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 a l’alumnat 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’alumnat disposi d’un coneixement descriptiu bàsic del fenomen físic subjacent i com aquest afecta el procés biològic. Aquells fenòmens físics (so, visió, radiacions ionitzants, etc.) que han donat lloc a tecnologia d’aplicació mèdica es desenvolupen per conèixer els seus principis bàsics, la metodologia, les eines que proporcionen i en aquells on calgui s’indiquen també les normes bàsiques de protecció.

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

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

Objectius concrets:

• Connectar els processos biològics amb els processos físics que els governen.
• Reconèixer en els 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 en els sistemes biològics i, en el seu cas, quins mecanismes de protecció s’han d’aplicar (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.

• Saber utilitzar i gestionar l'equipament de mesura utilitzat per a l'obtenció de resultats dels paràmetres físics que governen els processos biològics.

• Identificar possibles perills relacionats amb la tecnologia física i que primeres accions preventives i de protecció ha de prendre.

• Desenvolupar la capacitat d'organització i planificació adequades a al moment.

• Ser capaç de traslladar els resultats experimentals a documentació científica.

• 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’alumnat:

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 entre radiació i 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 a 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 continu i altern. Repàs de conceptes de magnetisme. Aplicacions bàsiques en tecnologies mèdiques de diagnòstic: ressonància magnètica nuclear, fonaments, equipaments, tipus d’imatges bàsiques i espectrografia

Els recursos docents que es fan servir en aquesta assignatura són els següents:

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

Mètode del cas (MC): en funció del tema que es tractarà, 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. L’alumnat coneixerà amb antelació en quin grup es troba assignat i quins temes o problemes té assignats. A classe i durant un temps reduït, exposarà la resolució del problema o del tema amb l’ajuda del suport audiovisual disponible. L’alumnat entregarà els treballs per a la seva avaluació.

Pràctiques (P): familiarització de l’alumnat 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. L’alumnat s’organitza en petits grups per desenvolupar la pràctica. Cada grup haurà de presentar un breu informe escrit (segons el model comentat a classe), en format electrònic sobre el desenvolupament de la pràctica abans de la realització de la pràctica següent.

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 per a l’alumnat des de qualsevol ordinador. Per cada tema se li 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 farà un control d’assistència per signatura als mètodes del cas i a les pràctiques.

Alumnat en primera convocatòria:

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

• Un 10 % de la nota final consistirà en l’avaluació de l’assistència i la participació a classe, els mètodes del cas i les pràctiques. Per participació a classe s’entén una actitud positiva i activa, l’aportació de conceptes nous i interessants, així com respondre a preguntes plantejades pel professorat o per altre alumnat 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 penalitzarà 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: aproximadament 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’allibera matèria.

L’examen de juny tindrà dues parts:

- Segon parcial (mateix temps per a tot l’alumnat).

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

§ 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: aproximadament 50 minuts.

§ Repetició del primer parcial en cas de no superació d’aquest examen al març. Temps per a la realització de l’examen: aproximadament 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 s’haurà de presentar en segona convocatòria a un examen amb el mateix format, però del global de l’assignatura.

Alumnat en segona convocatòria o posteriors:

La nota de participació i actitud a classe, dels mètodes del cas i de les pràctiques es guardarà, tot i que, sempre que ho desitgi, l’alumnat podrà repetir l’assistència a classe i obtenir una nova nota. D’altra banda, l’alumnat en segona convocatòria farà un examen final global. La nota final de l’assignatura s’elaborarà seguint els criteris de la primera convocatòria.

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

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

3) La part tipus test dels exàmens seran preguntes amb quatre opcions de resposta, on comptarà +1 els encerts i -0,25 els errors.

4) Als exàmens, les preguntes, els temes que caldrà 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 a la lliçó magistral o als 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 indica el professorat.

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

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

7) L’ús indegut d’aparells electrònics, com mòbils, tauletes o ordinadors portàtils, pot comportar l’expulsió de classe. Com a ús indegut s’entén l’enregistrament i la difusió tant de l’alumnat com del professorat durant les diferents lliçons, així com l’ús d’aquests aparells amb finalitats lúdiques i no educatives.

• 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 31/05/2021 18:00h I3
• E2 23/06/2021 16:00h