Profesorado

Prof. Dr. Luis Machuca Muñoz
Prof. Dr. Gonzalo Gutiérrez Amares
Prof. Dr. Germán Rodero Luna

Objetivos

- Suministrar al estudiante los conocimientos físicos que le permitan profundizar
en el estudio de los fenómeno de interés fisiológicos.

- Proporcionarle las bases físicas e instrumentales del diagnóstico y de la
terapéutica.

- Conocer las bases físicas de la Medicina Física y sus aplicaciones en
Fisioterapia

- Analizar los efectos que los agentes físicos originan sobre el organismo.

- Suministrar las bases para la medida de las variables biológicas de naturaleza
física y su procesamiento.

- Desarrollar en el estudiante la idea de la variabilidad biológica y de las
limitaciones que comporta toda medición.

- Concienciar al estudiante para que en el futuro utilice los conceptos y
técnicas físicas en Medicina Preventiva y en el establecimiento de un ambiente
clínico seguro.

- Resaltar la importancia de las modernas especialidades biomédicas conectadas
con la Física y con la instrumentación (Bioingeniería, Biónica, Análisis de
Sistemas, etc.) para que el alumno pueda apreciar sus aplicaciones a las Ciencias
de la Salud.

Programa

PROGRAMA TEÓRICO

I.- FÍSICA MÉDICA Y BIOFÍSICA.
Tema 1.- Física Médica y Biofísica. Fisioterapia.
Concepto de Física Médica y Biofísica. Introducción al programa. Su relación con
otras disciplinas. Origen y evolución histórica. Agentes físicos en Fisioterapia:
No ionizantes e ionizantes. Agentes no ionizantes: a) Cinéticos o mecánicos:
Cinesiterapia, Masoterapia y Ultrasonidos, b) Térmicos: Termoterapia y
Crioterapia, c) Electromagnéticos: Electroterapia, Fototerapia y
Electrodiagnóstico, d) Climáticos: Helioterapia y Talasoterapia. Método y
Técnicas Físicas aplicadas a las Ciencias de la Salud.

II.- BASES DE LA BIOMECANICA.
Tema 2.- Estática.
Introducción. Sólido rígido. Equilibrio del sólido rígido. Equilibrio
traslacional. Equilibrio rotacional. Centro de gravedad. Estabilidad.
Tema 3.- Dinámica.
Introducción. Leyes de la dinámica. Momento lineal. Magnitudes físicas. Estudio
dinámico del movimiento. Cantidad de movimiento e impulso mecánico. Principio de
conservación. La balistocardiografía.
Tema 4.- Fuerzas en y sobre el cuerpo. Mecánica Músculo Esquelética.
Introducción. Breve reseña histórica. Concepto de fuerza. Ley de la gravitación
universal. Efecto de la gravedad sobre el cuerpo. Tipos de fuerzas: Estáticas,
dinámicas, de rozamiento y de inercia, y su aplicación al cuerpo humano.
Transmisión de la fuerza muscular. Palancas. Tipos. Fuerzas sobre el antebrazo
cuando la mano sostiene una carga. Fuerzas sobre el pie y la rodilla. Fuerzas
sobre la cadera.
Tema 5.- Cinesiterapia.
Concepto. Resumen histórico. Consideraciones físicas y principios generales de su
aplicación. Clasificación: Activa y pasiva. Objetivos y finalidades. Acciones
fisiológicas.

III.- ELASTICIDAD Y RESISTENCIA  DE MATERIALES BIOLÓGICOS.
Tema 6.- Elasticidad. Resistencia de materiales.
Introducción. Ley de Hooke. Módulo de Young. Elasticidad por  tracción, flexión,
cizalladura y torsión. Pandeo. Los huesos y su estructura. Tipos, propiedades y
funciones. Concepto de resistencia de materiales y su aplicación a los materiales
biológicos: Huesos y músculos.  Teoría de los materiales elásticos muy
deformables. Propiedades de los músculos. La contracción muscular.

