Profesorado

Prof. Dr. Luis Machuca Muñoz
Prof. Dr. Gonzalo Gutiérrez Amares
Prof. Dr. German 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.

- 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 MEDIDAS EN FÍSICA

Tema 1.- Física Médica y Medidas en Física
¿Qué es la Física Médica?. Su relación con otras disciplinas y en especial la
Medicina. Método y Técnicas Físicas aplicadas a la Medicina. Problemática del
sistema de unidades en Medicina. Medidas indirectas. Errores en las medidas.

II.- PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN. BASES DE LA BIOMECANICA

Tema 2.- Mecánica de los sólidos.
Introducción. Sistemas de partículas. Centro de gravedad y centro de masa.
Movimiento del centro de masa del cuerpo humano.

Tema 3.- Principios de Conservación.
Cantidad de movimiento. Principio de conservación. La balistocardiografía.
Fuerzas de inercia en el cuerpo humano. Trabajo y energía. Principio de
conservación. Fuerzas de fricción en el cuerpo humano. Efectos fisiológicos de
las aceleraciones anormales.

Tema 4.- Mecánica Músculo-Esquelética.
Introducción. Equilibrio mecánico y estabilidad de un sistema. Aplicaciones al
sistema músculo-esqueleto: Fuerzas que actúan en el antebrazo, en el talón de
Aquiles y en la cadera; el uso del bastón.

III.- PROPIEDADES ELÁSTICAS DE MATERIALES BIOLÓGICOS

Tema 5.- Elasticidad.
Introducción. Fuerzas interiores y exteriores. Ley de Hooke. Elasticidad por
flexión, cizalladura y torsión. Propiedades elásticas de los huesos.

Tema 6.- Resistencia de materiales.
Resistencia de materiales en los huesos. Estructura compuesta de los huesos.
La contracción muscular.

IV.- TERMOLOGIA Y TERMODINÁMICA

Tema 7.- El lenguaje de la Termodinámica.
Objetivos de la Termodinámica. Sistemas termodinámicos. Variables
termodinámicas. Equilibrios. Procesos  termodinámicos.

Tema 8.- Temperatura y Calor.
Introducción. Principio Cero de la Termodinámica. Concepto de Temperatura.
Termometría. Concepto de calor. Calorimetría. Propagación del calor:
Conducción, Convección, Radiación. Aplicaciones a la Medicina.

Tema 9.- Principios de la Termodinámica.
Introducción . 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 10.- Termodinámica del Ser Vivo.
Introducción. El proceso de la alimentación. Evolución de la energía en el
organismo. Metabolismo. Animales de sangre caliente y fría. Mecanismo de
transmisión del calor al exterior. Evaporación. Sudor. Regulación de la
resistencia térmica. Mecanismo de control de la temperatura. Capacidad térmica
del cuerpo humano.

V.- FLUIDOS: FÍSICA DEL SISTEMA CIRCULATORIO

Tema 11.- Física de Fluidos.
Introducción. Flujo de los fluidos perfectos. Dinámica de los fluidos. Ecuación
de continuidad. Flujo de los fluidos reales. Viscosidad. Flujo laminar y
turbulento. Número de Reynolds. Teorema de Bernouilli.

Tema 12.- Hemodinámica.
Introducción. Torrente circulatorio: Distribución de velocidades y presiones.
Aplicaciones a la ley de Poiseeunille. Resistencia Hemodinámica. Tensión en
las paredes de los vasos sanguíneos. Ley de Laplace. Dinámica del corazón.
Sonidos del corazón.

VI.- FENÓMENOS DE SUPERFICIE. FÍSICA DE LA RESPIRACIÓN

Tema 13.- Fenómenos de superficie.
Introducción. Tensión superficial. Tensión interfacial sólido-líquido. Ley de
Jurin. Capilaridad. Aplicaciones.

Tema 14.- Física de la respiración.
Introducción. Estructura del Aparato Respiratorio. Papel de la tensión
superficial en la operación de los alvéolos pulmonares. Compliancia del Aparto
Respiratorio como interacción de la sangre y los pulmones. Un modelo mecánico
del Aparato Respiratorio. Intercambio de O2 y CO2 en los capilares.

VII.- ONDAS. ONDAS SONORAS. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Tema 15.- Teoría general de Ondas.
Introducción. Movimiento ondulatorio. Propagación de las ondas. Ecuación de
propagación. Ondas longitudinales y transversales. Propiedades generales de
las ondas.

