Universitat Internacional de Catalunya - Barcelona

Física dels Processos Biològics

• codi 13478
• curs 2
• període Semestre 2
• tipus FB
• credits 6

Matèria: FÍSICA I ESTADÍSTICA

Llengua d'impartició principal: castellà

Altres llengües d'impartició: català, anglès

Responsable

Lc. Julio GONZÁLEZ - jgonzalezg@uic.es

La Física dels Processos Biològics connecta la biologia amb la física. A partir del coneixement del funcionament d’un procés biològic o de la fisiologia de l’òrgan o sistema que el realitza es mostra quina àrea de la física està associada, els conceptes, paràmetres i lleis que s’apliquen.

A l’assignatura es proporciona als alumnes un coneixement general i bàsic del procés biològic, la fisiologia de l’òrgan o sistema (en el cas necessari) i les lleis físiques que hi intervenen. Els diferents temes es desenvolupen perquè l’alumne disposi d’un coneixement descriptiu bàsic del fenomen físic subjacent i com afecta el procés biològic. Aquells fenòmens físics (so, visió, radiacions ionitzants, etc.) que han donat lloc a tecnologia d’aplicació mèdica es desenvolupen per a conèixer els seus principis bàsics, metodologia, eines que proporcionen i en aquells on calgui s’indiquen també normes bàsiques de protecció.

Es considera important tenir una base a nivell de batxillerat en matemàtiques i física.

L’objectiu principal de la present assignatura és posar a disposició de l’alumne el coneixement, les característiques, les peculiaritats de la física dels processos biològics així com els perjudicis i beneficis que ens poden determinar.

Objectius concrets:

• Connectar els processos biològics amb els processos físics que els governen.
• Reconèixer als sistemes biològics bàsics quines lleis físiques intervenen, quins paràmetres són importants i com es relacionen per assegurar el funcionament del procés.
• Familiaritzar-se amb les expressions matemàtiques que regeixen els processos físics per, mitjançant el seu ús, ser capaç de donar explicacions al procés biològic.
• Relacionar les tecnologies bàsiques de diagnòstic o teràpia mèdica amb els seus principis físics i el seu impacte sobre el sistema biològic (ecografia, ressonància magnètica, radiologia, etc.)
• Relacionar els conceptes físics amb aquells equips de correcció i millora que s’apliquen a sistemes biològics que presenten defectes estructurals o funcionals (sistemes de correcció visual, auditiva, etc.)
• Mostrar els efectes que els fenòmens físics utilitzats en la tecnologia mèdica poden tenir als sistemes biològics i, en el seu cas, quins mecanismes de protecció han d’aplicar-se (protecció contra les radiacions ionitzants i no ionitzants, etc.)

Entre altres, l’alumne podrà:

• Saber aplicar els principis de física i de matemàtiques relacionats amb els processos biològics bàsics.
• Desenvolupar la capacitat d’organització i planificació adequada al moment.
• Ser capaç de treballar en equip.
• Ser capaç de dur a terme un aprenentatge autònom.

En acabar l’alumne/a:

Comprèn els conceptes bàsics de física i els aplica a la resolució de problemes biològics en els diferents nivells d’organització.

Tema 1. Física de la radiació ionitzant. Base teòrica bàsica. Interacció radiació matèria. Efectes. Detecció. Aplicacions bàsiques en tecnologies mèdiques de diagnòstic i teràpia. Protecció radiològica contra les radiacions ionitzants.

Tema 2. Física de la visió. Descripció del sistema de visió humana. Naturalesa de la llum. Fenòmens lumínics. Òptica geomètrica, instruments òptics i fotometria. Poder de resolució. Defectes visuals i correcció. L’ull com transductor.

Tema 3. Concepte de gradient. Tipus de gradients (químic, elèctric, electroquímic, osmòtic i de pressió), fenòmens i lleis físiques associades.

Tema 4. Física del sistema circulatori. Descripció bàsica del sistema. Principis d’estàtica i dinàmica de fluids. Flux laminar i turbulent. Aplicació al sistema vascular. Efectes de la gravetat sobre el sistema vascular.

Tema 5. Física del sistema respiratori. Descripció bàsica del sistema. Respiració i interacció amb el medi extern. Mecànica respiratòria. Tensió superficial al medi pulmonar, característiques i efectes. Difusió alveolar.

