Universitat Internacional de Catalunya
Física de los Procesos Biológicos
Otras lenguas de impartición: catalán, inglés
Profesorado
Presentación
La física de los procesos biológicos conecta la biología con la física. A partir del conocimiento del funcionamiento de un proceso biológico o de la fisiología del órgano o sistema que lo realiza se muestra que área de la física está asociada, los conceptos, parámetros y leyes que se aplican.
En la asignatura se proporciona a los alumnos un conocimiento general y básico del proceso biológico, la fisiología del órgano o sistema (en el caso necesario) y las leyes físicas que intervienen. Los diferentes temas se desarrollan para que el alumno disponga de un conocimiento descriptivo básico del fenómeno físico subyacente y como afecta al proceso biológico. Aquellos fenómenos físicos (sonido, visión, radiaciones ionizantes, etc.) que han dado lugar a tecnología de aplicación médica se desarrollan para conocer sus principios básicos, metodología, herramientas que proporcionan y en aquellos en los que proceda se indica también normas básicas de protección.
Requisitos previos
Conocimiento básico sobre física y matemáticas (nivel bachillerato)
Objetivos
El objetivo principal de la presente asignatura es poner a disposición del alumno el conocimiento, las características, las peculiaridades de la física de los procesos biológicos así como los perjuicios y beneficios que nos pueden implicar.
Objetivos concretos:
- Conectar los procesos biológicos con los procesos físicos que los gobiernan.
- Reconocer en los sistemas biológicos básicos qué leyes físicas intervienen, qué parámetros son importantes y cómo se relacionan para asegurar el funcionamiento del proceso.
- Familiarizarse con las expresiones matemáticas que rigen los procesos físicos para, mediante su uso, ser capaz de dar explicación al proceso biológico.
- Relacionar las tecnologías básicas de diagnóstico o terapia médica con sus principios físicos y su impacto sobre el sistema biológico (ecografía, resonancia magnética, radiología, etc.).
- Relacionar los conceptos físicos con aquellos equipos de corrección y mejora que se aplican a sistemas biológicos que presentan defectos estructurales o funcionales (sistemas de corrección visual, auditiva, etc.).
- Mostrar los efectos que los fenómenos físicos utilizados en la tecnología médica pueden tener en los sistemas biológicos y en su caso qué mecanismos de protección deben aplicarse (protección contra las radiaciones ionizantes y no ionizantes, etc.).
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
Entre otros, el alumno podrá:
- Saber aplicar los principios de física y de matemáticas relacionados con los procesos biológicos básicos.
- Comprender la razón de la utilización de las diferentes técnicas diagnósticas en base a la física subyacente y que tipo de información se puede extraer.
- Saber utilizar y gestionar el equipamiento de medida utilizado para la obtención de resultados de los parámetros físicos que gobiernan los procesos biológicos.
- Identificar posibles peligros relacionados con la tecnología física y que primeras acciones preventivas y de protección debe tomar.
- Desarrollar la capacidad de organización y planificación adecuadas al momento.
- Ser capaz de trasladar los resultados experimentales a documentación científica.
- Ser capaz de trabajar en equipo.
- Ser capaz de llevar a cabo un aprendizaje autónomo.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Al acabar el alumno/a:
Comprende los conceptos básicos de física y los aplica a la resolución de problemas biológicos en los diferentes niveles de organización.
Contenidos
Tema 1. Física del sistema circulatorio. Descripción básica del sistema. Principios de estática y dinámica de fluidos. Flujo laminar y turbulento. Aplicación al sistema vascular. Efectos de la gravedad sobre el sistema vascular. Física del sistema respiratorio. Descripción básica del sistema. Respiración e interacción con el medio externo. Mecánica respiratoria. Tensión superficial en el medio pulmonar, características y efectos. Difusión alveolar.
Tema 2. Física de la visión. Descripción del sistema de visión humana. Naturaleza de la luz. Fenómenos lumínicos. Óptica geométrica, instrumentos ópticos y fotometría. Poder de resolución. Defectos visuales y corrección. El ojo como transductor.
