Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Techniki laserowe w biomedycynie. Biofotonika.
Koordynator przedmiotu:
Krzysztof PATORSKI
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
TLBIO
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykład: 30 godz Przygotowanie do kolokwiów zaliczających wykład: 20 Razem: 50 godz. = 2 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykład: 30 Razem: 30 - 1 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład450h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy optyki i fotoniki, podstawy inżynierii biomedycznej
Limit liczby studentów:
60
Cel przedmiotu:
Poznanie właściwości promieniowania lasera, jego oddziaływania na tkankę, nisko i wysokoenergetycznych metod terapii laserowej oraz optycznych metod obrazowania w diagnostyce biomedycznej z zastosowaniem propagacji światła w ośrodkach rozpraszających (metody sortowania fotonów, optoakustyka, optyczna tomografia koherencyjna)
Treści kształcenia:
Podstawy techniki laserowej: Promieniowanie świetlne w medycynie – rys historyczny. Najważniejsze parametry charakteryzujące promieniowanie optyczne. Podstawy fizyczne działania lasera. Podstawowe klasyfikacje laserów. Przykładowe zastosowania w medycynie (w szczególności laserów półprzewodnikowych). Oddziaływanie promieniowania z tkanką: Głębokość wnikania i absorpcja promieniowania dla wybranych tkanek w funkcji długości fali promieniowania. Mechanizmy oddziaływania promieniowania na tkankę (fotochemiczne, fototermiczne, fotojonizacyjne i elektromechaniczne). Dawkowanie promieniowania. Aparatura. Wybrane zagadnienia terapii laserowej: Jednostki chorobowe do napromienienia laserem małej mocy. Leczenie laserami energetycznymi (w tym metoda PDT, gastroenterologia, rekanalizacja naczyń krwionośnych, okulistyka, choroby układu krążenia – angioplastyka, mioplastyka). Nowe optyczne metody obrazowania w medycynie: Propagacja światła w ośrodku rozpraszającym. Metody sortowania (bram-kowania) fotonów. Metoda LTPS (w świetle przechodzącym ze skanowaniem konfokalnym) i obrazowania z zastosowaniem bramki Kerra. Optoakustyka: Przetwarzanie światła na ultradźwięki. Laserowe obrazowanie optoakustyczne. Zastosowania – badania z fantomami oraz badania patologiczne in vivo. Diagnozowanie nowotworów. Optyczna tomografia koherencyjna: Detekcja ech optycznych z zastosowaniem zjawiska interferencji, implementacja w dziedzinie czasu i częstotliwości. Zastosowania w tkankach słabo rozpraszających: wysokorozdzielcze badania siatkówki i warstw podsiatkówkowych (diagnostyka retinopatii cukrzycowej, jaskry, torbielowego obrzęku plamki, starczego zwyrodnienia plamki); optymalizacja obrazowania z zastosowaniem optyki adaptacyjnej, różnych długości fali, światła spolaryzowanego (do wizualizacji struktur anizotropowych siatkówki i segmentacji siatkówkowego nabłonka barwnikowego), kompensacji dyspersji i aberracji soczewki ocznej; systemy ultraszybkiego obrazowania. Zastosowania w tkankach silnie rozpraszających: diagnozowanie układu żołądkowo-jelitowego, nowotworu pęcherza moczowego, miażdżycy tętnic wieńcowych, stanów zapalnych jajowodu, chrząstki z zapaleniem kostno-stawowym, badania rozwoju morfologii embrionalnej, śródoperacyjny monitoring zabiegów mikrochirurgicznych, trójwymiarowe polaryzacyjne obrazowanie skóry ludzkiej oraz termicznie uszkodzonych tkanek. Polowa mikroskopia koherencyjna (obrazowanie z wyznaczaniem modulacji interferogramu dwuwiązkowego, systemy z zastosowaniem mikroskopu Linnika w paśmie długości fali promieniowania 800-1200 nm).
Metody oceny:
Dwa kolokwia sprawdzające (w połowie i na końcu semestru); jeden termin kolokwium poprawkowego. Każde kolokwium musi być zaliczone na ocenę przynajmniej dostateczną.
Egzamin:
nie
Literatura:
R.Jóźwicki, "Zastosowania laserów", Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2009. W.Glinkowski, W.Pokora, "Lasery w terapii", Laser Instruments, Warszawa 1993. K.Patorski, M.Kujawińska, L.Sałbut, "Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu", Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005. M.Wojtkowski, "Obrazowanie za pomocą tomografii optycznej OCT z detekcją fourierowską", Wydawnictwa Naukowe Uniwersytetu Mikolaja Kopernika, Toruń 2009. N.E.Bouma, G.J. Tearney, eds, "Handbook of Optical Coherence Tomography", Marcel Dekker Inc., New York 2002. W.Drexler, J.G.Fujimoto, eds, "Optical Coherence Tomography", Springer, Berlin 2009.
Witryna www przedmiotu:
studenci otrzymują CD z wykładem
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka TLBIO_w01
Poznanie podstaw fizycznych działania lasera, właściwości i parametrów promieniowania lasera
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka TLBIO_w02
Poznanie mechanizmów oddziaływania promieniowania na tkankę
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka TLBIO_w03
Poznanie podstaw fizycznych i najnowszych zastosowań laserowego obrazowania optoakustycznego
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka TLBIO_w04
Poznanie podstaw fizycznych, najnowszych rozwiązań konstrukcyjnych i zastosowań optycznej tomografii koherencyjnej w diagnozowaniu tkanek słabo i silnie rozpraszających
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka TLBIO_w05
Poznanie zagadnień terapii laserowej nisko i wysoko energetycznej
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02, K_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka TLBIO_u01
Poznanie źródeł literaturowych, łącznie z ich charakterystyką, z zakresu optycznych metod w biomedycynie
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U05, K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UU, I.P6S_UW
Charakterystyka TLBIO_u02
Posiadanie umiejętności poszukiwania informacji z zakresu technik laserowych w biomedycynie i biofotonice
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, I.P6S_UU

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka TLBIO_k01
Ma świadomość potrzeby i konieczności rozwoju badań interdyscyplinarnych , w szczególności na potrzeby medycyny
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK, I.P6S_KO
Charakterystyka TLBIO_k02
Ma świadomość wyzwań społecznych stawianym naukom technicznym w zakresie zapewnienia zdrowego społeczeństwa
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K03, K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KO, I.P6S_KK
Charakterystyka TLBIO_k03
Poznanie dominujących schorzeń wśród starszego społeczeństwa
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K01, K_K03, K_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KO, I.P6S_KK