Tema 6. Física de l’audició i de la fonació. Descripció del sistema auditiu i del sistema de fonació. Mecànica de l’audició i de la fonació. Física dels fenòmens ondulatoris. Física de les ones sonores. Característiques del so. Nivells de sensació, sistema decibels, audiometria i espectre audible. Aplicacions mèdiques: ecografia i ones de xoc.

Tema 7. Física dels fenòmens bioelèctrics i magnètics. Repàs de conceptes d’electroestàtica, corrent contínu i altern. Repàs de conceptes de magnetisme. Aplicacions bàsiques en tecnologies mèdiques de diagnòstic: ressonància magnètica nuclear, fonaments, equipaments, tipus d’imatges bàsiques i espectografia.

Els recursos docents que es fan servir a la present assignatura són els següents:

Classe Magistral (CM): Exposició durant dues hores (amb un descans de 10 minuts) d’un tema teòric per part del professor amb suport audiovisual basat en presentacions projectades des de l’ordinador. L’alumne disposarà dels continguts amb anterioritat a travès de la xarxa informàtica interna.

Mètode del cas (MC): En funció del tema a tractar, es plantejaran activitats de resolució de problemes o activitats de desenvolupament específic d’àrees enunciades a les classes magistrals. Es fomentarà el treball en grups reduïts. Els alumnes coneixeran amb antelació en quin grup es troben assignats, i quins temes o problemes tenen assignats. A classe i durant un temps reduït, exposaran la ressolució del problema o del tema amb l’ajuda del suport audiovisual disponible. Els alumnes entregaran els treballs per la seva avaluació.

Pràctiques (P): Familiarització dels alumnes amb les tècniques bàsiques de treball i manipulació d’equips de mesura en l’àmbit de la física. Demostració al laboratori d’alguns aspectes plantejats a les classes magistrals. Consolidació mitjançant la pràctica dels aspectes més importants tractats a les classes teòriques. Els alumnes s’organitzen en petits grups pel desenvolupament de la pràctica. Cada grup haurà de presentar un breu informe escrit (segons model comentat a classe), en format electrònic sobre el desenvolupament de la pràctica abans de la realització de la següent pràctica.

Ensenyament Virtual (EV): Determinats continguts, ja sigui per la seva impossibilitat de ser adquirits per altres mitjans, o bé per un suport eminentment electrònic seran col·locats en una localització accessible pels alumnes des de qualsevol ordinador. Per cada tema se’ls facilitarà una llista de lectures recomanades així com de recursos audiovisuals disponibles a internet i considerats d’interès per complementar les classes teòriques o els mètodes del cas.

L’assistència a les classes magistrals no és obligatòria.

L’assistència als mètodes del cas i les pràctiques és obligatòria. La no assistència, per causes de salut o força major, s’han de justificar per escrit.

Es realitzarà un control d’assistència per signatura als mètodes del cas i a les pràctiques. 5

Alumnes en primera convocatòria:

La nota final de l’assignatura es calcularà sumant les notes de:

•  Un 10% de la nota final consistirà en l’avaluació de l’assistència i participació a classe, mètodes del cas i pràctiques. Per participació a classe s’entén l’actitud positiva i activa, l’aportació de conceptes nous i interessants, així com respondre a preguntes plantejades pel professor o per altres alumnes a classe.
•  Nota de pràctiques: un 20% (assistència obligatòria per aprovar el total de l’assignatura, presentació de tots els informes corresponents a les pràctiques, la no assistència injustificada o la no presentació dels informes penalitzarà amb la pèrdua de la nota global de les pràctiques).
•  Nota dels mètodes del cas: un 20% (assistència obligatòria per aprovar el total de l’assignatura, presentació de tots els treballs corresponents als mètodes del cas, la no assistència injustificada o la no presentació dels treballs penalitzará amb la pèrdua de la nota global dels mètodes del cas).
•  Nota de l’examen: un 50%.

o Examen: primer parcial (març) i segon parcial o final (juny).

* Primer parcial. A principis de març. Constarà d’una prova tipus test (penalitzen els errors) i una prova escrita de desenvolupament de temes o resolució de problemes. La nota del test i de la part escrita tenen la mateixa ponderació. Temps per a la realització de l’examen aprox. 50 minuts.