Tema 3. Física de la audición y de la fonación. Descripción del sistema auditivo y del sistema de fonación. Mecánica de la audición y de la fonación. Física de los fenómenos ondulatorios. Física de las ondas sonoras. Características del sonido. Niveles de sensación, sistema de decibelios, audiometría y espectro audible. Aplicaciones médicas: ecografía y ondas de choque.
Tema 4. Física de la radiación ionizante. Base teórica básica. Interacción radiación materia. Efectos. Detección. Aplicaciones básicas en tecnologías médicas de diagnóstico y terapia. Protección radiológica contra las radiaciones ionizantes.
Tema 5. Física de los fenómenos bioeléctricos y magnéticos. Repaso de conceptos de electrostática, corriente continua y alterna. Repaso de conceptos de magnetismo. Aplicaciones básicas en tecnologías médicas de diagnóstico: resonancia magnética nuclear, fundamentos, equipamientos, tipos de imágenes básicas y espectrografía.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
Los recursos docentes que se utilizan en la presente asignatura son los siguientes:
Capsulas de física y de matemáticas básicas (CAP):Breves exposiciones en formato presentación o video conceptos básicos, desarrollados durante el bachillerato, que son imprescindibles de conocer antes de asistir a las clases magistrales.
Clase Magistral (CM): Exposición durante dos horas (con un descanso de 10 minutos) de un tema teórico por parte del profesor con soporte audio-visual basado en presentaciones proyectadas desde el ordenador. El alumno dispondrá de los contenidos con anterioridad a través de la plataforma Moodle. La asistencia no es obligatoria pero muy recomendable.
Método del caso (MC): En función del tema a tratar, en primer lugar, se plantean actividades de resolución de problemas o actividades de desarrollo específico de áreas enunciadas en las clases magistrales. En el aula y durante un tiempo reducido en la primera hora, se expondrá la técnica de resolución del problema o del tema con la ayuda del soporte audio-visual disponible. Se proporcionará un tiempo al alumno para que finalice la actividad. En segundo lugar y por grupos se realizaran mini proyectos en los que de manera breve se expondrá la relación entre algun aspecto biológico o de salud y la física que esten relacionados con las CM del tema general.Los temas seran sugeridos por los profesores. Los trabajos tendran el formato que los alumnos decidan (documento, artículo, video, etc) y seran breves. Se entregaran para evaluación en fecha determinada y próxima a la finalización del tema general. Para la confección de estos trabajos los alumnos dispondran de la segunda hora del MC. La evaluación será conjunta: 50% por los alumnos, 50% por los profesores.
Los alumnos que no correspondan a primera convocatoria estan exentos de presentar los trabajos (se tomará la nota obtenida en la primera convocatoria). La asistencia es obligatoria excepto para los alumnos que no correspondan a primera convocatoria.
Prácticas (P): Familiarización de los alumnos con las técnicas básicas de trabajo y manipulación de equipos de medida en el ámbito de la física. Demostración en el laboratorio de algunos aspectos planteados en las clases magistrales. Consolidación mediante la práctica de los aspectos más importantes tratados en las clases teóricas. Los alumnos se organizan en pequeños grupos para el desarrollo de la práctica. Cada grupo deberá realizar los trabajos y actividades de la práctica que serán entregados a la finalización de cada práctica para evaluación.
Ejercicios de evaluación continua (EC): Como elemento evaluativo de importancia equiparable al examen final, las clases magistrales y los MC, cada semana se propondrán actividades tipo problemas o cuestionarios o otro tipo de tarea relacionados con el tema desarrollado en la clase magistral. Son de tres tipos. Los primeros son de caracter obligatorio y estan relacionados con las cápsulas básicas. Los segundos son ejercicios de resolución numérica de caracter obligatorio. Los terceros también son de resolución numérica pero de carácter voluntario.Los trabajos son de entrega individual y se deberán presentar a través de la plataforma moodle en fecha establecida en el moodle. Estos trabajos serán evaluados i tienen nota mínima requerida para aprovar la asignatura.
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
Asistencia
La asistencia a clases magistrales no será obligatoria.