IV.- TERMOLOGÍA Y TERMODINÁMICA.
Tema 7.- Calor y  Frío en Ciencias de la Salud.
Introducción. Conceptos básicos de calor y temperatura. Termometría y escalas de
temperaturas. Termografía. Transmisión del calor. Métodos físicos de propagación
del calor en el cuerpo humano: Conducción, Convección, Radiación. Aplicaciones a
la Medicina. Criogenia. Crioterapia.
Tema 8.- Termodinámica y sus principios.
Introducción. Concepto de trabajo y energía. Sistemas y procesos termodinámicos.
Principio Cero de la Termodinámica. Formulación del Primer Principio de la
Termodinámica. Energía interna. Entalpía. Ley de Hess. Formulación del Segundo
Principio de la Termodinámica. Probabilidad y Entropía. Funciones termodinámicas.

Tema 9.-Termodinámica aplicada al Ser Vivo.
Introducción. El proceso de la alimentación. Evolución de la energía en el
organismo. Metabolismo. Grado metabólico basal. Unidades. Animales homeotermos y
poiquilotermos. Mecanismo de transmisión del calor al exterior. Evaporación.
Sudor. Regulación de la resistencia térmica. Sistema de control automático de la
temperatura corporal. Capacidad térmica del cuerpo humano.

V.- MECÁNICA DE FLUIDOS: SISTEMA CARDIOVASCULAR Y DE LA RESPIRACIÓN.
Tema 10.- Física de Fluidos.
Introducción. Dinámica de los fluidos. Fluido perfecto. Ecuación de continuidad.
Fluidos reales. Viscosidad. Flujo laminar y turbulento. Número de Reynolds.
Teorema de Bernouilli. Concepto de presión. Variación de la presión con la
altura. Aplicaciones y su medida. Unidades en el S.I.

Tema 11.- Hemodinámica.
Introducción. Sistema circulatorio: Distribución de velocidades y presiones. Ley
de Poiseeuille y sus aplicaciones. Resistencia Hemodinámica. Tensión en las
paredes de los vasos sanguíneos. Ley de Laplace. Dinámica del corazón. Modelo
mecánico del sistema circulatorio. Física de algunas enfermedades del sistema
circulatorio.
Tema 12.- Fenómenos de superficie y Física de la respiración.
Introducción. Tensión superficial. Tensiones interfaciales. Ley de Jurin.
Capilaridad. Aplicaciones. Física de la respiración. Estructura del Aparato
Respiratorio. Física del alveolo. Surfactante. Interacción de la sangre y los
pulmones: Perfusión y Ventilación. Interacción del  O2 y CO2 entre la sangre y
los tejidos. Modelo mecánico del Aparato Respiratorio. Resistencia de las vías
respiratorias. Trabajo de la respiración. El espirómetro. Física de algunas
enfermedades pulmonares.

VI.- ONDAS. ONDAS SONORAS. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.

Tema 13.- Teoría general de Ondas. Ondas Sonoras.
Introducción. Concepto de onda. Parámetros y su influencia. Propagación de las
ondas. Ecuación de propagación. Ondas longitudinales y transversales. Propiedades
generales de las ondas. Resonancia. El sonido y sus tipos. El estetoscopio.
Características y propiedades biofísicas del sonido. Factores psicofísicos en la
medida del sonido. El oído desde el punto de vista físico
Tema 14.- Ultrasonidos.
Introducción. Fundamentos y principios físicos. Historia. Producción y
propiedades físicas. Localización por eco. Efecto Doppler. Atenuación de una
onda. Haz de propagación. Efectos físicos y biofísicos de los Ultrasonidos. Bases
físicas de la utilización terapéutica y diagnóstica de los Ultrasonidos.
Fundamentos físicos de la ecografía: Ecógrafo y transductores.  Modalidades de
diagnóstico ultrasónico: Barrido A. Barrido B. Barrido TM. Barrido Doppler.
Barrido Doppler  - Duplex.
Tema 15.- Ondas Electromagnéticas.
Introducción. Campo eléctrico. Campo magnético. Campo electromagnético. Ondas
electromagnéticas. Propiedades de las ondas electromagnéticas. Magnitudes que
transportan. Espectro. Radiaciones ionizantes. Aplicaciones. Unidades en el S.I.


