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Syllabus
PROGRAMA DE ASIGNATURA
Nombre de la Asignatura
: Biofísica médica
Nombre de la Asignatura (Inglés): Medical biophysics
1. DATOS GENERALES
Código
: FMM102
Carácter
: Mínimo
Longitud
del periodo lectivo de la asignatura : Semestral
Número de módulos teóricos semanales : 3
Numero
de módulos prácticos semanales : 1
Total
de módulos semanales
: 4
Ubicación en el plan de estudios
: 2° semestre 1°medicina
Requisitos
: Aprobación
Horas totales de trabajo estudiantil
: 12
Créditos UCSC
: 8
DESCRIPCIÓN
DE LA ASIGNATURA
1.1. RESUMEN
Curso teórico, asociados a algunos trabajos prácticos, donde se tratan
temas de física básica general, y sus ramas, principalmente mecánica de cuerpo sólido, elástico y fluidos, gases, ondas mecánicas
y electromagnéticas, electricidad, óptica y termodinámica, en su aplicación a la medicina, para la comprensión de la patología
derivada de fenómenos físicos, bases físicas de exámenes de diagnóstico y de sus posibles aplicaciones terapéuticas.
1.2.
RESUMEN
Theoretical course, associated with some practical work, which deals with general issues of basic physics
and its branches, mainly solid mechanics, elastic fluids, gases, mechanical and electromagnetic waves, electricity, optics
and thermodynamics as applied to medicine, for the understanding of the disease arising from physical phenomena, physical
basis of diagnostic tests and possible therapeutic applications.
Asignatura y perfil de egreso: Sin perjuicio que la
modalidad de entrega de los contenidos intenta desarrollar globalmente las competencias del perfil de egreso de la carrera
de medicina, dado la naturaleza de la asignatura y su ubicación en el primer año de la carrera, ésta se focalizará especialmente
en las siguientes competencias:
1. Poseer un pensamiento reflexivo y riguroso, indispensable para proveer
de una medicina confiable y segura a sus pacientes.
2. Poseer sólidos conocimientos de ciencias básicas y clínica, que
le permitan un ejercicio racional y fundamentado de la medicina; y que a la vez, le faciliten la adquisición de nuevos conocimientos,
técnicas y procedimientos que los avances científicos proveen.
3. Poseer la capacidad de autoaprendizaje que le permita
mantenerse permanentemente vigente en lo que a conocimientos médicos se refiere.
4. Poseer la capacidad de acudir a las
fuentes del conocimiento.
5. Aprendizajes específicos esperados de la asignatura (ver detalle).
2.
OBJETIVOS
2.1. GENERAL
Comprender y manejar los conceptos físicos básicos en su aplicación a procesos biomédicos
patológicos, diagnósticos y terapéuticos.
2.2. ESPECÍFICOS
• Definir los principales principios físicos
asociados a fenómenos biomédicos.
• Distinguir los mecanismos físicos involucrados en diferentes procesos de diagnóstico,
tratamiento y generación de patología.
• Aplicar los conceptos físicos aprendidos en la resolución de casos clínicos.
•
Diseñar modelos físicos sencillos a partir de información clínica.
• Argumentar científicamente sobre
los conceptos aprendidos.
• Describir el funcionamiento de diferentes tecnologías de aplicación en medicina.
•
Identificar la física como ciencia paradigmática que simplifica e idealiza las condiciones reales de los fenómenos para establecer
modelos mediante los cuales opera.
• Identificar los tipos de comportamientos que rigen a los cuerpos rígidos y a
los fluidos, líquidos y gases.
• Relacionar las leyes y modelos de la física con fenómenos biológicos y médicos.
•
Aplicar las leyes de la física mecánica al análisis de situaciones biológicas y médicas.
• Identificar las situaciones
en que las leyes de la física mecánica son relevantes para la comprensión y análisis de los fenómenos biológicos y médicos.
•
Describir las interacciones electromagnéticas básicas.
• Identificar las situaciones biológicas y médicas en que
se apliquen las leyes electromagnéticas y la óptica geométrica.
• Describir los fenómenos radioactivos y aplicarlos
a las situaciones médicas.
• Aplicar los conocimientos de electromagnetismo, transferencia de calor y masa y de la
radiactividad a la comprensión del funcionamiento de equipos y aparatos utilizados en medicina.
• Desarrollar la
capacidad de relación entre las ciencias físicas y matemáticas con su aplicación en la medicina.
3. CONTENIDOS
APRENDIZAJES ESPERADOS: CONOCIMIENTOS
CONTENIDOS
- Reconoce
la importancia de la física en los procesos biomédicos diagnósticos, etiopatogénicos y terapéuticos. Introducción a la física
médica
- Reconoce magnitudes vectoriales y escalares.
- Conoce las unidades del sistema internacional
de unidades.
