Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Nazwa modułu:
Rok akademicki:
Wydział:
Kierunek:
Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
2014/2015
Kod: EIB-2-201-BN-s
Punkty ECTS:
5
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Inżynieria Biomedyczna
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Język wykładowy: Polski
Specjalność:
Bionanotechnologie
Forma i tryb studiów:
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Stacjonarne
Semestr: 2
Strona www:
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek ([email protected])
Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Lankosz Marek ([email protected])
dr hab. inż. Szczerbowska-Boruchowska Magdalena
([email protected])
dr hab. inż. Węgrzynek Dariusz ([email protected])
dr Ostachowicz Beata ([email protected])
Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM
Student, który zaliczył moduł zajęć
wie/umie/potrafi
Powiązania z EKK
Sposób weryfikacji efektów
kształcenia (forma zaliczeń)
M_W001
Student posiada wiedzę o
zjawiskach fizycznych i aparaturze
stosowanej w nowoczesnych
metodach diagnostyki i terapii
medycznej opartej na
promieniowaniu X
IB2A_W01, IB2A_W05,
IB2A_W08
Aktywność na zajęciach, Egzamin,
Udział w dyskusji
M_W002
Student zna charakterystyki i
własności metod stosowanych w
diagnostyce i terapii
IB2A_W04, IB2A_W08
Aktywność na zajęciach, Egzamin,
Udział w dyskusji
Student potrafi wykorzystać
symulacje komputerowe i metody
obliczeniowe do rozwiązywania
wybranych problemów związanych
z zastosowaniem metod fizycznych
w diagnostyce i terapii medycznej
IB2A_U03, IB2A_U04,
IB2A_U07, IB2A_U08,
IB2A_U10
Kolokwium, Sprawozdanie,
Wykonanie projektu, Wykonanie
ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Wiedza
Umiejętności
M_U001
1/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
M_U002
Student potrafi pozyskać
informacje z literatury,
przeprowadzić analizę danych
doświadczalnych, zaprezentować
je w formie sprawozdania,
prezentacji multimedialnej oraz
projektu
IB2A_U01, IB2A_U03,
IB2A_U04, IB2A_U05
Prezentacja, Sprawozdanie,
Wykonanie projektu, Wykonanie
ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
IB2A_K03, IB2A_K04
Aktywność na zajęciach, Egzamin,
Udział w dyskusji, Wykonanie
projektu, Wykonanie ćwiczeń
laboratoryjnych, Zaangażowanie w
pracę zespołu
Kompetencje społeczne
M_K001
Student potrafi pracować w
zespole, angażuje się w dyskusję w
grupie, ocenia efekty pracy innych
studentów, potrafi dobrze
sformułować swoje argumenty.
Student rozumie potrzebę
dokształcania się i podnoszenia
kompetencji.
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Konwersatori
um
Zajęcia
seminaryjne
Zajęcia
praktyczne
Zajęcia
terenowe
Zajęcia
warsztatowe
Student posiada wiedzę o
zjawiskach fizycznych i
aparaturze stosowanej w
nowoczesnych metodach
diagnostyki i terapii
medycznej opartej na
promieniowaniu X
+
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
M_W002
Student zna charakterystyki i
własności metod stosowanych
w diagnostyce i terapii
+
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
M_U001
Student potrafi wykorzystać
symulacje komputerowe i
metody obliczeniowe do
rozwiązywania wybranych
problemów związanych z
zastosowaniem metod
fizycznych w diagnostyce i
terapii medycznej
-
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
M_U002
Student potrafi pozyskać
informacje z literatury,
przeprowadzić analizę danych
doświadczalnych,
zaprezentować je w formie
sprawozdania, prezentacji
multimedialnej oraz projektu
+
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
E-learning
Ćwiczenia
projektowe
M_W001
Inne
Ćwiczenia
laboratoryjne
Forma zajęć
Ćwiczenia
audytoryjne
Student, który zaliczył moduł
zajęć wie/umie/potrafi
Wykład
Kod EKM
Wiedza
Umiejętności
Kompetencje społeczne
2/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
M_K001
Student potrafi pracować w
zespole, angażuje się w
dyskusję w grupie, ocenia
efekty pracy innych
studentów, potrafi dobrze
sformułować swoje
argumenty. Student rozumie
potrzebę dokształcania się i
podnoszenia kompetencji.
