UNIVERSIDAD DE PAMPLONA

FACULTAD: CIENCIAS EXACTAS

DEPARTAMENTO DE: FISICA Y GEOLOGIA

ASIGNATURA: BIOFISICA MÉDICA CODIGO: 156275

AREA: FISICA

REQUISITOS: CORREQUISITO:

CREDITOS: 3 TIPO DE ASIGNATURA: DIRECTA

JUSTIFICACION:

La asignatura “Biofísica Médica” constituye el pilar básico de formación e información sobre aspectos básicos de la Física que luego van a ser aplicados en otras asignaturas de la carrera de medicina.

En esta asignatura se abordan temas de máxima actualidad donde la principal idea es 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, que constituyen un bloque de conocimiento que permite posteriormente el desarrollo de otras asignaturas. Por esta razón, garantizar el éxito de los alumnos en esta etapa puede ser muy importante para lograr el éxito en otras etapas de la carrera, razón que puede justificar el aprendizaje correcto de esta asignatura.

Aptitudes y actitudes de los alumnos hacia la FísicaLa opinión generalizada de los estudiantes que se les asigna esta asignatura es que la Física es innecesaria en su formación. Normalmente son alumnos que han vivido y viven en un entorno social muy preocupado por los problemas relacionados a sus carreras, sin embargo, no alcanzan a entender aún que el Medio donde van a desarrollar sus actividades como profesionales está muy relacionada con la física, que como tal, necesita del rigor científico.Ante un problema determinado, este rigor debe hacer que comparemos alternativas y decidamos entre las soluciones posibles mediante el análisis de indicadores objetivos. La complejidad del mundo real y de los problemas que plantea el desarrollo científico-tecnológico, representan sin duda un desafío a la capacidad universitaria. En efecto, resulta cada vez más evidente la necesidad de que esos problemas sean enfrentados con una perspectiva que integre diversos puntos de vista, diferentes mentalidades, desde un enfoque interdisciplinario. Al respecto, la ciencia y la tecnología de hoy han demostrado reiteradamente que el impacto del conocimiento en la acción (y especialmente en la solución de problemas prácticos), requiere de una fuerte interacción entre las disciplinas implicadas y aún más, en algunos casos hace necesaria la

generación de nuevas disciplinas. De esta manera la interdisciplina de hoy se convierte en la disciplina del mañana. Para ello es necesario que el alumno de Medicina reciba una buena formación en Física, conozca las leyes fisicoquímicas que rigen el comportamiento de sistemas más complejos como el aparato cardiovascular, respiratorio y el sistema de termorregulación. Paralelamente, los alumnos deben desarrollar las habilidades y actitudes adecuadas para la realización de trabajo experimental, así como la capacidad de interrelacionarse con las ciencias llamadas Biomédicas las que determinarán el futuro desarrollo del conocimiento humano.

OBJETIVO GENERAL:

Se pretende ayudar al alumno a conocer aquellos principios básicos de la Física esenciales para comprender las funciones del organismo humano, analizando en cada fenómeno fisiológico, objeto de estudio, su comportamiento físico y las leyes físicas que lo rigen, además hacer entender al estudiante de Medicina que la Biofísica Médica estudia las propiedades físicas o atributos capaces de ser medidos de todo aquello que esté en relación con prevenir y curar las enfermedades del cuerpo humano.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Al finalizar este curso se pretende que el estudiante logre:1. Familiarizarse con el razonamiento y el método científico, desarrollando su

capacidad de observación y análisis mediante la utilización y aplicación de métodos cuantitativos en Medicina.

2. Asimilar los fundamentos de la medida de las variables biológicas de naturaleza física y su procesamiento.

3. Ser capaz de describir los principales conceptos, métodos y leyes de la Física tanto a nivel microscópico como macroscópico.

4. Desarrollar una mentalidad físico-matemática, cuyo rigor y potencia forman parte del cuerpo de la Biología y la Medicina actuales.