La asistencia a los métodos del caso y de las prácticas es obligatoria excepto los alumnos que no están en la primera convocatoria. Las no asistencias, por causas de salud o fuerza mayor, deben justificarse por escrito. La no justificación de la ausencia o causa no considerada de salud o fuerza mayor comportará recibir una nota de 0 en los trabajos del método del caso o la sesión de prácticas correspondiente.
Se realizará un control de asistencia por firma en los métodos del caso y en las prácticas.
Presentación de trabajos y evaluación
Métodos del caso
Los trabajos correspondientes a los métodos del caso serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido.
Los alumnos que no se encuentren en primera convocatoria no tendrán que presentar los trabajos, se conserva la nota obtenida en la primera convocatoria.
No se establece nota mínima para acceder a la evaluación continua. La nota obtenida será guardada para posteriores convocatorias en su caso.
Prácticas
Los trabajos correspondientes a las prácticas serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido.
Los alumnos que no se encuentren en primera convocatoria no tendrán que presentar los trabajos, se conserva la nota obtenida en la primera convocatoria.
No se establece nota mínima para acceder a la evaluación continua. La nota obtenida será guardada por posteriores convocatorias en su caso.
Ejercicios de evaluación continua
Los trabajos correspondientes a los ejercicios de evaluación continua serán evaluados siempre que se presenten dentro del plazo establecido y en el formato establecido, de lo contrario tendrán una nota de 0.
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentar estos trabajos. Se establece nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua. En este caso la nota obtenida será guardada por posteriores convocatorias en su caso.
Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en primera convocatoria y forzará a que el alumno se presente a un examen final de problemas en la segunda convocatoria. Aunque no pueda aprobar la asignatura en primera convocatoria el alumno deberá presentarse en el examen final tipo test.
Examen parcial
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentarse al examen parcial.
Este examen no libera materia.
En caso de no presentación en el examen la nota asignada al alumno será cero, sin embargo el alumno podrá presentarse al examen final test de la asignatura.
Constará de una prueba tipo test de 30 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,25 puntos). Tiempo disponible 45 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 en el examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
No se establece nota mínima para optar a la evaluación continua.
Examen final test de primera convocatoria
Todos los alumnos independientemente de la convocatoria en la que se encuentren tendrán que presentarse al examen.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba tipo test de 50 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,25 puntos) que abarcarán todos los contenidos desarrollados durante el semestre. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en primera convocatoria y forzará a que el alumno se presente a un examen final test en la segunda convocatoria.
Examen final test de segunda convocatoria
Todos los alumnos con nota inferior a 5 en el examen final test de primera convocatoria deberán presentarse en el examen test de segunda convocatoria.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba tipo test de 50 preguntas o ejercicios de cálculo simple con cuatro respuestas posibles por pregunta y sólo una correcta (respuesta correcta 1 punto, incorrecta –0,25 puntos) que abarcarán todos los contenidos desarrollados durante el semestre. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen los alumnos no podrán disponer de formularios, apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua de segunda convocatoria. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en segunda convocatoria y forzará a que el alumno se presente a futuras convocatorias.
Examen final de problemas de segunda convocatoria
Todos los alumnos con nota inferior a 5 en los ejercicios de evaluación continua deberán presentarse en el examen de problemas de segunda convocatoria.
En caso de no presentación, la nota asignada al alumno será cero.
Constará de una prueba escrita en la que se tendrá que resolver tres problemas correspondientes a una combinación de los problemas de los ejercicios de evaluación continua realizados durante el curso. Tiempo disponible 60 minutos.
Durante la ejecución del examen, los alumnos podrán disponer de un formulario suministrado por el profesor. No podrán disponer de apuntes, libros de texto, fuentes de soporte electrónico ni ningún tipo de ayuda externa. La violación de esta norma comportará la expulsión del examen, la asignación de la nota 0 al examen y la comunicación del hecho a la dirección del grado. Si podrán disponer de calculadora científica no programable.
Se establece la nota mínima de 5 para acceder a la evaluación continua de segunda convocatoria. Obtener una nota inferior a 5 no permitirá aprobar la asignatura en segunda convocatoria y forzará a que el alumno se presente a futuras convocatorias.