+
-
+
+
-
-
-
-
-
-
-
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład
Fizyczne własności promieniowania X -1 godz.
Rys historyczny
Oddziaływanie promieniowana X z materią - 2 godz.
Opis promieniowania spolaryzowanego, absorpcja fotoelektryczna, rozproszenie
Rayleigha, rozproszenie Comptona, rozproszenie Ramana,optyczne
(elektromagnetyczne) własności promieniowania X, rozchodzenie się promieniowania
X w ośrodku refrakcyjnym, prawo załamania, całkowite odbicie • •
Podstawy emisyjnej i absorpcyjnej spektroskopii promieniowania X -2 godz
Promieniowanie charakterystyczne, linie satelitarne, struktura subtelna widm
emisyjnych promieniowania X – przesunięcia chemiczne, struktura widm
absorpcyjnych w pobliżu progu absorpcji – ang. XANES, wpływ stanu chemicznego i
konfiguracji elektronów walencyjnych atomu absorbującego, rozciągnięta subtelna
struktura widm absorpcyjnych promieniowania X – ang. EXAFS, wpływ otoczenia
chemicznego atomu absorbującego
Optyka promieniowania X – 1godz.
Kolimatory i systemy ogniskujące, lustra wielowarstwowe i refleksyjne, optyka
kapilarna – transport promieniowania X w kapilarach i rodzaje kapilar, soczewki
refrakcyjne, soczewki strefowe Fresnela, wygięte kryształy
Współczesne źródła promieniowania X -2 godz.
Lampy rentgenowskie-nowe rozwiązania konstrukcyjne, plazmowe źródła
promieniowania X, synchrotrony, laser rentgenowski na swobodnych elektronach –
ang. XFEL
Podstawy mikroskopii rentgenowskiej i praktyczne zastosowania w diagnostyce medycznej i badaniach
biomedycznych – 3 godz.
Mikroskop kontaktowy, mikroskop refleksyjny, mikroskop projekcyjny, skaningowy
mikroskop transmisyjny, holografia rentgenowska, badania tkanek, badania żywych
komórek
Obrazowanie chemiczne pierwiastków z zastosowaniem promieniowania synchrotronowego i
konwencjonalnych źrodeł promieniowania X- 4 godz
Aparatura pomiarowa, przygotowanie próbek,farmakologia komórkowa, badania
biomodulatorów w procesach neurodegeneracyjnych, kancerogenezie osteoporozie i
stażeniu, wspomaganie diagnostyki histopatologicznej, badanie procesów
biochemicznych
Zastosowanie rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej w badanich biomedycznych i diagnostyce
medycznej "in vivo"- 2 godz
Analiza pierwiastków toksycznych w tkankach “in vivo”, badania na potrzeby
3/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
diagnostyki medycznej
Promieniowanie synchrotronowe w badanich biomedycznych - 2 godz
Radioterapia z zastosowaniem mikrowiązek, fotonowa terapia aktywacyjna,
angiografia, wieloenergetyczna tomografia komputerowa
Analiza śladowa z zastosowaniem rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej i zjawiska całkowitego
odbicia promieniowania X- 2 godz
Ultraśladowa pierwiastkowa analiza chemiczna, analiza pierwiastków toksycznych w
tkankach i płynach ustrojowych człowieka, badanie wpływu skażeń srodowiska
Badanie struktur biokryształów, nanokryształów i klasterów - 2 godz
Badanie struktur białek, dynamiki procesów biochemicznych i reakcji chemicznych
Podstawy fizyczne rentgenowskiej tomografii komputerowej- 1 godz
Podstawy fizyczne, aparatura diagnostyczna
Tomografia rentgenowska w diagnostyce medycznej- 3 godz.
Tomografia dwuenergetyczna. Mikro i mili-CT. Tomografia ilościowa. Artefakty w RTC.
Zdolność rozdzielcza. Ochrona radiologiczna w RTC. Tomografia z zastosowaniem
wiązki elektronów. Perspektywy rozwoju
Terapia onkologiczna z zastosowaniem promieniowania X 2 godz
Teleradioterapia, radioterapia stereotaktyczna, brachyterapia rentgenowska, igły
fotonowe, metody radioterapia śródoperacyjnej, wybrane zagadnienia z dozymetrii
Kontrast fazowy w obrazowaniu 3D w naukach przyrodniczych- 2 godz.