Tema 16.- Ondas Sonoras.
Introducción. Propagación de las ondas sonoras. Tipos de sonidos. Cualidades
del sonido. Factores psicofísicos en la medida del sonido.

Tema 17.- Física de la Recepción Auditiva.
Introducción. Oído externo. Oído interno. Teoría de la recepción auditiva.
Elaboración de la sensación auditiva por el Sistema Nervioso y el Cerebro.

Tema 18.- Ultrasonidos.
Introducción. Producción y propiedades. Efectos físicos y biofísicos de los
Ultrasonidos. Bases físicas de la utilización terapéutica y diagnóstica de los
Ultrasonidos. Fundamentos físicos de la ecografía.

Tema 19.- Ondas Electromagnéticas.
Introducción. Ondas electromagnéticas. Magnitudes que transportan. Espectro.
Radiaciones Ionizantes y Radiaciones No Ionizantes. Aplicaciones.

Tema 20.- Protección frente a las radiaciones No Ionizantes.
Introducción. Energía asociada a los Campos Electromagnéticos (CEM).
Clasificación y efectos de las Radiaciones No Ionizantes. Dosimetría y valores
límites recomendados. Estimación de los CEM en entornos domésticos y laborales.
Legislación. Situación actual y controversia.

VIII.- ÓPTICA. FÍSICA DE LA VISIÓN

Tema 21.- Física de la visión.
Nociones de Óptica Geométrica. El ojo humano. Física de la Visión. Agudeza
visual. Acomodación. Ametropías oculares. Visión binocular.

Tema 22.- La retina y la visión del color.
Fotometría. Visión escotoscópica y fotópica de la retina. Espacio cromático:
diagrama de cromaticidad. Anomalias en la percepción del color.

Tema 23.- Óptica Instrumental.
Máquina fotográfica. Lente de aumento. Microscopio compuesto. Otros tipos de
microscopios. Microscopios electrónicos.

IX.- ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO EN BIOMEDICINA

Tema 24.- Fundamentos de Electricidad y Magnetismo.
Campo y Potencial eléctrico. Campo y Momento magnético. Ley de inducción de
Faraday. Polarización eléctrica. Magnetización. Imágenes por resonancia
magnética nuclear.

Tema 25.- Bioelectricidad.
Introducción. Fuerzas electromotrices en las membranas de las células.
Potencial de equilibrio. El transporte activo. La bomba Na+-K+. El potencial
de acción. Resistencia eléctrica del cuerpo humano.

Tema 26.- El Impulso Nervioso.
Introducción. Propagación del impulso nervioso. Los receptores y el potencial
generador. Transformación de los potenciales generadores en potenciales de
acción. La sinapsis.

Tema 27.- Registro de las Señales Biológicas.
Transductores. Electrodos. Señales eléctricas desde los músculos: La
Electromiografía. Señales eléctricas desde el corazón: El Electrocardiograma.
Señales eléctricas desde el cerebro: El Electroencefalograma. Señales
eléctricas desde el ojo: El electroretinograma y el Electrooculograma. Señales
magnéticas desde el corazón y el cerebro: El Magnetocardiograma y el
Magnetoencefalograma.

X.- ESTRUCTURA DE LA MATERIA Y RADIACIONES IONIZANTES

Tema 28.- Estructura Atómica.
Evolución histórica. Estructura atómica. Electrones corticales. Estructura del
núcleo atómico. Fuerzas nucleares. Materia y antimateria. Partículas
elementales.
Isótopos, Isóbaros e Isómeros.

Tema 29.- Radiactividad.
Introducción. Constantes radiactivas. Reacciones nucleares. Series radiactivas.
Unidades de medida de la radiactividad.

Tema 30.- Radiactividad natural y artificial.
Introducción. Isótopos radiactivos naturales. Isótopos radiactivos artificiales:
producción. Aceleradores de partículas. Producción de isótopos de  vida corta.
Bases físicas de la Medicina Nuclear.

Tema 31.- Producción de los Rayos X.
Introducción. Naturaleza de los Rayos X. Mecanismo de producción de los Rayos
X. Espectro. Rayos X de Alta Energía. Bases físicas del Radiodiagnóstico.

Tema 32.- Absorción de las Radiaciones Ionizantes.
Introducción. Radiaciones directa e indirectamente ionizantes. Sección eficaz.
Atenuación, absorción y difusión. Coeficientes de absorción. Variaciones de la
intensidad en el absorbente. Capa Hemirreductora.