- Convierte unidades (mts/seg, km/hora, etc)
- Resuelve ecuaciones de primer
y segundo grado en el contexto de problemas físicos.
- Define las condiciones de equilibrio estático. Mecánica
de cuerpo sólido.
- Reconoce y construye diagramas de cuerpo libre.
- Aplica ecuaciones de
Newton a situaciones concretas.
- Define trabajo y energía, eficiencia.
- Define Potencia
mecánica
- Realiza cálculo vectorial, suma y resta de vectores en aplicaciones de la física.
- Calcula
potencia para diferentes situaciones aplicando el concepto de conservación de la energía.
- Asimila el
concepto de palancas en las diferentes articulaciones
- Relaciona las ventajas y desventajas mecánicas
de las palancas articulares.
- Maneja las ventajas de los diferentes sistemas de poleas.
- Comprende
y utiliza el concepto de momento para resolver problemas.
- Domina el concepto de torque y cuplas.
- Domina
el concepto de músculos sinérgicos, agonistas y antagonistas, contracción excéntrica, isométrica y concéntrica. Mecánica de
cuerpo elástico
- Domina las propiedas mecánicas principales del hueso humano.
- Maneja los
conceptos de ley de Hooke, elasticidad, plasticidad, elastancia, rigidez, estrés, strain.
- Identifica y analiza
el esqueleto como un sistema sometido a fuerzas inerciales y gravitacionales.
- Analiza el músculo como
un motor
- Explica el concepto de anisotropía y da ejemplos específicos a nivel de estructuras biológicas.
- Comprende
las propiedades biomecánicas del cartílago normal y patológico, en especial las características de viscoelasticidad, porosidad
y permeabilidad.
- Comprende y analiza las propiedades biomecánicas de tendones y ligamentos en estado
normal y patológico.
- Conprende y analiza las propiedades biomecánicas de músculos y nervios en estado
normal y patológico.
- Interpreta gráficos de Stress/strain en diferentes estructuras.
- Reconoce
y explica las características de los cuerpos viscoelásticos y lo aplica a ejemplos específicos dentro del cuerpo humano.
- Define
fluidos, gases y líquidos. Mecánica de fluidos
- Analiza el comportamiento de los fluidos desde un punto de vista
hidrostático e hidrodinámico.
- Define las propiedades de un fluido y los relacionar con las bases de la
hidroterapia.
- Define presión, caída de presión, principio de Pascal y su aplicación a la medicina.
- Deduce
la ecuación de Poiseuille y la utiliza en el cálculo de flujo.
- Aplica los conceptos de flujo laminar
y turbulento, densidad, viscosidad, caudal.
- Demuestra el principio de Bernouilli como resultante de la
aplicación del principio de conservación de la energía al flujo de fluidos.
- Explica el fenómeno de robo
de la subclavia desde el punto de vista físico
- Analiza la metodología de esfigmomanometría desde el punto
de vista físico.
- Analiza el comportamiento reológico de los fluidos.
- Identifica
el tipo de fluido al que pertenece la sangre.
- Analiza el flujo sanguíneo como un sistema compuesto de
dispositivos motores (corazón) , bombas, ductos y un fluido especial.
- Analiza las variables de presión,
volumen y temperatura en el comportamiento de los gases.
- Explica las implicancias biológicas del comportamiento
biofísico de los gases.
- Define onda mecánica Mecánica de ondas.
- Utiliza los descriptores
específicos de una onda mecánica en su caracterización.
- Analiza el movimiento armónico simple y movimiento
de ondas compuestas
- Reconoce, aplica y conoce las leyes que explican el comportamiento de las diferentes
propiedades de las ondas.
- Describe el efecto Doppler.
- Describe las características
biofísicas del oído humano.
- Analiza la transformación de energía sonora en el oído.
- Describe
equipos e instrumentos que utilizan como principio de funcionamiento las ondas acústicas.
- Describe la
imagenología por ondas ultrasónicas.
- Describe el funcionamiento de los ultrasonidos terapéuticos.
- Aplica
los principios termodinámicos a sistemas biológicos y moleculares. Termodinámica
- Analiza los procesos de transporte
de calor.
- Analiza los procesos de transferencia de calor en sistemas biológicos.
- Conoce
los principios físicos de los diferentes tipos de sistemas de aplicación de calor terapéutico
- Conoce
las bases de conservación y disipación del calor en los sistemas biológicos.
- Describe los procesos de
convección, conducción evaporación y radiación
- Aplica conceptos biofísicos en la descripción de elementos
de termoterapia.
- Conoce las propiedades generales de la luz Electromagnetismo
- Caracteriza
las Ondas E-M
- Identifica los tipos de Ondas E-M
- Conoce, describe y utiliza las propiedades
de las ondas electromagnéticas, a saber reflexión, refracción y difracción, absorción y atenuación, interferencia, polarización,
birrefringencia.