Kontrast fazowy w badaniach nowotworów, tomografia 3D żywych owadów, badania
rozprzestrzeniania chorób tropikalnych
Ćwiczenia laboratoryjne
1.Ćwiczenia wstępne (1 godz.)
Przypomnienie przepisów bezpiecznego użytkowania źródeł promieniowania X,
aparatury pomiarowej oraz pracy z preparatami biologicznymi
2. Ultraśladowa analiza pierwiastkowa z zastosowaniem zjawiska całkowitego odbicia promieniowania X
(3 godz)
-student umie przygotować próbki tkanek i płynów ustrojowych do analizy.
-student potrafi przygotować spektrometr promieniowania X do pomiarów (wykonać
kalibrację energetyczną spektrometru, zinterpretować zmierzone widma i
zidentyfikować linie promieniowania charakterystycznego).
-student potrafi wykonać pomiary próbek wzorcowych i wykonać cechowanie
analizatora
- student potrafi zmierzyć widmo wzbudzone w nieznanych próbkach, określić ich
skład chemiczny oraz obliczyć stężenia oznaczanych pierwiastków.
-student potrafi ocenić niepewność pomiaru stężeń.
3.Rentgenowska tomografia komputerowa z zastosowaniem mikrowiązki promieniowania X (3 godz.)
-student potrafi zaprogramować parametry skanowania tomograficznego
-student potrafi wykonać skanowanie tomograficzne z kontrastem absorpcyjnym i
fluorescencyjnym
-student potrafi przetworzyć zebrane dane pomiarowe metodą filtracji z projekcją
wsteczną
-student potrafi wyznaczyć rozkład liniowego współczynnika absorpcji oraz rozkład
pierwiastków w próbce testowej.
-student potrafi przeprowadzić interpretacja otrzymanych wyników
4/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
4. Analiza pierwiastkowa próbek środowiskowych i biologicznychmetodą rentgenowskiej analizy
fluorescencyjnej
-student umie przygotować próbki pyłów powietrza, liofilizowanych roślin i tkanek do
analizy.
-student potrafi przygotować spektrometr promieniowania X do pomiarów (wykonać
kalibrację energetyczną spektrometru, zinterpretować zmierzone widma i
zidentyfikować linie promieniowania charakterystycznego).
-student potrafi wykonać pomiary próbek wzorcowych i wykonać cechowanie
analizatora
- student potrafi zmierzyć widmo wzbudzone w nieznanych próbkach, określić ich
skład chemiczny oraz obliczyć stężenia oznaczanych pierwiastków.
-student potrafi ocenić niepewność pomiaru stężeń.
5. Mikroanaliza rentgenowska (3 godz)
-student umie przygotować próbki do mikroanalizy.
-student potrafi przygotować spektrometr promieniowania X do pomiarów (wykonać
kalibrację energetyczną spektrometru, zinterpretować zmierzone widma i
zidentyfikować linie promieniowania charakterystycznego).
-student potrafi wykonać pomiary próbek wzorcowych i wykonać cechowanie
analizatora
- student potrafi zmierzyć widmo wzbudzone w nieznanych próbkach, określić ich
skład chemiczny oraz obliczyć stężenia oznaczanych pierwiastków.
-student potrafi ocenić niepewność pomiaru stężeń.
6. Kolokwium zaliczeniowe (2 godz.)
Na pierwszych zajęciach będą przypomniane zasady bezpiecznego użytkowania źródeł
promieniowania jonizującego, pracy z preparatami biologicznymi oraz eksploatacji
elektronicznej aparatury pomiarowej. Każde z ćwiczeń laboratoryjnych będzie trwało
3h. W trakcie wykonywania ćwiczenia będzie sprawdzana i oceniana wiedza z zakresu
tematyki ćwiczenia. Wyniki pomiarów będą przygotowywane w formie sprawozdania.
