.
Medicīniskā fizika
Studiju kursa apraksts
Kursa apraksta statuss:Apstiprināts
Kursa apraksta versija:10.00
Kursa apraksta apstiprināšanas datums:30.09.2022 10:27:44
| Par studiju kursu | |||||||||
| Kursa kods: | FK_009 | LKI līmenis: | 7. līmenis | ||||||
| Kredītpunkti: | 4.00 | ECTS: | 6.00 | ||||||
| Zinātnes nozare: | Fizika; Medicīniskā fizika | Mērķauditorija: | Ārstniecība | ||||||
| Studiju kursa vadītājs | |||||||||
| Kursa vadītājs: | Jevgenijs Proskurins | ||||||||
| Studiju kursa īstenotājs | |||||||||
| Struktūrvienība: | Fizikas katedra | ||||||||
| Struktūrvienības vadītājs: | |||||||||
| Kontaktinformācija: | Rīga, Anniņmuižas bulvāris 26a, 1. stāvs, 147.a un b kabinets, fizika rsu[pnkts]lv, +371 67061539 | ||||||||
| Studiju kursa plānojums | |||||||||
| Pilns laiks - 1. semestris | |||||||||
| Lekcijas (skaits) | 1 | Lekciju ilgums (akadēmiskās stundas) | 2 | Kopā lekciju kontaktstundas | 2 | ||||
| Nodarbības (skaits) | 12 | Nodarbību ilgums (akadēmiskās stundas) | 2 | Kopā nodarbību kontaktstundas | 24 | ||||
| Kopā kontaktstundas | 26 | ||||||||
| Pilns laiks - 2. semestris | |||||||||
| Lekcijas (skaits) | 1 | Lekciju ilgums (akadēmiskās stundas) | 2 | Kopā lekciju kontaktstundas | 2 | ||||
| Nodarbības (skaits) | 12 | Nodarbību ilgums (akadēmiskās stundas) | 3 | Kopā nodarbību kontaktstundas | 36 | ||||
| Kopā kontaktstundas | 38 | ||||||||
| Studiju kursa apraksts | |||||||||
| Priekšzināšanas: | Vidusskolas zināšanas matemātikā un fizikā. Valsts valodas zināšanas. | ||||||||
| Mērķis: | 1. Veicināt zināšanu apguvi par galvenajiem vispārīgās medicīniskās fizikas un tehnoloģiju jautājumiem. 2. Veicināt izpratnes veidošanu par fizikas likumu nozīmi cilvēka organisma procesu modelēšanā, medicīnas diagnostikas un ārstēšanas aparatūras principiem un slimību diagnostiku. 3. Apgūt kursā ietverto medicīniskās fizikas jautājumu (piem., biomehānikas, svārstību un viļņu, termodinamikas, šķidrumu un gāzu fizikas, elektromagnētisma, optisko sistēmu, starojumu fizikas, kodolu un augstas enerģijas daļiņu fizikas) uzdevumu tipus, to analīzes un risināšanas metodiku. | ||||||||
| Tēmu saraksts (pilna laika studijas) | |||||||||
| Nr. | Tēma | Īstenošanas forma | Skaits | Norises vieta | |||||
| 1 | Ievads. Darba drošība fizikas laboratorijās. Matemātikas piemēri un pielietojums medicīniskajā fizikā. Fizikālie mērījumi bioloģijā un medicīnā. Vienkārša fizikālā eksperimenta norises plānošana fizikālo procesu izpētē. Tiešie un netiešie mērījumi. Gadījuma parametri un to statistiskais sadalījums. Funkciju korelācijas. Regresijas analīze. IT pielietojums praktiskajā darbā. Praktiskais darbs: Tiešie un netiešie mērījumi. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 2 | Elastības spēks un deformācijas. Huka likums. Mehāniskais spriegums. Cietība, plastiskums, stiepjamība un trauslums. Bioloģisko audu mehāniskās īpašības (piem., kaulu, asinsvadu, zobu un tml.). Cietā ķermeņa rotācijas kustība. Sviras un savienojumi cilvēka balsta un kustības aparātā. Cilvēka ķermeņa līdzsvars un vestibulārais aparāts. Cilvēka mehāniskais darbs un jauda. Ergometrija. Praktiskais darbs: Elastības moduļa noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 3 | Harmoniskās svārstības. Svārstu veidi: matemātiskais, atsperes, fizikālais. Svārstību raksturlielumi. Sarežģītu svārstību frekvenču spektrs. Uzspiestās svārstības un rezonanse. Periodiskie procesi cilvēka organismā. Praktiskais darbs: Mehāniskās svārstības. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 4 | Mehāniskie viļņi. Skaņa un tās fizikālie raksturlielumi. Logaritmiskās skalas. Klīnisko akustisko izmeklēšanas metožu fizikālie pamati. Akustiskie mērījumi un to pielietojums medicīnā. Akustikas metodes medicīniskajā diagnostikā. Praktiskais darbs: Audiometrija. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 5 | Ultraskaņa un infraskaņa, tās iegūšana, īpašības un izmantošana medicīnā. Triecienvilnis. Doplera efekts. Šķidruma plūsma. Hemodinamikas fizikālie jautājumi. Asinsrites modeļi. Asinsrites plūsmas ātruma noteikšana. Sirds darbs un jauda. Mākslīgās asinsrites aparāts. Ultrasonogrāfija. Praktiskais darbs: Šķidruma plūsmas ātruma noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 6 | Starppārbaudījums. Tests sastāv no jautājumiem ar daudzizvēļu atbildēm (MCQ), testa ilgums ir ierobežots. Semestra starppārbaudījuma mērķis ir atkārtot visas iepriekš apgūtās tēmas (1. semestrim: par elastību, svārstībām, audiometriju un ultraskaņu) un trenēties gala eksāmenam. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 7 | Šķidrumu molekulārā uzbūve. Šķidrumu virsmas īpašības. Slapināšana un neslapināšana. Kapilārās parādības. Gāzu embolija. Praktiskais darbs: Šķidrumu virsmas spraiguma koeficienta noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 8 | Šķidrumu viskozitāte. Normālie un anomālie šķidrumi. Laminārā un turbulentā plūsma. Reinoldsa skaitlis. Šķidruma viskozitātes noteikšanas metodes. Asins viskozitāti ietekmējošie faktori. Praktiskais darbs: Šķidruma viskozitātes koeficienta noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 9 | Asinsspiediens. Spiediens noslēgtā sistēmā. Spiedienu ietekmējošie fizikālie faktori (temperatūra, asinsvadu šķergriezuma diametrs un asins kopējais tilpums ķermenī). Asinsspiediena mērīšanas klīniskās metodes fizikālie pamati. Praktiskais darbs: Asinsspiediena mērīšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 10 | Termodinamika. Termodinamiskie raksturlielumi. Pirmais un otrais termodinamikas likums. Entropija. Siltumapmaiņas procesi cilvēka organismā. Ņūtona atdzišanas likums. Siltuma avoti un to izmantošana medicīniskiem nolūkiem. Praktiskais darbs: Ķermeņa atdzišanas likuma pārbaude. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 11 | Seminārs par pirmā semestra tēmu papildu jautājumiem. Esejas sagatavošana. Vērtēšanas aktivitāte e-studiju vidē. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 12 | Kolokvijs par pirmā semestra praktisko darbu rezultātiem. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 13 | Bioloģisku objektu audu un orgānu elektriskās aktivitātes izmantošana diagnostikā. Neelektrisku fizikālu lielumu mērīšanas metodes. Signālpārveidotāji. Praktiskais darbs: Termoelektriskie signālpārveidotāji. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 14 | Elektriskā strāva. Elektrolītu elektrovadītspēja. Jonu raksturlielumi. Bioloģisko audu un šķidrumu elektrovadītspēja līdzstrāvas gadījumā, līdzstrāvas iedarbība uz cilvēka organisma audiem. Līdzstrāvas izmantošana medicīnā. Galvanizācija. Medikamentu elektroforēze. Praktiskais darbs: Elektroforēze. Jonu kustīguma noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 15 | Magnētiskais lauks, tā raksturlielumi. Zemes magnētiskais lauks, tā nozīme. Vielu magnētiskās īpašības. Cilvēka organisma audu magnētiskās īpašības. Elektromagnētiskais lauks un tā ietekme uz cilvēka organismu. Magnētiskā lauka izmantošana medicīnā. Kodolmagnētiskā rezonanse. Magnētiskās rezonanses tomogrāfija. Praktiskais darbs: Zemes magnētiskā lauka izpēte. