Miért tanuljunk fizikát ? a fizika szerepe az ... · A légzőrendszer élettana és kórtana...

Orvosi Fizika 1

Mieacutert tanuljunk fizikaacutet

a fizika szerepe az orvoskeacutepzeacutesben

eacutes a gyoacutegyiacutetaacutesban

Bari Ferenc

egyetemi tanaacuter

SZTE AacuteOK-TTIK Orvosi Fizikai eacutes

Orvosi Informatikai Inteacutezet

Szeged 2016 szeptember 5

A tantaacutergy helye eacutes

szerepe

Az eacuteletfolyamatok fizikai haacutettere

(veacuterkeringeacutes ideg-ingeruumllet tovaterjedeacutes

leacutegzeacutesi gaacutezcsere laacutetaacutes hallaacutes stb)

Minden eacuteletjelenseacutegben nyomon koumlvethetők a

fizikai toumlrveacutenyszerűseacutegek (mechanika-

jaacuteraacutes testtartaacutes optika laacutetaacutes akusztika

hallaacutes elektromossaacutegtan az idegrendszer

műkoumldeacutese a sziacutev műkoumldeacutese stb)

Aki ismeri a fizikai alaptoumlrveacutenyeket (Ohm

toumlrveacuteny Boyle-Mariotte toumlrveacuteny Bernoulli

egyenlet stb) az meg tudja eacutertenitanulni

az eacuteletfolyamatok mikeacutentjeacutet

Diagnosztikai eljaacuteraacutesokeszkoumlzoumlk fizikai

haacutettere

Aki ismeri a fizikaacutet-hateacutekonyabban tudja

hasznaacutelni a diagnosztikai eszkoumlzoumlket

eacuterti a műkoumldeacutesi elvuumlket ismeri a korlaacutetait

(keacutepalkotoacute eljaacuteraacutesok izotoacutepdiagnosztika

EKG ultrahang stb)

Egyuumltt tud műkoumldni uacutej diagnosztikai

eszkoumlzoumlk fejleszteacuteseacuteben eacutes teszteleacuteseacuteben

Teraacutepiaacutes eszkoumlzoumlk-eljaacuteraacutesok fizikaacuteja

Aki ismeri a fizikaacutet jobban tudja alkalmazni

a korszerű teraacutepiaacutes eljaacuteraacutesokat eacutes

eszkoumlzoumlket (laser sebeacuteszet sugaacuterteraacutepia

proteacutezisek pacemaker stb)

Aki ismeri a fizikaacutet abboacutel

koumlnnyebben lehet joacute orvos

(ill 2 eacuteves orvostanhallgatoacute)

2016 09 08 Fizika 1 2

Az orvoslaacutes reacutesze a fizikai ismeretek

felhasznaacutelaacutesa

2016 09 08 Fizika 1 3

A diagnoacutezis toumlbbnyire fizikai moacutedszereken alapul (a keacutemiai meacutereacutesek egy reacutesze is)

hallgatoacutezaacutes kopogtataacutes (a szervezet belső jeleinek elemzeacutese

gerjeszteacutesek eacutes vaacutelaszok elemzeacutese)

Műszeres diagnosztika ndash

morfoloacutegiai (anatoacutemiai) elteacutereacutesek (nem ott nem az kisebb nagyobb stb)

funkcionaacutelis vizsgaacutelatok (metabolizmus mozgaacutesok dinamikaacuteja stb)

Monitorozaacutes-

eacuteletfolyamatok (műtő intenziacutev osztaacutely rehabilitaacutecioacute kroacutenikus betegseacutegek

ma maacuter telemedicina)

Teraacutepiaacutes beavatkozaacutesok

biostimulaacutecioacute roncsolaacutes (mineacutel szelektiacutevebb annaacutel jobb)

leacutezer roumlntgen vagy magsugaacuterzaacutesok

Palliatiacutev beavatkozaacutesok (amikor gyoacutegyiacutetani nem de pl faacutejdalmat csoumlkkenteni lehet)

1895 ndash Bejelenti a X- sugaacuterzaacutes felfedezeacuteseacutet)

1896 januaacuter 13ndash egy beteg kezeacutebe szuacutert szoumlg keacutepe

az X-sugaacuterzaacutest a műteacutet előtt hasznaacuteljaacutek

1901 ndash az első fizikai Nobel diacutejas

(az Rtg sugarak felfedezeacuteseacuteeacutert eacutes hasznosiacutetaacutesaacuteeacutert)