Sprawozdanie będzie oceniane. Warunkiem dopuszczenia do kolejnego ćwiczenia
będzie oddanie sprawozdania z poprzedniego ćwiczenia. Na ostatnich zajęciach będzie
przeprowadzone kolokwium oceniające wiedzę i umiejętności zdobyte podczas
realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
Ćwiczenia projektowe
Tematyka projektów będzie obejmować następujące zagadnienia:
1. Analiza parametrów fizycznych tkanek z zastosowaniem rentgenowskiej tomografii
komputerowej.
2. Analiza pierwiastkowa “in vivo” (kości, skóra, zęby)
3. Mikroobrazowanie pierwiastkowe tkanek histopatologicznych
4. Śladowa analiza pierwiastkowa (tkanki, włosy, płyny ustrojowe)
5. Analiza pierwiastkowa próbek środowiskowych (pyły, rośliny, gleba)
Problematyka ćwiczeń projektowych koncentruje się na zagadnieniach związanych z
tematyką wykładu i stanowi jego uzupełnienie. Na pierwszych zajęciach podane
zostaną tematy projektów, przedstawiany będzie sposób ich przygotowania. Tematy
projektów różnią się w poszczególnych latach, zawsze jednak istotny jest nacisk na
zrozumienie zjawisk fizycznych wykorzystywanych w diagnostyce i terapii medycznej
oraz zrozumienie działania aparatury elektronicznej.
Sposób obliczania oceny końcowej
5/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
Ocena z egzaminu ( E ) obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z odpowiedzi na
pytania egzaminacyjne) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych ( C ) obliczana jest jako średnia arytmetyczna z pięciu ocen
cząstkowych obejmujących zaliczenia poszczególnych ćwiczeń i kolokwium końcowego.
Ocena projektu ( P ) obliczana jest jako średnia arytmetyczna z ocen cząstkowych obejmujących ocene
projektu.
Ocena końcowa ( OK ) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu ( E ), z ćwiczeń
laboratoryjnych ( C ) i ćwiczeń projektowych ( P ):
OK = 0.6 x E + 0.2 x C+0.2 x P
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej (OK) wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń
laboratoryjnych, seminarium i egzaminu.
Wymagania wstępne i dodatkowe
Podstawowa znajomość zagadnień z zakresu fizyki, chemii i biologii
Zalecana literatura i pomoce naukowe
1.A.C.Kak, M.Slaney,“Principles of Computerized Tomographic Imaging”. IEEE Press, 1987.
2.A.Hrynkiewicz,G Rokita,” Fizyczne metody diagnostyki medycznej i terapii”, PWN 2000
3.S.Webb,“The Physics of medical imaging”, Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia,
1990
4.A.Michette, S.Pfauntsch, X-Rays The First Hundred Years, John Wiley & Sons, 1997.
5.N.A.Dyson, Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej, PWN, 1978.
6.R.V.Grieken, A.Markowicz, Handbook of X-Ray Spectrometry, Marcel Dekker, 1993.
7.K.A.Janssens, F.C.Adams, A.Rindby, Microscopic X-ray Fluorescence Analysis, John Wiley & Sons, 2000.
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu
Nie podano dodatkowych publikacji
Informacje dodatkowe
Z uwagi na konieczność zapewnienia efektów kształcenia niezbędne jest przeprowadzenie egzaminu
pisemnego.
Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczeniach
laboratoryjnych:
W trakcie semestru przewidziany jest dodatkowy termin ćwiczeń ustalony z prowadzacym zajęcia ( do
dwóch tygodni od nieobecności), w ktorym można wykonać pomiary, których student z przyczyn
losowych nie mógł wykonać w terminie przewidzianym harmonogramem zajęć. Studenci mogą wówczas
odrabiać ćwiczenia po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz
odpowiadać z części teoretycznej, potwierdzonej wpisem do protokołu.
Obecność na wykładach: Zgodnie z Regulaminem studiów AGH
6/7
Karta modułu - Zastosowanie promieniowania X w biologii i medycynie
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta
Obciążenie
studenta
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe
4 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć
26 godz
Udział w wykładach
28 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych
14 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych
14 godz
Przygotowanie do zajęć
30 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem
10 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp.
10 godz
Wykonanie projektu
10 godz
Sumaryczne obciążenie pracą studenta
146 godz
Punkty ECTS za moduł
5 ECTS
7/7