VII.-  FÍSICA DE LA VISIÓN.
Tema 16.- Sistemas ópticos. El ojo y la visión del color.
Nociones de Óptica Geométrica. Dioptrio. Espejos. Lentes. Aberraciones ópticas.
Instrumentos ópticos: Lentes de aumento, microscopios: Ópticos y electrónicos.
Fibras ópticas. Endoscopios. Tipos. El ojo humano. Física de la visión.
Acomodación. Agudeza visual. Ametropías oculares. Fotometría.

VIII.- LA LUZ EN MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD.
Tema 17.- La luz.
Naturaleza de la luz: Medida de la luz y sus unidades. Interacción de la luz con
los tejidos. Características y aplicaciones de la radiaciones infrarrojas (IR),
luz visible y radiaciones ultravioletas (UV). El LASER. Tipos. Generación y
aplicaciones en Medicina y Ciencias de la Salud. Hologramas, construcción y
aplicaciones.

IX.- ELECTRICIDAD, MAGNETISMO Y ELECTRÓNICA EN MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD.
Tema 18.- Bioelectricidad. El impulso nervioso.
Introducción. Fuerza electromotriz en la membrana celular. Potencial de
equilibrio. Procesos de transporte: Transportes activo y pasivo. La bomba Na+ K+.
El potencial de acción y sus características. Resistencia eléctrica del cuerpo
humano. El sistema nervioso. La sinapsis. Propagación del impulso nervioso. Los
receptores y el potencial generador. Transformación de los potenciales
generadores en los potenciales de acción.
Tema 19.- Instrumentación y Electrodiagnóstico: Registro de las Señales
Biológicas.
Introducción. Señales eléctricas y magnéticas procedentes del organismo: desde
los músculos (Electromiograma), desde el corazón (Electrocardiograma), desde el
cerebro (Electroencefalograma). Biofeedback. Aplicaciones. Marcapasos y
desfribiladores.
Tema 20.- Electrología: sus bases físicas.
Introducción. Concepto. Semblanza histórica. Carga eléctrica. Fuerzas entre
cargas eléctricas. Iones. Campo eléctrico. Potencial eléctrico. Corriente
eléctrica. Corrientes utilizadas: Galvánicas, Diadinámicas, Pulsadas e
Interferenciales. Bases electrofisiológicas. Electroestimulación y sus niveles.
Principios de instrumentación: Electroestimuladores, electrodos. Propiedades
básicas e interacción de las radiaciones electromagnéticas. Accidentes
eléctricos. Seguridad.
Tema 21.- Electroestimulación. Corrientes de alta frecuencia. Onda Corta.
Introducción. Breve reseña histórica. Corrientes utilizadas: Galvánica,
Diadinámicas, Pulsadas e Interferenciales. Niveles de estimulación. Principios de
instrumentación: Electroestimuladores. Electrodos. Introducción a las corrientes
de alta frecuencia. Características biofísicas: Mecanismos de conducción y
desplazamiento. Efectos biofísicos. Instrumentación: Equipos y accesorios. Onda
corta pulsada.
Tema 22.- Biomagnetismo. Magnetoterapia.
Introducción. El magnetismo en los seres vivos. Momento magnético. Magnetización.
Pulsos. Resonancia magnética nuclear. Concepto de magnetoterapia El campo
magnético terrestre. Historia. Conceptos biofísicos de la magnetoterapia. Efectos
en órganos y sistemas: Relajación muscular, Vasodilatación, Aumento de la presión
parcial del oxigeno en los tejidos y analgésico. Instrumentación: Equipos y
accesorios. Magnetóforos.
Tema 23.- Protección frente a las radiaciones no ionizantes.
Introducción. Historia. Energía asociada a la radiación. Clasificación y efectos
de las radiaciones no ionizantes: 1ª zona: Fototerapia. 2ª zona:
Radiofrecuencias, microondas, redes eléctricas, teléfonos móviles, trenes de alta
velocidad, antenas, etc. 3ª zona: ELF. Dosimetría y valores límites recomendados.
Estimación de los campos electromagnéticos en entornos domésticos y laborales.
Luz LASER y su protección. Otros riesgos asociados. Legislación. Situación actual
y controversia.