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 16 | Elektriskais lādiņš un elektriskais lauks. Elektriskais dipols. Elektrokardiogrāfijas fizikālie pamati. Sirds elektriskais potenciāls. Einthovena novadījumu teorija. Vektor-kardiogramma. Bioelektriskā signāla elektrodu darbības princips. Defibrilators. Praktiskais darbs: Elektrokardiogrammas mērīšanas pamatprincipi. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 17 | Elektromagnētiskā strarojuma spektrs. Gaismas absorbcija un izkliede. Optiskie atomu spektri. Molekulu spektri. Luminiscences veidi. Fotoluminiscence un hemoluminiscence. Absorbcijas spektrālanalīze. Termiskais starojums. Optiskā starojuma veidošanās. Atomu un molekulu emisijas un absorbcijas spektri. Emisijas spektrālanalīze, tās pielietojumi. Siltumapmaiņas procesi cilvēka organismā. Termogrāfija. Praktiskais darbs: Fotoelektriskā kolorimetrija/Spektrometrija. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 18 | Starppārbaudījums. Tests sastāv no jautājumiem ar daudzizvēļu atbildēm (MCQ), testa ilgums ir ierobežots. Semestra starppārbaudījuma mērķis ir atkārtot visas iepriekš apgūtās tēmas (2. semestrim: par elestriskajiem signālpārveidotājiem, elektroforēzi, magnētisko lauku un EKG) un trenēties gala eksāmenam. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 19 | Staru (ģeometriskā) optika. Gaismas izplatīšanās likumi. Optiskās sistēmas. Cilvēka acs. Optiskās mikroskopijas pamatprincipi. Optiskās šķiedras un to izmantošana medicīnā. Endoskopija. Gaismas polarizācija. Polarizētas gaismas iegūšanas metodes. Vielu optiskā aktivitāte. Bioloģisko audu izpēte polarizētā gaismā. Praktiskais darbs: Gaismas refraktometrija/Gaismas polarimetrija. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 20 | Gaismas avotu spontānais un inducētais starojums. Lāzera uzbūve un darbības princips. Gaismas viļņu īpašības – interference un difrakcija. Lāzerstarojuma pielietojumi medicīnā. Fotobioloģiskie procesi. Praktiskais darbs: Lāzerstarojuma raksturlielumu noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 21 | Gaismas fotometriskie lielumi. Apgaismojuma likumi. Gaismas ietekme uz cilvēka organismu. Nepieciešama un pietiekama gaismas intensitāte redzes orgāniem. Cilvēka redzes biofizikālie pamati. Praktiskais darbs: Gaismas intensitātes noteikšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 22 | Jonizējošā starojuma veidi. Rentgenstarojums, tā rašanās. Bremzējošais un raksturīgais rentgenstarojums, to spektri. Rentgenstarojuma mijiedarbība ar vielu. Rentgenstaru izmantošana medicīnā. Datortomogrāfija. Radioaktivitāte. Radioaktīvās sabrukšanas likums. Jonizējošā starojuma iedarbība uz cilvēka organismu. Dozimetrijas ierīces. Radioaktīvo izotopu un neitronu izmantošana medicīnā. Daļiņu paātrinātāji un to izmantošana medicīnā. Praktiskais darbs: Elementārdaļiņu skaitītājs. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 23 | Seminārs par zinātniskajiem rakstiem. Zinātniskā raksta analīze un prezentēšana. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 24 | Kolokvijs par otrā semestra praktisko darbu rezultātiem. | Nodarbības | 1.00 | auditorija | |||||
| 25 | Ievads medicīniskajā fizikā. Biomehānika. | Lekcijas | 1.00 | auditorija | |||||
| 27 | Elektrība un magnētisms. | Lekcijas | 1.00 | auditorija | |||||
| Vērtēšana | |||||||||