5. Adquirir las bases físicas e instrumentales del diagnostico y la terapéutica.6. Analizar y justificar los efectos que los agentes físicos originan en el

organismo.

COMPETENCIASDIMENSIÓN CONCEPTUAL Describir los aspectos más importantes del funcionamiento del cuerpo

humano haciendo uso de los principios fundamentales de la Física. Explicar de forma panorámica las principales aplicaciones de la Física en

los seres vivos. Utilizar con éxito el método experimental de los fenómenos físicos al

estudio de sistemas biológicos.DIMENSIÓN PROCEDIMENTALAl finalizar la presente asignatura, el estudiante debe poseer las siguientes capacidades y habilidades: Resuelve problemas de aplicación relacionados al funcionamiento de

sistemas biológicos usando los conceptos y leyes fundamentales de la física, manifestando su capacidad de entender a través de esquemas, cuadros, resúmenes y mapas conceptuales, los principales procesos físicos que

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ocurren en los sistemas biológicos. Explica las principales aplicaciones de la biofísica para la medicina en la

investigación de los fenómenos naturales, haciendo uso técnicas de resúmenes, comentarios u otros esquemas de contenido y mediante el trabajo en equipo.

Usa adecuadamente técnicas y procedimientos, propios del método científico, utilizando correctamente los equipos e instrumentos apropiados al estudio de un determinado fenómeno biofísico.

DIMENSIÓN ACTITUDINAL Integra metódicamente la teoría y la práctica, reconociendo la importancia

del trabajo en equipo o grupal, valorando su importancia en la lógica del que hacer científico y profesional.

Valora y aprecia la puntualidad en la entrega de sus trabajos y en sus actividades académicas.

Participa en clase con espíritu constructivo mostrando una adecuada pertinencia en la exposición de sus compañeros.

UNIDAD 1(Temas de la unidad. Copie y pegue las casillas de acuerdo al número de unidades)

TEMAHORAS DE CONTACTO DIRECTO

HORAS DE TRABAJO

INDEPENDIENTE DEL ESTUDIANTE

SEM

I. Introducción. Objetivos de la asignatura.Aspectos generales: Tema 1. Introducción a la Biofísica Médica: Concepto, objetivos e importancia en Medicina. Antecedentes históricos y posibilidades de desarrollo. Contribución histórica de la Física a la Medicina. La Biofísica Médica en el contexto de la Fisiología. Relaciones con otras ciencias y especialidades médicas.Aspectos prácticos sobre el desarrollo del curso de Biofísica Médica. Métodos y técnicas físicas aplicadas en Medicina. Método científico.

1 hora 2 horas 1

II. Biofísica de la contracción muscularTema 2. Introducción. Estructura del Músculo estriado. Tema 3. Propiedades del músculo en reposo. Elasticidad de los sólidos a la tracción. Elasticidad del músculo en reposo.Tema 4. Músculo en actividad. Descripción de la contracción. Relación fuerza-longitud. Elasticidad y viscosidad. Trabajo muscular. Mecanismo de la contracción.

3 horas 6 horas 1-2

III. Biofísica de la respiraciónTema 5. Mecánica respiratoria I. Aparato respiratorio: características generales. Curva presión-volumen en pulmón aislado. Histéresis pulmonar. Tensión superficial alveolar: agente tensioactivo. Complianza y elastancia pulmonar.Tema 6. Mecánica respiratoria II. Trabajo respiratorio: concepto y componentes. Trabajo elástico. Trabajo resistivo: flujo de aire y resistencia respiratoria.Elasticidad tóraco-pulmonar.Tema 7. Difusión gaseosa respiratoria I. Intercambio

