonowy, jonowy, molekularny,
barwnikowy, ekscymerowy, półprzewodnikowy)
7. Absorbcja światła przez róŜne składniki tkanek
8. Porównanie pracy impulsowej i ciągłej
9. Fotokoagulacja, fotowaporyzacja
10. Zastosowania laserów w medycynie
ŚWIATŁOWODY i ENDOSKOPIA
1. Budowa światłowodów, propagacja fali świetlnej, apertura numeryczna, kąt akceptacji
2. Mody światłowodu
3. Światłowody jedno- i wielomodowe (skokowe, gradientowe)
4. Dyspersja modowa i chromatyczna (materiałowa, falowodowa)
5. Tłumienność, straty falowodowe, przekaz obrazu
6. Aparatura endoskopowa (źródło światła, tor wizyjny, optyka etc.)
7. Endoskopia kapsułkowa, zasada działania, porównanie CMOS a CCD, ograniczenia,
zalety, plany rozwojowe
8. Robot da Vinci, budowa, idea, zalety, ograniczenia
TOMOGRAFIA OPTYCZNA
1. Budowa i zasada działania
2. Tomograf optyczny spektralny (OFDI i SOCT) i czasowy
3. Interferometr Michelsona, FWHM, zaleŜność rozdzielczości osiowej od szerokości
widmowej uŜytego światła
4. Analiza szumów
5. Analiza sygnału OCT
6. MoŜliwości obrazowania – wybrane przykłady
7. Metoda kombinowana OCT-mikroskop optyczny
8. Zastosowania OCT
TERMOGRAFIA
1. Promieniowanie termiczne, podstawowe parametry fizyczne (pojemność cieplna,
ciepło właściwe, przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, inercja cieplna,
efuzyjność cieplna; modele zastępcze)
2. Metoda kontaktowa i bezkontaktowa
3. Własności emisyjne ciał stałych
4. „Okna przepuszczalności”
5. Przepływ ciepła w strukturach warstwowych, równanie przewodzenia ciepła (postać
„fizyczna” i „biologiczna” (Pennesa)) i sposoby rozwiązań
6. Szanse na termografię 3D
7. Detektory promieniowania termicznego (termiczne, fotonowe), czułość widmowa
detektorów
8. Schemat blokowy termografu, układy optyczne, tor pomiarowy, natęŜenie
promieniowania
9. Parametry detektorów (wykrywalność widmowa, wykrywalność temperaturowa,
minimalna wykrywalna róŜnica temperatury)
10. Termografia statyczna i dynamiczna
11. Techniki badań dynamicznych
12. Zastosowania termografii
NMR
1. Podstawowe parametry fizyczne (moment magnetyczny jądra i atomu)
2. Warunek rezonansu, częstość Larmora, współczynnik giromagnetyczny
3. Otrzymywanie sygnału magnetycznego rezonansu jądrowego
4. Czasy relaksacji
5. Powstawanie impulsu, FID
6. Idea tomografii
7. Budowa aparatu NMR, rodzaje magnesów, rodzaje cewek
8. Metody MR (anatomiczny, funkcjonalny, dyfuzyjny, traktografia, angiografia)
9. Spektroskopia MR
10. Techniki TK/NMR, MEG/fNMR
11. Przeciwwskazania
12. Fantomy
13. Systemy oparte o magnesy stałe
14. Rozwój technologii, prace badawcze, NMR w kosmosie
15. Bezpieczeństwo pracy
FIZYKA UKŁADU KOSTNEGO
1.
Siły działające na kręgosłup (nacisk na poszczególne kręgi, współczynnik przekroju
powierzchniowego kręgu, siła konieczna do uszkodzenia dysku)
2.
Własności mechaniczne kości (moduł Younga)
3.
Połączenia kości (tarcie)
4.
Fizyczne metody pomiaru składu mineralnego kości (in vivo)
5.
Człowiek standardowy
MIĘŚNIE, DYNAMIKA RUCHU
1.
ZaleŜność szybkości skurczu mięśnia od napięcia, wytrzymałość mięśni w zaleŜności
od zawartości hemoglobiny
2.
Metody pomiaru i oceny siły mięśniowej
3.
Przykłady dźwigni w organizmie ludzkim
METABOLIZM: ENERGIA, CIEPŁO, PRAC I MOC CIAŁA
1.
BMR – basal metabolic rate, pomiar i skalowanie BMR
2.
Podstawowe przemiany metaboliczne i wydatek energetyczny
3.
Straty ciepła (wypromieniowanie, konwekcja, parowanie, przewodzenie)
UKŁAD KRĄśENIA
1.
Prawo Laplace’a dla naczyń krwionośnych
2.
Oporność, podatność i intertancja przepływu. Lepkość a przepływy krwi
3.
Opór naczyniowy
4.
Praca serca
5.
Wpływ wysiłku na przepływy w róŜnych organach
6.
Metody pomiaru pojemności minutowej serca
UKŁAD ODDECHOWY
1.
Podatność i oporność płuc.
2.
Modele układu oddechowego (mechaniczny, objętościowo-ciśnieniowy, elektryczny)
3.
Dynamiczny model układu oddechowego
4.
Praca wykonywana podczas oddychania
5.
Testy składu wydychanego powietrza i ich zastosowania
Powodzenia na egzaminie ☺!
Literatura
1.
2.
I.P. Herman, Physics of the Human Body, Springer, Berlin Heidelberg 2007
Red. B. Pruszyński, Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne metodyka badań. Wydawnictwo
Lekarskie PZWL, Warszawa 2000
3. Biocybernetyka i InŜynieria Biomedyczna 2000 pod red. M. Nałęcza, tom 8 Obrazowanie medyczne,
Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2003
4. Biocybernetyka i InŜynieria Biomedyczna 2000 pod red. M. Nałęcza, tom 8 Fizyka medyczna,
Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2002
5. red. A. Hrynkiewicz, E. Rokita, Fizyczne metody diagnostyki medycznej i terapii, Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa 2000
6. W. Allison, Fundamental Physics for Probing and Imaging, Oxford University Press, New York 2006
7. T. Buzug (ed.) Advances in Medical Engineering, Springer Berlin Heidelberg 2007
8. A. Williams, Ultrasound: Biological Effects and Potential Hazards, Academic Press, London 1983
9. B.H. Brown et al, Medical Physics and Biomedical Engineering, Institute of Physics Publishing, Bristol
and Philadelphia 1999
10. K.K. Jain, The Handbook of Nanomedicine, Humana Press, New York, 2008
11. red. H.S.Nalwa, T. Webster, Cancer Nanotechnology, American Scientific Publishers, 2007
12. red. W.M. Bulte, M.M.J. Modo, Nanoparticles in Biomedical Imaging, Springer, New York 2008