| Patstāvīgais darbs: | Individuālais un pāru darbs – praktisko darbu izstrāde atbilstoši studiju kursa tēmām, zinātnisko publikāciju lasīšana, analīze un prezentēšana, izmantojot apgūtās zināšanas. Uzdevumu par dažādu fizikālu procesu, cilvēka ķermeņa uzbūves parametru, tehnoloģisku rīku un iekārtu darbības procesu analīze un aprēķini. Prezentāciju vai eseju sagatavošana par dažādiem jautājumiem, atbilstoši studiju kursa tēmām. | ||||||||
| Vērtēšanas kritēriji: | Tiek vērtēta studējošā līdzdalība praktiskajās nodarbībās, sniegums starppārbaudījumā, individuālā uzdevuma izpilde seminārā un izstrādāto praktisko darbu rezultāti kolokvijā. Eksāmenā ir dažāda veida daudzizvēļu testa jautājumi. | ||||||||
| Gala pārbaudījums (pilna laika studijas): | Eksāmens (Rakstisks) | ||||||||
| Gala pārbaudījums (nepilna laika studijas): | |||||||||
| Studiju rezultāti | |||||||||
| Zināšanas: | Pēc sekmīgas studiju kursa prasību izpildes studējošie būs apguvuši zināšanas, kas ļaus: 1. Korekti lietot medicīniski fizikālos terminus. 2. Izklāstīt fizikas un matemātikas nozīmi medicīnā un slimību veidošanās procesos. 3. Aprakstīt medicīnas diagnostikā iegūstamo parametru fizikālās īpašības un iegūšanas veidus. 4. Izskaidrot kardiovaskulāro slimību diagnostikas pamatprincipus. 5. Izskaidrot asinspārliešanas un šļirču uzbūvi no fizikāli-matemātiskā viedokļa. 6. Nosaukt un novērtēt elektromagnētiskā spektra diapazonu iedarbības veidus uz cilvēka veselību. 7. Paskaidrot lāzera uzbūvi, tā darbības principus, izmantošanu medicīnā un lāzerdrošību. 8. Izskaidrot vienkāršākās medicīniskās diagnostikas aparatūras uzbūves un darbības principus. 9. Novērtēt apkārtējās pasaules fizikālo iedarbību uz cilvēka ķermeni un aizsardzības pasākumus no nevēlamas iedarbības. | ||||||||
| Prasmes: | Studiju kursa apguves rezultātā studenti: 1. Pratīs apstrādāt fizikālo mērījumu datus. 2. Pratīs lietot medicīniskajā fizikā izmantotos terminus. 3. Pratīs izmērīt un novērtēt dažādu fizikālo procesu vērtības (piem., jonizējošā starojuma vērtības). | ||||||||
| Kompetences: | Studiju kursa apguves rezultātā studenti būs spējīgi novērtēt fizikālus (gan dabas, gan tehnoloģiskus) fenomenus, to iedarbību uz cilvēka ķermeni un pamatot to izmantošanu medicīnas diagnostikā un ārstēšanā. | ||||||||
| Bibliogrāfija | |||||||||
| Nr. | Atsauce | ||||||||
| Obligātā literatūra | |||||||||
| 1 | Davidovits, P. (2008). Physics in biology and medicine Paul Davidovits. (5th ed.). Elsevier/Academic Press. (akceptējams izdevums) | ||||||||
| 2 | Praktiskie un laboratorijas darbi medicīniskajā un bioloģiskajā fizikā : 1. semestris / autori: Uldis Teibe, Paulis Butlers, Imants Kalniņš, Uldis Berķis, Zenta Avota, Jānis Sprieslis, Viesturs Poriņš ; Rīgas Stradiņa universitāte. Fizikas katedra, 2010. | ||||||||
| 3 | Praktiskie un laboratorijas darbi medicīniskajā un bioloģiskajā fizikā : 2. semestris / autori: Uldis Teibe, Paulis Butlers, Imants Kalniņš, Uldis Berķis, Zenta Avota, Jānis Sprieslis, Viesturs Poriņš ; Rīgas Stradiņa universitāte. Fizikas katedra, 2008 | ||||||||
| 4 | Ārvalstu studentiem/For international students: | ||||||||
| 5 | Davidovits, P. (2008). Physics in biology and medicine Paul Davidovits. (5th ed.). Elsevier/Academic Press. (akceptējams izdevums) | ||||||||
| Papildu literatūra | |||||||||
| 1 | Amador Kane, S., & Gelman, B. (2003). Introduction to physics in modern medicine / Suzanne Amador Kane, Boris A. Gelman. (3rd ed.). CRC Press. | ||||||||
| 2 | Hobbie, R., & Roth, B. (2007). Intermediate physics for medicine and biology / Russell K. Hobbie, Bradley J. Roth. (5th ed.). Springer. | ||||||||