Wilhelm Roumlntgen Wuumlrtzburg

Roumlntgen

feleseacutegeacutenek

kezeacuteről

keacuteszuumllt

felveacutetel 1895

Ugyanakkor a termeacuteszetes

radioaktivitaacutes felfedezeacutese

Antoine Henri Becquerel

Pierre Curie Marie Curie neacutee Sklodowska

Polonium eacutes Radium

2016 09 08 Fizika 1 6

Modern keacutepalkotoacute eljaacuteraacutesok-mozgoacute sziacutev lekeacutepezeacutese

A tantaacutergy helye eacutes

szerepe

Alapozoacute modul - 1 eacutevfolyam 1 feacuteleacutev

Heti 2+1 oacutera előadaacutes + heti 2 oacutera

szeminaacuteriumgyakorlat

2 oacuteraacutes (heacutetfő 800-945 TIK) előadaacutes fizika

1 oacuteraacutes (szerda 1100-1145 TIK) statisztika + heti 2

oacutera biostatisztikai szaacutemiacutetaacutesok (vaacutelaszthatoacute)

VAacuteLASSZAacuteK

Gyakorolnak- felkeacuteszuumllnek a vizsgaacutera

2016 09 08 Fizika 1 7

Előadaacutesok

A fizika- eacutes statisztika-előadaacutesok laacutetogataacutesa egyaraacutent nyomateacutekosanjavasolt

Az előadaacutesokon toumlrteacutenő reacuteszveacutetelt rendszeresen ellenőrizzuumlk

mindegyik hallgatoacute eseteacuten haacuterom veacuteletlenszerűen kivaacutelasztottalkalommal dokumentaacuteljuk a jelenleacutetet

a dokumentaacutelt jelenleacutetek szaacutemaacutenak megfelelően az eacutev veacutegi vizsgapontszaacutemhoz 0ndash3 boacutenuszpont adoacutedik hozzaacute

A jelenleacuteti listaacutekra toumlrteacutenő feliratkozaacuteshoz a szemeacutely-azonossaacutegigazolaacutesaacutera alkalmas feacutenykeacutepes igazolvaacuteny szuumlkseacuteges

Szeminaacuteriumok eacutes

gyakorlatok

A szeminaacuteriumok feladata az előadaacutesokonelhangzottak megbeszeacuteleacutese eacutes a keacuterdeacutesektisztaacutezaacutesa

A laboratoacuteriumi meacutereacutesek előkeacutesziacutetik az eacutelettanijelenseacutegek tanulmaacutenyozaacutesaacutet eacutes modellekenkeresztuumll az orvosi gyakorlatban felhasznaacutelt fizikaijelenseacutegek eacutes moacutedszerek koumlzvetlen megismereacuteseacutetszolgaacuteljaacutek

Biostatisztikai szaacutemiacutetaacutesok

A heti 1 oacutera bdquoBiostatisztikardquo előadaacutes melleacutenyomateacutekosan javasoljuk a koumltelezően vaacutelaszthatoacute

bdquoBiostatisztikai szaacutemiacutetaacutesokrdquo

gyakorlat felveacuteteleacutet

heti 2 oacutera kurzuskoacuted AOK-K1801 2 kreditpont gyakorlaacutessal előkeacutesziacuteti az eacutev veacutegi vizsga statisztikareacuteszeacutet a feacuteleacutev soraacuten iacutert keacutet dolgozat alapjaacuten gyakorlati jeggyel zaacuterul fuumlggetlen az eacutev veacutegi kombinaacutelt fizika-statisztikavizsgaacutetoacutel

Eacutevkoumlzi szaacutemonkeacutereacutes

A 3 oktataacutesi heacutettől kezdve a hallgatoacutek foumllkeacuteszuumlltseacutegeacutetminden laboratoacuteriumi gyakorlat eacutes szeminaacuteriumelejeacuten ellenőrizzuumlk egy roumlvid teszt formaacutejaacuteban

A tesztek feleletvaacutelasztoacutes keacuterdeacutesekből (1 helyes eacutes4 helytelen vaacutelasz) illetve egyszerű szaacutemolaacutesosfeladatokboacutel eacutepuumllnek fel

