VŠEOBECNÉ LÉKAŘSTVÍ

LÉKAŘSKÁ BIOFYZIKA, BIOMETRIE A Výpočetní technika

1. Molekulární biofyzika, základní pojmy a zákony. Elementární částice, atom, elektronový obal, kvantová čísla, Pauliho vylučovací princip.

2. Jádro atomu, vazebná energie, hmotnostní defekt, magnetický moment jádra, magnetická rezonance, jaderný magneton, gyromagnetický poměr.

3. Molekula – síly působící mezi atomy. Vazba – kovalentní, iontová, vazebná energie, řád vazby, délka vazby.

4. Síly působící mezi molekulami, slabé nevazebné interakce - Van der Waalsovy, Keesomovy, Debyeovy, Londonovy síly. Vodíková vazba.

5. Molekulové vlastnosti plynů, základní pojmy, stavová rovnice. Zákon Daltonův, příklady. Rozpustnost plynů v kapalinách, Henryův zákon, příklady.

6. Molekulární vlastnosti kapalin, tekuté krystaly.

7. Molekulární vlastnosti pevných látek, typy krystalů, plazma.

8. Změny skupenství, Gibbsův zákon fází, trojný bod vody.

9. Klasifikace disperzních systémů, třídění disperzních systémů - analytická, koloidní disperse, hrubá disperze, příklady (aerosoly, suspenze, emulze, lyosoly, gely).

10. Kapaliny – jevy na rozhraní fází: povrchové napětí, měření povrchového napětí, adsorpce, měření adsorpce.

11. Kapaliny - transportní jevy: difúze, vedení tepla a elektrického proudu, základní zákony.

12. Kapaliny – viskozita, měření viskozity, proudění kapalin (reálné, ideální), základní zákony.

13. Separační metody – sedimentace, dialýza, druhy dialýz, umělá ledvina a princip její funkce.

14. Identifikační metody – nefelometrie. Elektrokinetické vlastnosti roztoků, elektrická dvojvrstva, izoelektrický bod, elektroforéza.

15. Koligativní vlastnosti roztoků, Raoultův zákon, ebulioskopie, kryoskopie.

16. Koligativní vlastnosti roztoků, Osmosa, osmotický tlak, Pfefferův pokus, Van't Hoffův zákon, osmoregulace.

17. Voda a živý organismus, hospodaření s vodou.

18. Mechanizmus transportu látek biologickou membránou, pohyb látek v organizmu.

19. Stabilita systémů, homeostatická křivka. Regulační obvody, kvalita regulačního obvodu (glykemická křivka).

20. Modelování. Kompartmentové modely, časová konstanta, model kinetiky léku.

21. Struktura a fyzikální vlastnosti biologických membrán. Aktivní a pasivní transport membránou.

22. Elektrické projevy v živém organismu, chemický a elektrochemický potenciál. Elektrická dvojvrstva. Klidový membránový potenciál, polarizace membrány.

23. Nernstova rovnice. Donnanova rovnováha, kvantitativní vyjádření. Goldmanova rovnice. Nernstova rovnice pro elektrodový potenciál.

24. Akční potenciál. Sodíko-draslíková pumpa.

25. Vznik, průběh a šíření akčního potenciálu. Elektrický model buněčné membrány.

26. Termodynamika. Stavová rovnice ideálního plynu. Energetické přeměny v živém organismu, vliv tepla na živý organismus, regulace tělesné teploty.

27. Elektromagnetické spektrum. Energie. Intenzita. Stefan-Boltzmanův zákon, Kirchhofův a Wienův zákon.

28. Zdroje světla. Fotometrické veličiny.

29. Absorpce světla, koeficient absorpce. Lambert - Beerův zákon. Rozptyl světla.

30. Zákony geometrické optiky. Zákon lomu a odrazu světla.

31. Světelné vodiče. Endoskopie.

32. Vlnová optika - interference, ohyb světla. Optická mřížka. Disperse a rozptyl světla.

33. Účinek infračerveného, viditelného a ultrafialového záření na organismus.

34. Biofyzika vidění: oko, optické dráhy, zrakové centrum, zrakový vjem (zpoždění zrakového vjemu.

35. Optický systém oka.

36. Akomodace oka, ametropické a emetropické oko. Akomodační šíře. Presbyopie, akomodační rozsah v závislosti na věku.

37. Ametropie sférická, ametropie asférická. Refraktometr. Korekce ametropií.

38. Optické zobrazování – odrazem a lomem. Čočková rovnice, typy čoček. Základní body optické soustavy. Brýlová skla. Kontaktní čočky.

39. Biofyzika vidění, schematický průřez sítnicí.

40. Biofyzika tyčinek a čípků. Purkyňův efekt, mezopické, skotopické, fotopické vidění. Adaptace na světlo a na tmu.

41. Fotochemická interpretace vidění.

42. Rozlišovací mez oka, zraková ostrost. Snellenovy a Jägerovy optotypy.

43. Zorné pole oka. Perimetrie. Princip prostorového vnímání.

44. Vnímání barev, trichromatická teorie, teorie komplementárních barev. Poruchy barvocitu.

45. Mikroskop, optická soustava a její vlastnosti.

46. Metody světelné mikroskopie. Fázový kontrast. Ultrafialová mikroskopie, infračervená mikroskopie, interferenční mikroskop, fluorescenční mikroskop, polarizační mikroskopie.