X.- ESTRUCTURA DE LA MATERIA Y RADIACIONES IONIZANTES
Tema 24.- Estructura Atómica y radiactividad.
Introducción. Evolución histórica. Estructura atómica. Estructura del núcleo
atómico. Partículas elementales. Isótopos, Isóbaros, Isómeros e Isótonos.
Concepto de radiactividad. Constantes radiactivas. Fuerzas nucleares. Reacciones
nucleares. Series radiactivas. Unidades de radiactividad. Radiactividad natural y
artificial. Gammágrafos. Bases físicas de la Radioterapia.
Tema 25.- Física de la producción y utilización de los Rayos X.
Introducción. Naturaleza de los Rayos X. Mecanismo de producción de los Rayos X.
Equipos. Espectro. Rayos X de Alta Energía. Bases físicas del Radiodiagnóstico.
Secciones del cuerpo por rayos X. TAC.
Tema 26.- Magnitudes. Unidades Radiológicas. Dosimetría.
Magnitudes que cuantifican la radiación intrínsecamente. Magnitudes que
cuantifican el efecto físico de la radiación. Magnitudes que cuantifican el
efecto biológico de la radiación. Relaciones y Unidades S.I. Dosimetría y sus
bases físicas. Aparatos de medida de la radiación. Dosimetría personal.
Tema 27.- Radioprotección.
Conceptos fundamentales en Radioprotección. Normas generales de protección.
Organismos competentes y sus recomendaciones. Internacionales: ICRP, ICRU, IAEA y
OMS. Nacionales: CIEMAT y  CSN. Límite de dosis para p.p.e. y miembros del
público. Normativa, señales y delimitaciones de zonas en centros hospitalarios.
Los residuos radiactivos generados en centros hospitalarios y de investigación,
su acondicionamiento y transporte.

SEMINARIOS: TRATAMIENTO DE LA IMAGEN Y DE LA INFORMACIÓN
Tema 28.- Física de la imagen.
Introducción. Sistemas de imágenes, su formación, procesado y sus limitaciones.
Formación de la imagen radiológica y sus bases físicas. Factores geométricos.
Penumbra. Obtención y procesado. La imagen digital. Requerimientos de computación
de sistemas de imagen: Rayos X, Gammagrafía, TAC, Ultrasonidos, RMN, Infrarroja,
Diafanografía (Transiluminación) y Radioterapia.
Tema 29.- Tratamiento de la información.
La informática en el Diagnóstico y tratamiento por Radiaciones Ionizantes..
Aplicación de los ordenadores en Radioterapia. Aplicación de los ordenadores en
Medicina Nuclear. Estudios estadísticos: Supervivencia, comparación de resultados
de diferentes tratamientos. Otras aplicaciones. Sistema de registros clínicos.
Bibliografía hospitalaria. Otros usos.

PROGRAMA PRÁCTICO

1.-  Estudio biomecánico. Jaula de Rocher. Suspensiones.

2.-  Estudio cinesiterápico.

3.- Estudio de un sistema termorregulado.

4.- Modelo eléctrico de una válvula cardiaca.