- Describe los comportamientos de las ondas E-M y sus aplicaciones. Aplicar los principios
de la física óptica.
- Reconoce cuales son y la repercusión de las ecuaciones de Maxwell.
- Define
Rayos X.
- Conoce la dualidad de naturaleza de la luz y explica sus bases.
- Identifica
las aplicaciones del Láser en Medicina y Biología
- Aplica los principios físicos sobre lentes a la corrección
de trastornos visuales.
- Describe el fundamento y utilización de la luz y ondas electromagnéticas en medicina.
- Comprende
la física de la formación de las imágenes como parte del proceso de visión
- Conoce el funcionamiento de
la instrumentación óptica
- Comprende los principios de formación y utilización del láser.
- Comprende
el efecto y utilización de la luz como medio terapéutico (fototerapia)
- Domina los conceptos de
naturaleza de la interacción eléctrica, campo eléctrico, Ley de Coulomb, Capacidad, Potencial Eléctrico, FEM Electricidad
y magnetismo
- Describe las propiedades e interacciones electrostáticas de la materia.
- Analiza
la capacidad y energía eléctricas, reconoce los tipos de corriente y sus efectos en el cuerpo humano.
- Resolve
circuitos eléctricos simples aplicando ley de Ohm, leyes de Kirchoff.
- Describe el magnetismo, campo magnético
einterconvierte sus unidades.
- Aplica los conceptos de campo eléctrico y campo magnético.
- Analiza
la generación de fuerza electromotriz por variación de un campo magnético.
- Describe los elementos de
instrumentación básica : Diodos, galvanómetros, voltímetros, amperímetros, bobinas, pilas.
- Describe las
propiedades eléctricas y magnéticas de la materia y en especial de sistemas biológicos.
- Analiza fenómenos
eléctricos y magnéticos relevantes en los sistemas biológicos y en medicina.
- Conoce y explica los fundamentos
de generación de la resonancia nuclear magnética.
- Conoce y explica los fundamentos de generación de la
tomografía axial computada. Espectro electromagnético ionizante.
- Describe la estructura atómica y nuclear,
diferencia radiactividad natural de artificial.
- Define radiactividad.
- Describe los
procesos y reacciones nucleares.
- Identifica las partículas radiactivas.
- Describe
los efectos biológicos de la radiactividad.
- Describe los usos de la radiactividad en el diagnóstico y
terapia
- Describe el funcionamiento general y específico de los principales tipos de aceleradores
de partículas asociados a la práctica médica.
- Explica el funcionamiento de un equipo de rayos X.
4.
METODOLOGÍA
La metodología será de carácter expositivo, estudio personal online y en base a seminarios para
las clases teóricas; en base a casos clínicos, trabajos de discusión, realización de ejercicios, actividades de laboratorio,
lectura de documentos, construcción de modelos y test de entrada y/o salida para los trabajos prácticos.
5.
EVALUACIÓN
La evaluación se desglosará del siguiente modo:
Test diagnóstico : Diagnóstico
Test
online : Formativos
Test presenciales
: Evaluación de aprendizajes esperados.
Certámenes orales y escritos.
Requisitos para eximición a examen:
100% competencias logradas en al menos un 75%
6. REQUISITO DE ASISTENCIA
100% Actividades prácticas, seminarios
y actividades online.
75% Clases teóricas.
7. BIBLIOGRAFÍA
7.1. MÍNIMA
•
ML Pedraza, Velasco. “Física aplicada a las ciencias de la salud” MASSON , 2000.
• YUSHIMITO, Biofísica
médica.
• Jou, D. “Física para las ciencias de la vida”, editorial Mc Graw Hill.
• Textos entregados
por el docente para seminarios.
• Barrientos, Luis Felipe. “Fïsica para ciencias médicas”. UC,
2009.
7.2. COMPLEMENTARIA
• Aurengo, A. Abril 2008 BIOFISICA MC GRAW HILL
• Giancoli. “Física”.
Ed. Prentice Hall,1997.
• Yushimito, Luis. Noviembre 2007 BIOFISICA
• Cusso, F- Octubre 2004.
FISICA DE LOS PROCESOS BIOLOGICOS, editorial Ariel
• Morillo. “Medicina Física”, Ed.
•
Galle P. Octubre 2003 MANUAL DE BIOFISICA, editorial MASSON
• Martínez M. Febrero 1998 MANUAL DE MEDICINA FISICA
Editorial HARCOURT ESPAÑA
• Miralles, Rodrigo. “Biomecánica clínica de los tejidos y las articulaciones del
aparato locomotor”.- Ec. Elsevier Doyma, 2005.
• Dufour, M. “Biomecánica funcional”. MASSON,
2006.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/37/htm/fis.htm
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