6 horas 10 horas 3-4-5

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de gases a nivel pulmonar. Gradientes gaseosos a través de la membrana alveolo-capilar.Tema 8. Difusión gaseosa respiratoria II. Tiempo de intercambio. Cociente ventilación/perfusión. Capacidad de difusión pulmonar: componentes y variaciones.IV. Biofísica de la circulación sanguíneaTema 9. Dinámica de fluidos. Concepto de fluido. Fluidos ideales. Movimiento estacionario. Ecuación de continuidad. Principio de Bernoulli. Fluidos reales: Ley de Newton y viscosidad. Flujo laminar. Ley de Poisseuille. Flujo turbulento. Número de Reynolds.Tema 10 y 11. Hemodinámica. Viscosidad de la sangre. Factores que la modifican. Relación entre gradiente de presión, flujo y resistencia vascular. Influencia del radio del vaso sobre el flujo y la resistencia al flujo sanguíneo. Resistencia vascular: unidades. Combinaciones de lechos vasculares en serie y en paralelo.Tema 12 y 13. Elasticidad vascular. Viscosidad y elasticidad de los materiales biológicos: Ley de Hooke y módulo de Young. Elasticidad del colágeno y la elastina.Tensión de la pared vascular: tensión activa y pasiva. Presión transmural. Ley de Laplace. Complianza y capacitancia vasculares. Efecto de la postura sobre la presión transmural. Presión crítica de cierre.Tema 14. Elasticidad arterial. Diagramas tensión-radio. Radio de equilibrio.Variación de la elasticidad arterial con la edad. Función de las arterias elásticas como bomba auxiliar del corazón. Flujo pulsátil e impedancia circulatoria.

4 horas 10 horas 7-8

V. Termodinámica BiológicaTema 15. Bioenergética. Conceptos preliminares. Primer principio de termodinámica. Equivalencia entre calor y trabajo. Concepto de entalpía.Tema 16 y 17. Necesidades de energía en el organismo. La entalpía y el valor energético de los alimentos. Equilibrio entre aporte y gasto de energía. Factores de gasto de energía: metabolismo basal, acción dinámico-específica y situación de actividad.Estimación del requerimiento energético diario del organismo.Tema 18. Conjunción del primer y segundo principios. Segundo principio de termodinámica. Entropía. Concepto de energía libre de Gibbs. Significado biofísico: trabajo útil y dirección de las reacciones. Propiedad aditiva de la energía libre y acoplamiento energético de las reacciones.Tema 19. Homeostasis térmica. Temperatura normal del cuerpo. Producción de calor. Pérdida de calor: mecanismos de transferencia.

4 horas 8 horas 9-10

BIOFISICA DE LOS SENTIDOSVI. Biofísica de la percepción del SonidoTema 20. Sonido. Movimiento vibratorio armónico: conceptos generales. El sonido como señal física: concepto, propagación y clasificación. El sonido como mensaje sensorial: sonoridad, tono y timbre.

2 horas 6 horas 12

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Intensidad y escala decibélica.Tema 21 y 22. Audición. Estructura del oído. Resonancia en el oído externo.Transmisión de sonido en el oído medio: corrección fisiológica del volumen.Transmisión de sonido en el oído interno.VII. Biofísica de la visiónÓptica Geométrica de la visión Tema 23. Propiedades ópticas de la luz. Lentes convergentes y divergentes: factores de enfoque y de formación de la imagen. Poder de refracción de las lentes: dioptrías.Tema 24. Descripción dióptrica del ojo. Composición y características de los medios oculares. Modelo de ojo reducido. Mecanismo de acomodación del cristalino.Papel del iris. Agudeza visual.Tema 25. Anomalías dióptricas del ojo. Miopía. Hipermetropía. Astigmatismo.Presbicia o insuficiencia de acomodación. Corrección de anomalías mediante lentes: fundamentos.