47. Elektronová mikroskopie. Elektronový mikroskop. Zobrazovací systémy v elektronové mikroskopii.

48. Spektrální optické metody. Spektofotometry, atomová absorpční spektrometrie, spektrální přístroje založené na měření emise.

49. Fluorescenční metody. Fluorimetrie.

50. Nefelometrie a turbidimetrie.

51. Refraktometrie, polarimetrie.

52. Základní charakteristiky zvuku: výška, barva, intenzita, hladina intenzity, hladina hlasitosti. Sluchové pole.

53. Vlastnosti smyslového vjemu: kvalita, intenzita, lokalizace. Psychofyzikální zákony.Vztah akustického podnětu a počitku, Weberův-Fechnerův zákon, Stevensův zákon.

54. Biofyzika slyšení: přenos zvuku vnějším, středním a vnitřním uchem. Základní teorie slyšení. Útlumové, fázové a amplitudové zkreslení zvuku ve sluchovém orgánu.

55. Elektrické jevy při podráždění sluchového orgánu, vznik akčního potenciálu.

56. Metody vyšetření poruch slyšení. Základní typy poruchy sluchu.

57. Základy fonetiky, akustická skladba řeči. Tvorba hlasu, vokály, konsonanty.

58. Základní fyzikální zákony hydrostatiky. (Pascalův zákon, Laplaceův zákon). Příklady.

59. Zákony hydrodynamiky a jejich biofyzikální význam. Rovnice kontinuity a rovnice Bernoulliova. Hagenův-Poiseuilleův zákon. Periferní cévní odpor. Příklad.

60. Proudění laminární a turbulentní. Reynoldsovo číslo. Vliv viskozity na proudění tekutiny. Příklad.

61. Biofyzika krevního oběhu, model krevního oběhu v klidu a při zátěži.

62. Krevní tlak. Mechanismus vzniku systolického a diastolického tlaku. Tlaková křivka, střední (efektivní) tlak krve.

63. Starlingův zákon filtrace a reabsorpce. Poruchy mikrocirkulace - vznik otoků.

64. Funkce srdeční pumpy. Starlingův princip a Laplaceův zákon. Srdeční objemy, ejekční frakce, minutový výdej, srdeční index.

65. Práce a výkon srdeční. Faktory ovlivňující arteriální systémový tlak krve. Preload, kontraktilita, afterload.

66. Tepenná hemodynamika. Průběhy závislosti DV, KDV, SV, zkrácení srdečního vlákna, tenze. Mechanické vlastnosti cév a krve.

67. Přímé a nepřímé měření krevního tlaku, přesnost měření TK, způsoby.

68. Plyny - základní zákony: Gay Lussacův, Boyle-Mariottův, Daltonův (příklady) a I.Fickův. Stavové rovnice pro ideální plyn, reálný plyn.

69. Henryův zákon, příklady. Mechanika dýchání. Inspirace a exspirace.

70. Plicní objemy a kapacity.

71. Viskoelastické vlastnosti plic a hrudníku, dýchací odpory.

72. Zastoupení plynů v organismu a jejich parciální tlaky, výměna dýchacích plynů struktura alveolokapilární membrány.

73. Spontánní dýchání. Umělá ventilace plynů. Prohlubovaná ventilace. Ventilátory.

74. Metody spirometrie. Spirometry s uzavřeným a otevřeným okruhem.

75. Restrikční ventilační porucha. Obstrukční ventilační porucha. Základní charakteristiky a klinické příklady.

76. Elektrický proud v plynech, ve vakuu, elektrický proud v elektrolytech (Faradayovy zákony). Využití v lékařství.

77. Střídavý proud. Elektrický rezonanční obvod. Magnetické pole. Měření.

78. Elektrostatické pole, základní zákony. Coulombův zákon, vliv relativní permitivity na prostupnost iontů membránou.

79. Princip vzniku EKG. Excitační a převodní systém srdeční. Elektrické pole srdce. Einthovenův trojúhelník.

80. Elektrokardiografie. Způsoby snímání EKG. Elektrokardiografické přístroje, druhy svodů: bipolární, unipolární.

81. Vektorkardiografie, fonokardiografie, další metody měření činnosti srdce.

82. Elektroencefalografie, lokalizace a charakteristika základních aktivit, jejich ontogeneze, evokované potenciály. Elektromyografie, typy elektrod.

83. Vedení elektrického proudu v organismu, rychlost šíření, přenos podráždění v synapsích. Zákony excitace, I (t) křivka, reobáze, chronaxie.

84. Účinky elektrického proudu na organismus, měření impedance kůže.