- Si se supera l’examen del primer parcial (nota superior o igual a 5):

- S’allibera matèria.

* L’examen de juny correspondrà al segon parcial (matèria impartida a partir de la data immediatament posterior a la realització del primer parcial).

- Si no se supera l’examen parcial (nota inferior a 5, inclòs el 4.99): no s’alibera matèria.

L’examen de juny tindrà dues parts:

-Segon parcial (mateix temps per tots els alumnes)

- Repetició primer parcial (modificat). Es disposarà de temps extra per a la realització d’aquest.

§ Segon parcial. A principis de juny. Constarà d’una prova tipus test (penalitzen els errors) i una prova escrita de desenvolupament de temes o resolució de problemes. La nota del test i de la part escrita tenen la mateixa ponderació. Temps per a la realització de l’examen aprox. 50 minuts.

§ Repetició del primer parcial en cas de no superació d’aquest al març. Temps per a la realització de l’examen aprox. 40 minuts.

o La nota final de l’examen serà la mitjana dels dos parcials o del segon parcial i repetició del primer sempre que la nota de cadascun dels dos parcials sigui superior o igual a 5. Si la nota d’un dels parcials no supera el 5, l’alumne haurà de presentar-se en segona convocatòria a un examen amb el mateix format però del global de l’assignatura.

Alumnes en segona o posterior convocatòria:

La nota de participació i actitud a classe, mètodes del cas i pràctiques es guardarà, encara que sempre que ho desitgin, els alumnes podran repetir l’assistència a classe i obtenir una nova nota. D’altra banda, els alumnes en segona convocatòria realitzaran un examen final global. La nota final de l’assignatura s’elaborarà seguint els criteris de la primera convocatòria.

Punts generals a tenir en compte sobre el sistema d’avaluació:

1. A l’examen de segon parcial s’haurà d’obtenir un 5 de nota mínima per a poder fer Mitjana amb les notes d’avaluació continuada (mètodes del cas, actitud, pràctiques i parcial).

2. A l’examen de segon parcial i recuperació del primer parcial s’haurà d’obtenir un 5 de nota mínima a cadascun d’ells per poder fer Mitjana amb les notes d’avaluació continuada (mètodes del cas, actitud, pràctiques i parcial).

3. La part tipus test dels exàmens seran preguntes amb 4 opcions de resposta, comptant +1 els encerts i -0.25 els errors.

4. Als exàmens, les preguntes, temes a desenvolupar o problemes majoritàriament estaran relacionats amb la matèria explicada directament a l’aula tant a les classes magistrals com als mètodes del cas, com a les pràctiques. Tanmateix, hi haurà una minoria de preguntes relacionades amb la bibliografia recomanada, articles i material audiovisual recomanat.

5. Per participació a classe s’entén l’aportació d’idees interessants o el plantejament de qüestions pertinents que ajuden a millorar la qualitat de la sessió, ja sigui lecció magistral o mètodes del cas.

6. Assistència a classe:

- Es recomana l’assistència regular a les classes de teoria.

- L’assistència a les classes magistrals no és obligatòria, però els assistents s’hauran de regir per les normes que indiquen els professors.

- L’assistència a mètodes del cas és obligatòria, ja que és motiu d’avaluació. Per a poder ser avaluat d’aquesta part de l’assignatura és obligatori presentar els treballs corresponents.

- L’assistència a les pràctiques és obligatòria, ja que és motiu d’avaluació. Per a poder ser avaluat d’aquesta part de l’assignatura és obligatori presentar els informes corresponents.

- La no assistència als mètodes del cas o les practiques haurà de ser per causa de salut o causa major i s’hauran de justificar.

7. L’ús indegut d’aparells electrònics com mòbils, tablets o ordinadors portàtils pot comportar l’expulsió de classe. Com ús indegut s’entén la gravació i difusió tant dels alumnes o professors durant les diferents lliçons així com l’ús d’aquests aparells amb fins lúdics i no educatius.

• 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
• 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

Els recursos audiovisuals i webs recomenades a cada tema s’indicaran en un document que es penjarà de cada tema.

E: data d'examen | R: data de revisió | 1: primera convocatòria | 2: segona convocatòria:

• E1 09/06/2020 16:00h
• E2 18/06/2020 16:00h