UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD: CIENCIAS EXACTAS BIOFISICA MÉDICA

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD: CIENCIAS EXACTAS
DEPARTAMENTO DE: FISICA Y GEOLOGIA
ASIGNATURA:
BIOFISICA MÉDICA
156275
FISICA
AREA:
REQUISITOS:
CREDITOS:
CODIGO:
CORREQUISITO:
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 Física
La 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
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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.
COMPETENCIAS
DIMENSIÓN 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 PROCEDIMENTAL
Al 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,
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resúmenes y mapas conceptuales, los principales procesos físicos que
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)
TEMA
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.
II. Biofísica de la contracción muscular
Tema 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.
III. Biofísica de la respiración
Tema 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.
HORAS DE
CONTACTO
DIRECTO
HORAS DE
TRABAJO
INDEPENDIENTE
DEL ESTUDIANTE
SEM
1 hora
2 horas
1
3 horas
6 horas
1-2
6 horas
10 horas
3-4-5
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Elasticidad tóraco-pulmonar.
Tema 7. Difusión gaseosa respiratoria I. Intercambio
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 sanguínea
Tema 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 tensiónradio. 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.
V. Termodinámica Biológica
Tema 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.
BIOFISICA DE LOS SENTIDOS
VI. Biofísica de la percepción del Sonido
Tema 20. Sonido. Movimiento vibratorio armónico:
conceptos generales. El sonido como señal física:
4 horas
10 horas
7-8
4 horas
8 horas
9-10
2 horas
6 horas
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concepto, propagación y clasificación. El sonido
como mensaje sensorial: sonoridad, tono y timbre.
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 visión
Óptica 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.
VIII. Biofísica de las radiaciones ionizantes
Tema 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.
2 horas
6 horas
13
4 horas
10 horas
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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.
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SISTEMA DE EVALUACIÓN:
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. MassonSalvat. 1992.
JOU, D.- LLEBOT, J.E.- PÉREZ GARCÍA, C., Física para las ciencias de la vida”.
Schaum, McGraw Hill. 1986
MAC 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 – Interamericana
STROTHER, 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
o
o
o
o
PRACTICA 1. Introducción al laboratorio y sus métodos.
PRACTICA 2. Elasticidad por tracción: Ley de Hooke.
PRACTICA 3. Medida de la tensión superficial de un líquido.
PRACTICA 4. Formación de imágenes en el ojo.
PRACTICA 5. Efecto Fotoeléctrico.