85. Iontoforéza a galvanizace, elektroléčba střídavými a přerušovanými proudy (TENS, MENS, HVPS, LVPS, IFC). Elektrostimulace, elektrošok. Úrazy elektrickým proudem. Vysokofrekvenční terapie. Vysokofrekvenční elektrochirurgie.

86. Zdroje světla - teplotní, výbojkové. Optické kvantové generátory – lasery (princip činnosti). Charakteristika laserového záření.

87. Princip a dělení laserů. Využití laseru v medicíně.

88. Fyzikální vlastnosti ultrazvuku. Zdroje ultrazvukového vlnění - mechanické, piezoelektrické, magnetostrikční a jejich využití. Popište vlastnosti ultrazvukového pole, vyzařovaného kruhovým měničem.

89. Fyzikální parametry popisující vlastnosti ultrazvukového pole a prostředí, ve kterém se šíří. Absorpce ultrazvukové energie. Odraz a lom ultrazvukových vln.

90. Princip zobrazení ultrazvukem, zobrazovací módy. Typy ultrazvukových sond.

91. Dopplerův jev. Dopplerovské ultrazvukové systémy, jejich princip a využití v medicíně.

92. Využití ultrazvukové diagnostiky v praxi. Negativní účinky ultrazvuku a bezpečnost pacienta.

93. Ultrazvukové terapeutické přístroje. Příčiny terapeutického působení ultrazvuku.

94. Nukleární magnetická rezonanční tomografie. Larmorova frekvence, princip rezonančního děje, relaxační doby. Využití v lékařství.

95. Vznik a druhy rentgenového záření, jeho vlastnosti.

96. Zdroj rentgenového záření. Absorpce rentgenového záření. Kontrast rentgenového zobrazování.

97. Rentgenové zobrazovací metody.

98. Digitální radiografie. Výpočetní tomografie, subtrakční angiografie.

99. Druhy ionizujícího záření a jejich zdroje. Základní mechanismus biologického účinku ionizujícího záření. Interakce záření s hmotou.

100. Radioaktivita přirozená a umělá. Zákon radioaktivního rozpadu. Druhy radioaktivních rozpadů, zákony posuvu. Poločasy rozpadu. Využití radioaktivních izotopů v diagnostice a terapii.

101. Detekce ionizujícího záření, G-M počítače, scintilační detektor.

102. Metody nukleární medicíny, SPECT, PET. Princip pozitronové emisní tomografie.

103. Základní dozimetrické veličiny. Osobní dozimetrie. Účinky ionizujícího záření na organismus.

104. Radioterapie.

105. Vliv teploty a chladu na organismus. Termometrie. Měření teploty jádra, měření kožní teploty, měření teploty vnitřních orgánů. Metody měření teploty. Teploměry, termografie, termovize.

106. Interakce laserového záření s kůží. Druhy laserů využívaných v medicíně.

107. Interakce organismu s prostředím. Pohyb, přetížení, stav beztíže, mechanické trauma, hluk, vibrace, ultrazvuk. Vliv podtlaku a přetlaku na organismus. Kesonová choroba.

108. Mechanické vlastnosti tkání. Hookův zákon.

109. Biomechanika kostí a kloubů. Testování mechanických vlastností zátěžové křivky.

110. Mechanické vlastnosti: Pružnost, pevnost, tepelná roztažnost, tvarová paměť.

111. Tepelná roztažnost, tepelná vodivost pevných látek.

112. Měření fyzikálních veličin - chyby měření, přesnost měření. Zpracování výsledků měření.

Biometrie:

1. Rozdělení statistiky a základní statistické pojmy. Typy znaků a měřicí škály (nominální, ordinální, metrická).

2. Metody sběru a zpracování dat. Třídění a grafické znázornění.

3. Hodnocení diagnostických screeningových metod. ROC analýza.

4. Charakteristiky polohy znaku (aritmetický průměr, medián, modus). Charakteristiky rozptýlení hodnot znaku (variační rozpětí, rozptyl a směrodatná odchylka, variační koeficient, kvantily a percentily).

5. Pravděpodobnost náhodného jevu. Pravidla pro počítání s pravděpodobnostmi. Věta o úplné pravděpodobnosti.

6. Teoretické modely rozdělení: rovnoměrné, binomické, Poissonovo, normální (Gaussovo), normované normální, exponenciální.

7. Statistické rozhodování. Testování hypotéz. Chyby při testování hypotéz.

8. Parametrické testy (Studentovy t-testy: jednovýběrový, párový a dvouvýběrový).

9. Testy významnosti pro kvalitativní znaky. Chí-kvadrát test.

10. Analýza rozptylu (ANOVA).

11. Závislost dvou náhodných veličin. Korelační analýza (Pearsonův korelační koeficient). Regresní analýza.

Poznámka: Znalosti z výpočetní techniky a biometrie budou ověřeny písemným testem v počítačové učebně. Výsledky testu budou dispozici na webových stránkách Ústavu lékařské biofyziky.

Doc.RNDr. Hana Kolářová, CSc.

přednostka Ústavu lékařské biofyziky