2 horas 6 horas 13

VIII. Biofísica de las radiaciones ionizantesTema 26. Radiaciones electromagnéticas y corpusculares. Características generales: naturaleza y espectro. Radiaciones ionizantes: concepto. Principales tipos de radiaciones ionizantes en medicina: alfa, beta, gamma y X.Tema 27. Radiactividad. Inestabilidad nuclear. Desintegración radiactiva: constante de desintegración, período de semidesintegración, vida media y actividad.Series radiactivas.Tema 28. Interacción de las radiaciones con la materia. Concepto de transferencia lineal de energía. Interacción alfa e interacción beta con los átomos.Interacción gamma y X: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y creación de pares.Tema 29. Radiobiología. Bases del efecto general de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva: acción directa e indirecta. Radiosensibilidad tisular y celular: Ley de Bergonie-Tribondeau.

4 horas 10 horas14-15

METODOLOGIA (Debe evidenciarse el empleo de nuevas tecnologías de apoyo a la enseñanza y al aprendizaje)

Clases teóricas y de problemas, estos problemas serán planteados en el aula de clase, donde los estudiantes a través de la intuición plantearán la posible solución. Prácticas de laboratorio y seminarios. Lecturas y exposiciones.

SISTEMA DE EVALUACIÓN:

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Las evaluaciones serán de dos tipos:Las prácticas de laboratorio, con una evaluación continuada y tomando como base la ejecución de todas y cada una de las prácticas que el alumno va realizando y talleres que serán evaluados a través de seminarios. Lecturas y exposiciones de temas relacionados con el área de saber tendrán un porcentaje de calificación dentro de la parte de talleres.

Una prueba (examen escrito) referida a contenidos teóricos del programa y problemas planteados como talleres.

BIBLIOGRAFIA BASICA:FRUMENTO, A.S. Biofísica 3ª edición. Mosby-Doyma. 1995. GONZÁLEZ IBEAS, J., “Introducción a la Física y Biofísica”. Alhambra, Madrid, 1974. PARISI, M. Temas de Biofísica. McGraw Hill Interamericana. 2001.DIEZ DE LOS RIOS, A., “Introducción a la Biofísica y a la Física Médica”, Universidad de Málaga, 1983.CROMER, A.H., “Física para las ciencias de la vida”. Reverte, 1982. ORTUÑO ORTIN, M. E. D. GRIJALBO MONDADORI, Física Para Biología, Medicina, Veterinaria y Farmacia S.A. Barcelona. 1996.ZARAGOZA, J.R. Física e Instrumentación Medicas 2º edición. Ed. Masson-Salvat. 1992.JOU, D.- LLEBOT, J.E.- PÉREZ GARCÍA, C., Física para las ciencias de la vida”. Schaum, McGraw Hill. 1986MAC DONALD, G.S.- BURNS, D.M., “Física para las ciencias de la vida y la salud”. Fondo Educativo Interamericano, 1978.JIMÉNEZ-VARGAS, J. Y MACARULLA, J.M. Fisicoquímica Fisiológica. Interamericana.KANE, J.W. Y STERNHEIM, M.M. Física. Reverté.RHOADES, R.A., TANNER G.A. Fisiología Médica. Masson-Little, Brown.GUYTON Y HALL. Tratado de Fisiología Médica McGraw-Hill – InteramericanaSTROTHER, G.K. Física Aplicada a las Ciencias de la Salud Ed. McGraw-Hill Latinoamericana. Bogotá 1981. ARTIGAS, J.M. Y OTROS. Óptica Fisiológica Interamericana McGraw-Hill. 1995.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

MARION, J.B., “General Physics with bioscience essays”.

PROGRAMA PRÁCTICO

PRACTICAS DE LABORATORIO

o PRACTICA 1. Introducción al laboratorio y sus métodos.o PRACTICA 2. Elasticidad por tracción: Ley de Hooke.o PRACTICA 3. Medida de la tensión superficial de un líquido.o PRACTICA 4. Formación de imágenes en el ojo. o PRACTICA 5. Efecto Fotoeléctrico.

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