Előadoacutek

Dr Bari Ferenc egyetemi tanaacuter- kurzusvezető

Dr Boda Krisztina ciacutemzetes egyetemi tanaacuter -statisztika

Dr Maroacuteti Peacuteter egyetemi tanaacuter

Dr Nagy Laacuteszloacute egyetemi docens

Dr Varjuacute Katalin egyetemi docens

Dr Makra Peacuteter egyetemi adjunktus

Mieacutert nem egy oktatoacute- toumlbb feacutele megkoumlzeliacuteteacutes- szemleacutelet

mi egyeztetuumlnk- az inteacutezet egeacutesze oktat- ha nem fizikaacutet vagy

statisztikaacutet- majd informatikaacutet

2016 09 08 Fizika 1 12

Koumlvetelmeacutenyek 1

Eredmeacutenyes vizsga (a vizsgaidőszak december 12-eacuten

kezdődik heti 1-2 vizsganap de naponta akaacuter 150 fő is

vizsgaacutezhat

Tesztvizsga felelet vaacutelasztoacutes 23 reacutesz fizika 13

statisztika ndash egyik nem helyettesiacuteti a maacutesikat mind a

keacutet reacuteszből eleacutegseacuteges kell az aacutetmenő jegyhez (vegyeacutek

fel a Biostatisztikai szaacutemiacutetaacutesokat Van raacute az

inteacutezetnek kapacitaacutesa)

Lesz alkalom gyakorolni a teszteket-

2016 09 08 Fizika 1 13

Koumlvetelmeacutenyek 2

A vizsga anyaga az előadaacutesokon elhangzottak

(minden alkalommal kint lesz az Inteacutezet honlapjaacuten

httpwwwszoteu-szegedhudmi valamint a

gyakorlatok anyagai (ezek is hozzaacutefeacuterhetők

elektronikusan)

Tankoumlnyv Damjanovich S Fidy J Szoumlllősi J

(szerk) Orvosi biofizika Medicina Kiadoacute

Csak az kell amiről szoacute esett

Maacutes koumlnyveket eacutes jegyzeteket is szabad

olvasni forgatni

Vizsgaacutera bocsaacutethatoacutesaacutegAktiacutev jelenleacutet a szeminaacuteriumokon (a tananyag folyamatos koumlveteacutese

keacuteszuumlleacutes a szaacutemonkeacutereacuteseken megfelelő teljesiacutetmeacuteny) az 5 gyakorlat teljesiacuteteacutese

2016 09 08 Fizika 1 14

Neacutehaacuteny szoacute az inteacutezeti

honlaproacutel

2016 09 08 Fizika 1 15

Felhasznaacuteloacuteneacutev stud

Jelszoacute zsiraf

httpwww3szoteu-szegedhudmi

Az orvosi fizika oktataacutesaacutenak ceacutelja 1

Az eacuteletjelenseacutegek fizikai alapjainak

megeacuterteacutese

Pl Bioelektromossaacuteg-a sejtek elektromos

aacutellapota vaacuteltozoacute-hiper- eacutes depolarizaacuteloacute

hataacutesok

Ingerleacutekeny szoumlvetek (ideg izom)

2016 09 08 Fizika 1 16

A sejtmembraacutenok ioncsatornaacuteinak vizsgaacutelata

bdquofolt zaacuteraacutesosrdquo (patch clamp) technikaacuteval

2016 09 08 Fizika 1 17

A regisztraacutelt csatorna-aacuteramok pA nagysaacutegrendűek

(piko -10-12)

Mekkora toumllteacutes ez ha a kapu 2 ms ideig van nyitva

Q=It (2 pA2 ms)=410-15As

Egy coulomb (C) az a toumllteacutes mennyiseacuteg amely 1 A

aacuteramerősseacuteg eseteacuten (1 s) alatt aacutetfolyik a vezetőn

(csatornaacuten)

1C=62times 1018 elemi toumllteacutes

Egy csatornaacuten tehaacutet ~24103 ~24104 toumllteacutes aacuteramlott aacutet

Ha ez Na+ akkor ennyi ion ha Ca2+ ez akkor a fele

Apropoacute meacuterteacutekgyseacutegek

2016 09 08 18Fizika 1

2016 09 08 19Fizika 1

Ezzel szemben az orvoslaacutesban szaacutemos tradicionaacutelis meacuterteacutekegyseacuteget (Hgmm

liter [L] H2Ocm stb) megtartottak - sok zavar forraacutesa - sajnos NE MINŐSIacuteTSUumlK2016 09 08 20Fizika 1