Nota final de la evaluación continua del alumnado en primera convocatoria o convocatoria impar:
Condiciones necesarias para acceder a la evaluación continua:
- Obtener una nota igual o superior a 5 en los ejercicios de evaluación continua. En caso contrario, el alumno deberá presentarse al examen de problemas de segunda convocatoria.
- Obtener una nota igual o superior a 5 en el examen final tipo test de primera convocatoria. En caso contrario el alumno deberá presentarse en el examen final test de segunda convocatoria.
La nota final de la asignatura para aquellos alumnos que reúnan las condiciones necesarias para acceder a la evaluación continua se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota de los ejercicios de evaluación continua (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Nota final de la evaluación continua del alumnado en segunda convocatoria o convocatoria par:
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en el examen final test de primera convocatoria y en el examen de problemas de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de primera convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota del examen de problemas de la segunda convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en los ejercicios de evaluación continua de primera convocatoria y en el examen final test de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de segunda convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota de los ejercicios de evaluación continua de primera convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno ha obtenido una nota igual o superior a 5 en el examen final test de segunda convocatoria y en el examen final de problemas de segunda convocatoria la nota final de la asignatura se calculará haciendo la suma ponderada de las siguientes notas:
- Nota del examen final tipo test de segunda convocatoria (siempre nota >=5) con una ponderación del 30%.
- Nota del examen de problemas de la segunda convocatoria (siempre nota >=5) con ponderación del 25%.
- Nota del examen parcial (cualquier nota) con una ponderación del 10%.
- Nota de prácticas (cualquier nota) con una ponderación del 20%.
- Nota de los ejercicios de los métodos del caso (cualquier nota) con ponderación del 15%.
Si el alumno no supera la nota 5 en uno de los exámenes de segunda convocatoria, no puede aprobar la asignatura en segunda convocatoria. No se le guardará por futuras convocatorias la nota del examen parcial ni la nota de los ejercicios de evaluación continua.
Alumnos en segunda o posterior convocatoria:
Las notas de los métodos del caso y prácticas se guardarán, aunque siempre que lo deseen, los alumnos podrán repetir la realización de las mismas y obtener una nueva nota.
Actitud y comportamiento del alumnado
Cualquier actitud de falta de respeto, decoro y convivencia de un alumno o grupo de alumnos hacia el profesor o de otros alumnos o personal de la universidad, así como el uso indebido de aparatos electrónicos, como móviles, tabletas u ordenadores portátiles, filmación del profesor o de los alumnos sin consentimiento explícito y el uso de estos aparatos con fines lúdicos y no educativos, puede comportar la expulsión del alumno de la actividad que esté realizando, la calificación de 0 en la tarea que esté relacionada con la actividad y la comunicación de la situación en la dirección del grado.
Bibliografía y recursos
- H.D.Young, R.A.Freedman. Sears y Zemansky Física Universitaria, vol 1 y 2. Décimo tercera edición. Ed. Pearson 2013.
- R.A.Serway, J.W.Jewwett,Jr.Física para ciencias e ingeniería, vol 1 y 2. Séptima Edición. Cengage Learning 2008.
- Rachel A. Powsner & Edward R. Powsner. Essential Nuclear Medicine Physics. Second Edition. Ed. Blackwell Publising, 2008
- Steward C. Bushong. Manual de radiologia par técnicos, física, biología y protección radiológica. Octava edición. Ed Elsevier-Mosby.
- PR. Hoskins, A. Thrush, K. Martin, T.A. Whittingham. Diagnostics Ultrasound, Physics and Equipment. Ed. Greenwich Medical Media Limited, 2003
- Steward C. Bushong. Magnetic Resonance Imaging, Physical and Biological Principles, 3rd. Ed Mosby, 2003
- Jearl Walker. Halliday & Resnick. Fundamentals of Physics, 10th edition. Ed Wiley, 2014
- P. A. Tipler. Física, tomo I y II. Editoria Reverté.
- D. Jou, J.E. Llebot y C. Pérez. Física para las ciencias de la vida. Segunda edición. Ed. Mc Graw Hill 2008.
Los recursos audiovisuales y webs recomendadas en cada tema seran indicadas en un documento que se colocará en la intranet en el apartado correspondiente a cada tema