Tema 33.- Interacción de la Radiación con la Materia.
Generalidades. Tipos de colisión. Poder de frenado. Partículas ligeras y
partículas pesadas. Interacción de neutrones. Absorción de distintos tipos de
partículas (LET). Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Creación de pares.
Importancia relativa de los distintos tipos de absorción. Bases físicas de la
Radioterapia.

Tema 34.- Magnitudes y Unidades Radiológicas.
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. Detección y
Medida de la Radiación.

Tema 35.- Radioprotección.
Conceptos fundamentales en Radioprotección. Normas generales de protección.
Recomendaciones de la I.C.R.P. Legislación Española en Radioprotección.
Recomendaciones de la C.E.E.

XI.- TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Tema 36.- La informática en el Diagnóstico y tratamiento por Radiaciones
Ionizantes.
Informática en Radiodiagnóstico. Aplicación de los ordenadores en Radioterapia.
Aplicación de los ordenadores en Medicina Nuclear. Estudios estadísticos:
Supervivencia, comparación de resultados de diferentes tratamientos. Otras
aplicaciones.

PROGRAMA PRACTICO

1.- Osciloscópio. Generador de funciones. Aplicación al estudio de una señal
biológica.

2.- Estudio de un sistema termorregulado.

3.- Modelo eléctrico de una válvula cardiaca.

4.- Medida de la sensibilidad auditiva.

5.- Reflexión y Refracción de la luz.

6.- Determinación de las características de una lente.

7.- Estudio de algunos defectos de la visión de un modelo de un  ojo.

8.- Estudio de la desintegración radiactiva.

9.- Determinación del período de semidesintegración de un  elemento radiactivo.

10.- Poder de penetración de una radiación.

11.- Propiedades de los Rayos X.

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

13.- Espectro de emisión de Rayos X. Ley de Bragg.

14.- Radiografía.

Metodología

Asignatura ofertada sin docencia.
Tutorias presenciales y no presenciales (Campus Virtual)
Realización de examen final.

Criterios y Sistemas de Evaluación

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

Las notas del examen Tipo Tests 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.

La equivalencia entre la nota del examen y la calificación de la asignatura
será la siguiente:
- Entre 0 y 4.9: SUSPENSO
- Entre 5.0 y 6.9: APROBADO
- Entre 7.0 y 8.9 NOTABLE
- Entre 9.0 y 10: SOBRESALIENTE

Recursos Bibliográficos

- MEDICAL PHYSICS.
John R. Cameron, James G. Skofronic.
Ed. Wiley.

- FÍSICA PARA LAS CIENCIAS DE LA SALUD.
Burns Mc Donald.
Fondo Educativo.

- INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA Y LA BIOFÍSICA.
J. González Ibeas
Ed. Alhambra.

- PHYSICS FOR BIOLOGY AND PRE MEDICAL STUDENTS.
D.M. Burns - S.G.G. Mc Donald.
Addisson Wesley.

- FÍSICA E INSTRUMENTACIÓN MÉDICA.
J.R. Zaragoza, M. Gómez Palacios.
P. Universidad de Sevilla.

- 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.

- FÍSICA PARA LAS CIENCIAS DE LA VIDA.
Alan H. Cromer.
Reverté.

- FÍSICA MODERNA.
A. Beiser.
Mc Graw Hill.

- FÍSICA.
Tilley Thumm.
Fondo Educativo.

- INTERMEDIATE PHYSICS FOR MEDICINE AND BIOLOGY.
R.K. Hobbie.
John Wiley.

- FÍSICA Vol. 1, 2, 3.
M. Alonso, E.J. Finn.
Ed. Fondo Educativo Interamericano.

- IMÁGENES POR R.M.N. EN MEDICINA.
Pykett, Ian L.
Investigación y Ciencia. Julio 1992.

- PHYSICS FOR BIOLOGY AND PRE MEDICAL STUDENTS.
Greemberg L.M.
Ed. Saunders.

- HEALTH AND MEDICAL PHYSICS.
Proc. of the Int. School of Physics "Enrico Fermi".
Course LXVI.
J. Baarli (Editor).

- HEALTH AND MEDICAL PHYSICS.
Proc. of the Int. School of Physics "Enrico Fermi".
Course LXXVI.
J. R. Greening (Editor).

- INSTRUMENTACIÓN Y MEDIDAS BIOMÉDICAS.
Cromwell; Weibell; Pfeifer and Usselman.
Ed. Marcombo

- BIOFÍSICA
A.S. Frumento
Ed. Doyma