2016 09 08 21Fizika 1

2016 09 08 Fizika 1 22

Az orvosi fizika oktataacutesaacutenak ceacutelja 2

A diagnosztikus eszkoumlzoumlk műkoumldeacutesi elveacutenek

megeacuterteacutese (akaacuter uacutej eszkoumlzoumlk konstruaacutelaacutesa)

eacuteletjelenseacutegek fizikai alapjainak ismerete reacuteveacuten

EKG EEG EMG az eacuteletjelenseacutegekhez kapcsoloacutedoacute elektromos jelek elemzeacutese

Mozgaacutesok analiacutezise (leacutegzeacutes gyomor-beacutel- uterus)

Keacutepalkotoacute eljaacuteraacutesok (ultrahang Rtg CT MRI CPECT PET biomikroszkoacutepia)

httpwwwyoutubecomwatchv=lQRpgzMn8UU

23

Orvosi keacutepalkotoacute eszkoumlzoumlk műkoumldeacuteseacutenek

megeacuterteacutese (in vivo diagnosis)

Hagyomaacutenyos roumlntgen

ComputerTomograacutefia (CT)

Ultrahang (USI) Doppleres

eljaacuteraacutesok

Maacutegneses rezonancia imaging

(MRI)

Radionuclid imaging (nucleaacuteris

medicina)

Biomikroszkoacutepia (UH optikai

koherencia tomograacutefia)

Thermograacutefia

stb

2016 09 08 Fizika 1 24

25

Orvosi laboratoacuteriumi eszkoumlzoumlk (in vitro diagnoacutezis)

Minta elvaacutelsztaacutes centrifugaacutelaacutes stb

elektroforeacutezis kapillaacuteriselectroforeacutezis

pH meacutereacutes

Sejtek sejtalkotoacutek szaacutemlaacutelaacutesa

spektrofotomeacuteterek

Aacuteramlaacutesos citometria

mikroszkoacutepia

HPLC (nagynyomaacutesuacute

folyadeacutek kromatograacutefia)

Klinikai keacutemia

hematoloacutegia

immunoloacutegia

Scintillaacutecioacutes rendszerek

Genetikai analiacutezis

26

Eacutelettani folyamatokmeacutereacutesemeacuterőműszerei

(in vivo diagnoacutezis)

Fizikaikeacutemiai vaacuteltozoacutek meacutereacutese in vivo

Hőmeacuterők

Kardiovaszkulaacuteris eacutelettan

veacuternyomaacutes monitorok aacuteramlaacutesmeacuterők ultrahangos eszkoumlzoumlk

Elektrofizioloacutegia ECG EEG EMG

Audioloacutegia and szemeacuteszet

A leacutegzőrendszer eacutelettana eacutes koacutertanaspiromeacuteterek pulse oximetria impedanciapneumograacutefia

Endoszkoacutepok

27

EKG

Sphygmomanometerhiganyos

veacuternyomaacutes meacuterő

Toumlbb funkcioacutejuacute beteg monitor

28

Gyermekgyoacutegyaacutezati intenziacutev osztaacutely

29

Endoszkoacutepia

30

Műtőbeli eszkoumlzoumlk

31

Keacutezi eacutes majdnem keacutezi eszkoumlzoumlk

32

Implantaacutetumok eacutes szervszoumlvet

poacutetlaacutesok

Sebeacuteszeti robotok

2016 09 08 Fizika 1 33

Sebeacuteszi robotok ndash robot sebeacuteszet

34

Mesterseacuteges szervek

Mestreseacuteges sziacutevCochlearis implantaacutetum

Retinaacutelis implantaacutetum

Ventilator

Cardiopul-

monary bypass

35

eacuterstabilizaacutetorok

Sztentek

Tehaacutet az orvosi fizika

toumlbbek koumlzoumltt Az elektromos eacutes maacutegneses terek

A sugaacuterzaacutes

A szupravezetők

A leacutezerek

Az akusztika

Az optika

A mikroelektronika

A szaacutemiacutetaacutestechnika

A jelfeldolgozaacutes tudomaacutenya

Van olyan aacutega az orvoslaacutesnak amelyik nem hasznaacutel fizikaacutet

2016 09 08 36Fizika 1

Mit is tanultunk eddig

Ahhoz hogy az eacuteletjelenseacutegeket megeacutertsuumlk

hogy a diagnosztika elveit műszereit eacutertsuumlk eacutes

ismerjuumlk

A teraacutepiaacutes lehetőseacutegeket eacutes moacutedszereket ismerjuumlk eacutes

hasznaacutelni tudjuk

SOK FIZIKAacuteT KELL TANULNI (EacuteS TUDNI) ndash

nosza kalandra fel

2016 09 08 Fizika 1 37