5.- Transporte a través de membranas. Propiedades eléctricas.

6.- Tensión superficial. Surfactante.

7.- Determinación de las características de una lente. Estudio de algunos
defectos de la visión de un modelo de un ojo.

8.- Estudio de la desintegración radiactiva. Determinación del período de
semidesintegración de un elemento radiactivo.

9.- Penetración y atenuación de la Radiación X. Tomografía Computerizada.

10.- Radiografía.

Actividades

- Elaboración de cuadros resumen de temas.
- Búsquedas bibliográficas puntuales sobre distintos temas.
- Realización de un trabajo personal sobre técnicas de instrumentación
aplicadas en Fisioterapia.
- Trabajo en grupos de cinco alumnos: Búsqueda bibliográfica con realización de
un trabajo crítico, exponiendo la aportación personal de cada alumno del grupo.
- Seminarios de aprendizaje basados en el aula virtual.

Metodología

- En las clases presenciales se imparten los conceptos fundamentales a
desarrollar por el alumno en los seminarios y en las actividades académicas
dirigidas.
- Tutorías que sirvan como vía de orientación para preparación de seminarios,
consulta bibliográfica o consulta de cuestiones que hayan suscitado el interés
del alumno y necesiten una discusión más amplia (-> aula virtual)
- Resolución de autoevaluaciones (-> aula virtual)

Criterios y Sistemas de Evaluación

Evaluación Teórica

La evaluación de la asignatura está constituida por un examen final tipo test.

Las notas del examen Tipo Test resultará de la aplicación de la siguiente
fórmula: NOTA = (A- E/3)10/N

siendo:   A = Número de aciertos.
E = Número de errores.
N = Número de preguntas de las que consta el examen.


Evaluación Práctica

Al final de cada práctica se realizará un pequeño cuestionario entre los
alumnos para valorar el grado de comprensión alcanzado.

Al finalizar el periodo de prácticas, cada alumno deberá de realizar un
trabajo desarrollando los aspectos fundamentales que se han explicado.

Recursos Bibliográficos

1.Física para las Ciencias de la Salud. Burns McDonald. Fondo Educativo
2.Introducción a la Física y la Biofísica. J. González Ibeas. Ed. Alhambra.
3.Physics for biology and pre-medical students. D.M. Burns- SGG. Mc Donald.
Addison Wesley.
4.Física e Instrumentación médica. J.R. Zaragoza, M. Gómez Palacios. Universidad
de Sevilla
5.Physique et biophysique P.C.E.M.. Vol. 1 (Mecanique, Termodynamique,
Phisico-Chimie). Vol.2 Electricité,Electrophisiologie,Electronique)Vol.3
(Biophysique sensorielle). Vol. 4 (Bases de l’utilisation medicale et biologique
des radiations). Ed. Masson.
6.Física para las ciencias de la vida. Alan C. Cromer. Reverté.
7.Física Moderna. A. Beiser. McGraw-Hill.
8.Física. Tilley Thumm. Fondo Educativo.
9.Intermediate Physics for Medicine and Biology. R. K. Hobbie. John Wiley.
10.Física. Vols. 1, 2, 3. M. Alonso, EJ. Finn. Ed. Fondo Educativo
Interamericano.
11.Imágenes por R.M.N. en Medicina. Pykett, Ian L. Investigación y Ciencia. Julio
1992.
12.Physics for biology and pre-medical students. Greemberg L.M. Ed. Saunders.
13.Health and Medical Physics. Proc. of the Int. School of Physics “Enrico
Fermi”. Course LXVI. J. Baarli (Editor).
14.Health and Medical Physics. Proc. of the Int. School of Physics “Enrico
Fermi”. Course LXXVI.
15.Instrumentación y medidas Biomédicas. Leslie Cromwell et al. Marcombo
Boixareu Editores, 1980
16.Medical Physics. John R. Cameron, James G. Skofronic. Ed. Wiley.